[컴구] 컴퓨터 추상화와 기술

컴퓨터와 추상화

프로그램의 종류

• 응용 소프트웨어 : 상위 수준의 언어

  • 시스템 소프트웨어

    1. 컴파일러(상위 수준 언어를 하드웨어 언얼 변환)
    2. 운영체제(Service Code): 입출력 처리, 보조 기억장치 및 메모리 관리, Scheduling tasks & Sharing Resourses
    • 하드웨어: 프로세서, 메모리, 입출력 컨트롤러

컴퓨터 5대 구성요소

1. 입력장치
2. 출력장치
3. 메모리
4. 제어유닛
5. 데이터패스

컴퓨터 별 동일 요소

1. 데스크탑
2. 서버
3. 임베디드

입출력 구성

1. UI 장치 - 모니터, 키보드, 마우스
2. 저장장치
3. 네트워크

추상화

: 복잡한 설계를 쉽게 하기 위해 하위 계층의 세부 사항을 숨기는 것

메모리의 종류

휘발성 메모리 : 전원이 공급된 상태에서만 데이터를 기억
비휘발성 메모리 : 자기 디스크, 광 디스크

성능 측정 및 시간

응답 시간과 처리량

응답 시간: 작업에 걸리는 시간
처리량 : 단위 시간 당 작업량 (= 퍼포먼스 / 일반 컴퓨터에서)

영향 요소

• 프로세서 교체
• 새로운 프로세서 추가

성능

성능 = 1/실행시간

예) 시간A = 10, 시간B = 15
성능A/성능B = 시간B/시간A = 15/10 = 1.5
따라서, A가 B보다 1.5배 빠르다.

응답 시간과 CPU 시간

응답시간 : 작업을 끝내기 위해 필요한 전체 응답 시간 (시스템 성능을 결정)
CPU 시간 : 프로그램을 실행하기 위해 소비한 시간 (입출력, 다른 프로그램 실행 시간 제외)
- 사용자 CPU 시간, 시스템 CPU 시간으로 나뉘어 짐
- 프로그램은 CPU와 시스템 성능에 의해 영향을 받음

Multiprocessors

Multicore Microprocessor : 한 칩에 여러 개의 프로세서를 직접

명시적 병렬 프로그래밍의 필요성

• 명령어 수준 별셩성과의 비교
  • 하드웨어는 여러 개의 명령어를 한 번에 실행
  • 프로그래머는 순차적으로 실행된다고 생각
• 병렬 프로그램의 어려움
  • 성능 중요
  • 각 프로세서에 일 할당의 어려움
  • 스케줄링 및 동기화의 최적화 필요

Amdahl's Law

• 컴퓨터의 일부 부분 개선 시, 개선된 양에 비례해 전체 성능 향상을 계산

MIPS

MIPS : Millions Instructions Per Second

• 고려 하지 않는 사항
  • 각 컴퓨터의 명령어 집합 차이
  • 각 명령어의 복잡도 차이

MIPS = IC / (Execution time *10^6) = Clock Rate / (CPI * 10^6)