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CS/컴퓨터 구조 6

컴퓨터에서 음수 표현하기(1의 보수, 2의 보수)

개요 컴퓨터에서 음수를 표현하는 방법에 대해 서술한다. 본문 컴퓨터에서는 숫자를 이진법으로 표기한다. 음수를 표현하려면 다음과 같은 방법들을 쓸 수 있다. (bit 수는 4bit로 가정한다.) 1. sign bit 추가 제일 앞 비트를 sign bit로 사용해 0이면 양수, 1이면 음수로 취급하는 방법이다. 예를 들어 0001을 1이라고 하면 1001은 -1이 된다. sing bit에는 문제점이 있다. 1 - 1은 1 + (-1)로 볼 수도 있는데, 위의 예시에서 1 + (-1)은 1010으로 0이 나오지 않고 -2가 나온다. 이를 해결하기 위해 고안된 방법이 1의 보수이다. 2. 1의 보수 특정 수에 더해서 모든 bit가 1이 되게 만드는 수를 특정 수의 1의 보수라고 한다. 1의 보수는 0을 1로, ..

CS/컴퓨터 구조 2023.01.13

[컴퓨터 구조] SMP와 NUMA

개요 Mutilprocessor System의 종류 중 하나인 SMP와 NUMA에 대해 서술한다. 먼저, 컴퓨터 시스템 구성요소의 용어 정의를 할 필요가 있다. CPU : 명령을 실행하는 하드웨어 프로세서(processor) : 하나 이상의 CPU를 포함하는 물리적 칩 코어(core) : CPU의 기본 계산 단위 다중 코어 : 동일한 CPU에 여러 컴퓨팅 코어를 포함하는 것 다중 처리기(multiprocessor) : 프로세서가 여러 개 있는 것 SMP(Symmetric multiprocessing) 두 개 이상의 프로세서가 한 개의 공유된 메모리를 사용하는 다중 프로세서 컴퓨터 아키텍처이다. 각 프로세서에 개별 레지스터, 또는 캐시가 존재한다. 메인 메모리는 시스템 버스를 통해 공유한다. 한 번의 한 ..

CS/컴퓨터 구조 2022.07.30

[컴퓨터 구조] MCH와 ICH

MCH (Memory Control Hub) 컴퓨터의 메인보드 내에 존재하며, 고속 장치를 제어하는 집적회로이다. 노스브리지(Northbridge)라고도 한다. CPU, RAM, 바이오스 롬, PCI-익스프레스, 그래픽 카드, 사우스 브릿지 사이의 통신을 관장한다. ICH (Input / Output Control Hub) 컴퓨터에 부착된 장치와의 입출력을 담당한다. 사우스브리지(Southbridge)라고도 한다. 마우스를 움직인다고 생각해보자. 우리 눈에 보이는 과정은 다음과 같다. 1. 마우스를 움직이면 사우스브리지에 정보가 전달된다. 2. 사우스브리지는 노스브리지로 그 정보를 보낸다. 3. 노스브리지는 메모리로 정보를 보낸다. 4. CPU가 메모리의 정보를 받아 연산을 하고, 연산 정보를 노스브리지..

CS/컴퓨터 구조 2022.05.01

[컴퓨터 구조] 폰 노이만 아키텍처 vs 하버드 아키텍처

개요 폰 노이만 아키텍처와 하버드 아키텍처는 컴퓨터 구조의 한 종류이다. 폰 노이만 구조 존 폰 노이만이 제시한 컴퓨터 구조로 프로그램 내장 방식이라고도 부른다. 폰 노이만 아키텍처에는 다음이 포함된다. 산술 논리 장치와 프로세서 레지스터를 포함하는 처리 장치 명령 레지스터와 프로그램 카운터를 포함하는 컨트롤 유닛 데이터와 명령어를 저장하는 메모리 외부 대용량 저장소 입출력 메커니즘 장점 컴퓨터에 다른 작업을 시킬 때 하드웨어의 교체 없이 소프트웨어만 교체하면 되므로 범용성이 매우 향상된다. 즉, 전선을 일일이 교체하지 않고 프로그램만 교체하는 것으로 다른 작업을 수행할 수 있다. 단점 폰 노이만 구조에서는 나열된 명령을 단순히 순차적으로 실행하는 것을 반복하기 때문에 지연 현상이 발생하고, 이를 폰 노..

CS/컴퓨터 구조 2022.03.26

[컴퓨터 구조] SRAM vs DRAM

SRAM (Static Random Access Memory) SRAM은 플립플롭으로 작동한다. 플립플롭은 전류신호가 오기 전까진 상태가 변화하지 않으므로 SRAM은 시간이 지나도 내용이 소멸하거나 변화하지 않는다. 따라서 정적인(Static) 메모리라고 한다. DRAM (Dynamic Random Access Memoey) DRAM은 축전기로 작동한다. 축전기는 시간이 지날수록 방전된다. 따라서 일정시간마다 계속해서 충전시켜줘야 한다. 이것을 Refresh라고 한다. 주기적으로 충전시켜주지 않는다면, 시간이 흐름에 따라 데이터가 사라질 수 있다. DRAM을 Refresh하고 있는 동안에는 접근을 할 수가 없다. 따라서 SRAM보다 느린 속도를 가진다. 구분 SRAM DRAM 구조적 특징 플립플롭 축전기..

CS/컴퓨터 구조 2022.03.21

[컴퓨터 구조] CISC vs RISC

개요 CISC와 RISC는 CPU를 설계하는 방식이다. CPU가 작동하려면 명령어가 있어야 하는데, 명령어가 H/W 적인 방식을 RISC, S/W 적인 방식을 CISC라고 한다. CISC 연산을 처리하는 복잡한 명령어를 매우 많이 탑재하고 있다. 명령어 길이가 가변적이고 실행에 필요한 사이클 수가 다르기 때문에 파이프라이닝 설계가 어렵다. 하지만 RISC보다 호환성이 좋다는 장점은 있다. RISC CISC에 단점에 기반하여, 명령어를 최소화해 단순하게 제작하는 방안이 고려되었다. RISC는 하드웨어를 간단하게 만든 대신 소프트웨어는 복잡하고 크기가 커졌기 때문에, 컴파일러 최적화가 요구된다. 비교 구 분 CISC RISC 구조 복잡함 간단함 구성 복잡, 많은 명령어 간단, 최소 명령어 명령어 길이 가변적..

CS/컴퓨터 구조 2022.03.21
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