Computer Architecture #3 소수점, 비트 및 코드

✅ 고정 소수점(Fixed point)

소수점이 찍힐 위치를 미리 정해놓고 소수를 표현하는 방식(정수 + 소수)

• 장점 : 실수를 정수부와 소수부로 표현하여 단순하다
• 단점 : 표현의 범위가 너무 적어 활용하기 힘듬 (정수:15bit, 소수:16bit)

✅ 부동 소수점(Floating Point)

실수를 가수부(실수의 실제값 표현) + 지수부(크기를 표현, 소수점)

• 지수 값에 따라 소수점이 움직이는 방식을 활용한 실수 표현 방법으로 소수점 위치가 고정적이지 않다.
• 장점 : 표현할 수 있는 수의 범위가 널어짐
• 단점 : 오차가 발생할 수 있다.

✅ 패리티 비트

• 정보전달 과정에서 오류가 생겼는지 검사하기 위해 추가하는 비트로, 전송하고자 하는 데이터의 각 문자에 1비트를 더해 전송함
• 종류로는 짝수, 홀수가 있고 짝수 패리티일 때 7비트 데이터가 1010001이라면, 1이 총 3개이므로 1을 더해 11010001로 나타낸다.

✅ 해밍 코드

• 데이터 전송 시 1비트의 에러를 정정할 수 있는 자기 오류정정 코드를 말함
• 패리티비트를 보고 1비트에 대한 오류를 정정할 곳을 찾아 수정할 수 있다.
• 2^n 번째 자리인 1,2,3번째 자리수가 패리티비트라는 것으로 시작한다.
  ex) 짝수 패리티의 해밍코드가 0011011일 때

1. 1,3,5,7 번째 비트 확인 : 0101로 짝수이니 0
2. 2,3,6,7 번째 비트 확인 : 0111로 홀수이니 1
3. 4,5,6,7 번째 비트 확인 : 1011로 홀수이니 1
   역순으로 패리티비트를 110을 도출하여 10진법으로 바꾸면 6이므로 6번째 비트를 바꿔 0011001로 수정한다.

✅ ARM 프로세서

살펴보기 이전, 용어들을 학습해보자.
프로세서 : 메모리에 저장된 명령어들을 실행하는 유한 상태 오토마톤
ARM(Advanced RISC Machine)

• 아키텍쳐 기반 CPU 제품군
• 진보된 RISC기기의 약자로 핵심은 RISC
  RISC란? Reduced Instruction Set Computing(감소된 명령 집합 컴퓨팅)
  < 탄생 배경 >
  단순 명령 집합을 가진 프로세서가 복잡한 명령 집합을 가진 프로세서보다 더 효율적이지 않나?로 탄생

✍️ ARM 구조

• ARM은 칩의 기본 설계 구조만 만들고 실제 기능 추가와 최적화 부분은 개별 반도체 제조사의 영역으로 맡김, 따라서 제조사가 서로 다르기에, ARM은 서로 다른 칩이 되기도 한다.
• 소비자에게 칩이 논리적 구조인 명령 집합으로 구성되면서 물리적 설계 베이스는 같지만 용도에 따라 다양한 제품군을 만날 수 있는 특징이 있음
• ARM 기반 프로세서가 더 작고 효율적이므로 복잡하지 않은 설계 기반이기에 상대적으로 느리다.
• 단순한 명령 집합은 적은 수의 트랜지스터만을 필요로 하므로 크기도 작아 스마트폰, 태블릿PC등에 사용된다.

❗ 장점?

• ARM을 위해 개발된 프로세서는 오직 ARM 프로세서가 탑재된 기기에서만 실행할 수 있다.
  (x86 프로세서 기반 프로그램은 ARM 기반 기기에서 실행 X)
• ARM 기기에 동작하는 OS는 타 ARM 기반 기기에서도 잘 동작함