컴퓨터구조
출처: David A.Patterson,Computer Organization And Design(RISC-V edition)
네가지 기본 구성요소: CPU,Memory,I/O,Storage
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CPU(파이프라인):
- 레지스터: cpu 안에 존재하는 caching memory. access가 빠르다.
- ALU: 계산담당 -
Memory(계층구조):
- ROM(Read Only Memory):비휘발성(ex: OS Booting program이 저장되어있음)
- RAM(Random Access Memory):휘발성(ex: OS,instruction,data,stack이 저장되어있음)
- CPU와 직접적인 연결이 되어있다.(Data and address buses) -
Storage(HDD,SSD):
- OS,chrome,game 등등이 저장되어있음.
프로그램 구조
출처: David A.Patterson,Computer Organization And Design(RISC-V edition)
프로그램 코드
출처: David A.Patterson,Computer Organization And Design(RISC-V edition)
- 고급언어: 프로그래머,일반인들의 명령어
- 어셈블리어: 고급언어를 컴파일러가 컴파일한 언어. 기계어는 컴퓨터가 바로 읽을 수 있지만, 인간은 읽기 어렵기 때문에 이를 보완하기 위해 나온 언어이다. 기계어와 명령어가 1:1로 대응되는 단어들로 구성되어있다.
- 기계언어: 0과 1로 이루어져있기 때문에 encoded instructions and data이다.(ISA: instruction set architecture: 하드웨어와 소프트웨어의 인터페이스 역할을 한다.)
CPU 내부 프로세서
- Datapath: 신호(0 or 1)가 cpu 내부 하드웨어(하드웨어(명령어들을 처리하기 위해 만들어진 것들)끼리 선으로 연결되어있음)들을 거쳐가는 경로
- Control: cpu는 필요한 모든 신호에 대한 datapath를 만들어놓고, 상황에 맞는 신호가 들어오면 다른신호들은 당장 필요한 신호의 datapath에 대해 block 하고, 필요한 신호만 통과시킨다.
- Cache memory: 레지스터
CPU Clocking:
- Clock이란?
- 디지털 장치의 부품을 움직이게 하는 전기적 신호를 클럭이라고한다
- 컴퓨터에 전원을 넣으면 전류가 흐르는 상태(1)와 흐르지 않는 상태(0)가 반복된다.
- 1/0 형태로 반복하는 전류의 흐름에 의해 PC를 구성하는 부품이 작동한다.
- 이런 전류의 흐름을 클럭이라고 한다.
- CPU의 성능을 검사하기 위해서는 일정한 period를 가진 클럭을 주어야한다.
출처: David A.Patterson,Computer Organization And Design(RISC-V edition)
CPU time
- CPU time = clock cycles * clock time = clock cycles / clock rate
- Clock cycles = InstructionCount * CPI
- CPU time = IC CPI clock time = IC * CPI / clock rate
- Clock cycles = ∑(CPI*IC)
- CPI = Clock cycles / InstructionCount = ∑(CPI*IC)/IC
