[예습] Ch1. Computer Abstraction and Technology

Implication of Computer (Network) Technology

Computer revolution

• 3차 산업혁명
• 경제적으로 실행 불가능한 응용 프로그램 실용화
  (World Wide Web, Computers in automobiles, Robot, Cell phone,
  Human genome project, peer- to-peer computing, Cloud computing,
  Smart home/factory/farm/city, Telecommuting, IoT, Big data, AI,
  Blockchain, IT convergence etc. )

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Overview of Physical Implementations

• Integrated Circuits (ICs): 직접회로
• Printed Circuits (PC) boards: 인쇄 회로 기판
• Power Supplies: 전원 공급기
• Chassis (rack, card case, …): 프레임
• Connectors and Cables

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Classes of Computing Applications

• Desktop computers
  • 개인용 컴퓨터
  • 그래픽 디스플레이, 키보드, 마우스 통합
  • 데스크탑, 노트북
• Servers
  • 여러 사용자들을 위해 큰 프로그램 실행
  • 네트워크를 통해서만 access
  • 메인 프레임, 미니컴퓨터, 슈퍼 컴퓨터
• Embedded Computers
  • 미리 정해진 응용 프로그램이나 소프트웨어를 실행
  • 다른 장치 내부에 있는 컴퓨터
  • 세탁기, 자동차, 휴대폰, 비디오게임, 프린터⋅⋅⋅

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What are “Machine Structures”?

• Software:
  • Application(ex: browser)
  • Operating System(Windows, Unix)
  • Compiler
  • Assembler
• Hardware:
  • Processor
  • Memory
  • I/O system
  • Datapath & Control(CPU)
  • Digital Design
  • Circuit Design
  • Transistors

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Below Your Program

• Application Software
  • 고급언어
• System software
  • Compiler: 고급언어를 기계언어로 변환
  • Operating System: 서비스 코드
    • 입력/출력 처리
    • 메모리 및 관리
    • 스케줄링 작업 및 자원
• Hardware
  • Processor
  • Memory
  • I/O controllers

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Levels of Representation

• High Level Language Program
  • [Compiler]
• Assembly Language Program
  • Mneumonic: 무엇인가를 연상하여 기억하기 위해 만들어진 짧은 코드
  • Symbol 추가
    • lw $15, 0($2) ← instruction
      lw $16, 4($2)
      sw $16, 0($2)
      sw $15, 4($2)
      ↑symbol
  • [Assembler]
• Machine Language Program
  • 0과 1로 이루어짐
  • [Machine Interpretation]
• Control Signal Specification

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Instruction Set Architecture (ISA)

C + A + B; (High Level Language)
-> ISA1 push A; push B; add; pop C;
-> ISA2 load A; add B; store C;
-> ISA3 ld R1, A; ld R2, B; add R3,R1,R2;, st C,R3;

=> Instruction을 표현하는 방법은 여러가지 -> 표현방법에 따라 하드웨어를 만드는 방법도 여러가지
MIPS의 고유한 방법

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Computer System Organization

• CPU
  • Control (어떤 Datapath를 가야하는지 결정)
  • Datapath
  • 수만개의 트랜지스터를 사용하여 구현
• I/O
  • Input (mouse, keyboard)
  • Output (display, printer)
• Memory(disk drives, DRAM, SRAM, CD)
• SoC (System on Chip)
  • 한 개의 칩에 완전 구동이 가능한 제품과 시스템이 들어 있는 것

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Technology Trends

• 용량, 성능↑ 가격↓
• Memory Capacity (Single-Chip DRAM)
  • 무어의 법칙: 마이크로칩의 밀도가 2년에 2배씩 증가
  • 황의 법칙: 1년마다 용량이 2배씩 증가

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A Safe Place For Data

• 휘발성 메인 메모리
  • 전원 종료시 명령과 데이터 손실
  • DRAM(Dynamic random access memory)
• 비휘발성 이차 메모리
  • Magnetic disk
  • Flash memory
  • Optical disk (CDROM, DVD)