컴퓨터 하드웨어(Computer Hardware)

컴퓨터의 모든 명령은 CPU가 메모리 접근을 요구하면서 실행된다.

 

Processor(프로세서)

 

Arithmetic/Logic Unit(ALU)

- 수학적 계산을 수행하고 , 논리적 비교를 수행한다.

 

Central Processing Unit(CPU)

- ALU, Control Unit, registers을 이용하기 위해 명령어를 설정하고 수행하는 하드웨어 구성요소.

 

Multiprocessors

- 각각의 칩은 코어라고 불리는 멀티 프로세서들을 포함하고, 각각은 큰 메모리 캐시에 다양한 계층으로 존재한다.

 

프로세서들의 진화

Graphical Processing Units(GPU)

- 수학적 연산을 위한 요구를 증가시킴.

- 싱글 명령 멀티 데이터 기술을 사용함으로써 데이터의 배열 연산을 효율적으로 제공함.

 

System on a Chip(SoC)

- handheld 장치에 대한 요구를 만족시키기 위해 만들어짐.

- DSPs,GPUs, 코덱과 메인메모리 , CPUs , Caches 등과 같은 구성요소들은 모두 같은 칩이다.

 

Von Neumann Architecture

- von Neumann에 의해 1945년에 설명된 컴퓨터 구조이다.

- 컴퓨터 안에 저장된 프로그램의 명령 fetch들과 데이터 운영은 동시에 발생 할 수 없다.

 

메모리(Memory)

RAM(Random Access Memory)

- Static RAM -> Cache

저밀집(비트당 6transistors) , 고비용 / 빠른 속도와 새로고침이 필요없음 / 휘발성

- Dynamic RAM -> Main Memory

간단한 트랜지스터와 캐퍼시터의 쌍으로 이루어져 있으며 고밀도 / SRAM보다 느리고 새로고침이 필요함 / 휘발성

 

플래시 메모리(Flash Memory)

- 플래시 메모리는 비휘발성 메모리이다.

- 플래시 메모리는 어디에나 있으며 빠르고, 지속 가능한 비휘발성 저장소를 제공한다.

- 고밀집 / 낮은 접근 latency / 높은 저항

- read가 write보다 빠름

 

하드 디스크(Hard Disk Drive)

- 마그네틱 저장소의 종류

- 비휘발성 장치 / 주로 하드디스크는 컴퓨터 데이터를 저장하는데 널리 사용됨

 

SSD(Solid State Disk)

- 플래시 메모리에 기초한 저장소 기술.

 

Processor Registers

레지스터의 일반적인 목적

- 레지스터를 사용함으로써 프로그래머가 메인메모리에 대한 참조를 최소화를 가능하게함.

- 결과 또는 데이터를 중재하는 역할

 

종류

Program Counter(PC)

- fetched되는 명령어의 주소가 들어있다.

Instruction Register(IR)

- 가장 최근에 fetched된 명령이 들어있다.

Program Status Word(PSW)

- 상태 정보가 들어있다. (권한 상태 등)

Memory Address Register(MAR)

- 메모리로부터 fetched된 현재 명령어의 주소를 갖고있다.

Memory Buffer Register(MBR)

- MAR 안에 있는 주소의 내용을 찾아 갖고있다.

 

Instruction Set Architecture(ISA)

- 소프트웨어와 하드웨어 사이의 인터페이스를 정의한다.

- 명령어와 기계 상태(Registers + Memory)를 정의한다.

 

Instruction Format

Machine-specific 템플릿은 Opcode의 길이와 Operands의 길이를 구체화한다.

Opcode - (mov,add,jump etc..) 등의 수행되는 명령을 구체화한다.

Operands - 입출력 데이터와 그들의 주소를 구체화한다.

 

Instruction Fetch

- 프로세서는 메모리로부터 명령을 fetch한다.

- PC(Program Counter)는 다음에 fetch될 명령의 주소를 갖고 있음.

- fetched 명령은 IR에서 로드됨.

 

PIC(Programmable Interrupt Controller)

- 입출력 장치는 (고유한 or 공유된) 인터럽트 요청 Lines을 갖고 있음.

- IRQs는 특별한 하드웨어에 의해 벡터를 인터럽트 하기 위해 , CPU로 지나가기 위해 mapped됨.

- PIC는 장치의 요청을 벡터로 해석한다.