출제목차에 맞게 정리된 컴퓨터구조 01

소개글

출제목차에 맞게 정리된 컴퓨터구조 01에 대한 보고서 자료입니다.

목차

제 1 강 컴퓨터 구조의 기초
제 2 강 컴퓨터 명령어(I)
제 3 강 컴퓨터 명령어(II)
제 4 강 컴퓨터 명령어(III) / 시스템버스
제 5 강 시스템 버스(II)
제 6 강 처리장치(I)
제 7 강 처리장치(II)
제 8 강 처리장치(III)
제 9 강 제어장치(I)
제 10 강 처리장치(II)
제 11 강 중앙처리장치(I)
제 12 강 중앙처리장치(II)
제 13 강 중앙처리장치(III)
제 14 강 기억장치(I)
제 15 강 기억장치(II)
제 16 강 입출력장치(I)
제 17 강 입출력장치(II)
제 18 강 입출력장치(III)
제 19 강 병렬처리시스템(I)
제 20 강 병렬처리시스템(II)

본문내용

는 것이다. 연결도가 노드 수에 따라서 증가하기 때문에, 적은 수라고 하더라도 노드를 추가하는 비용은 무척 크다.
(3) 선형 구조 또는 링 구조
- 선형 구조(linear topology)는 이용 가능한 가장 단순한 구조이다. 모든 노드는 연결도를 가지고 있기 때문에 노드를 추가하는 비용은 고정된다. 통신 시간은 노드 사이의 거리에 관계되고 결함 노드가 발생하였을 때는 그 결함 노드에 의해서 분리되는 모든 노드들 사이의 통신을 마비시킨다. 결함 포용성 노드는 결함이 생겼을 때 그 노드를 네트워크에서 제거되도록 하여서 메시지가 그냥 지나가도록 한다.
- 링 구조(ring topology)는 양끝이 연결되어 있는 선형 네트워크. 결함 노드가 있는 경우에 메시지는 다른 길로 감으로써 그 노드를 피해갈 수 있다. 노드를 추가하는 비용 역시 고정되어 있다. 통신 시간은 노드의 수에 비례하여 증가하기 때문에 많은 노드가 있는 시스템에서는 적합하지 못하다.
(4) 트리 구조
- 그림(a)는 이진 트리 구조로 구성된 상호연결망을 보여주는데 일반적으로 완전한 트리의 형태를 가진다. 노드의 연결도는 일정하게 유지하면서 확장 가능한 구조라는 장점이 있지만 통신 거리는 상대적으로 길다.
- 이진 팻 트리 구조는 그림 (b)와 같은데 그림에서 보듯이 팻 트리의 채널 크기는 상위 계층으로 올라갈수록 커지고 있으며 이는 가지가 뿌리로 갈수록 점점 굵어지는 실제 나무 구조와 비슷하다. 이러한 구조는 기존의 트리 구조의 문제점의 주요 문제였던 상위 수준에서의 병목현상을 해결할 수 있다.
(5) 메쉬 구조 또는 토러스 구조
메쉬(mesh)나 토러스(torus) 구조는 프로세서 배열에 적합하다. 메쉬 구조는 그림 (a)에서 보듯이 노드들이 이차원망의 교차점에 배치되어 있어서 두 개의 노드들이 상하좌우로 근접하여 있으면서 서로 연결된 것이 된다. 이에 대한 변형으로서 상하 끝과 좌우 끝을 연결하여 대칭성을 부여하여 평균 통신 거리를 줄인 것이 그림(b)의 일리악 메쉬와 그림1(c)의 토러스이다.
(9) 하이퍼큐브
하이퍼큐브(hypercube) 구조는 기하학적으로는 n차원 공간에서 정의되는 큐브의 2n개의 꼭지점에 노드를 가진 구조라고 정의될 수 있다. 즉, 0-큐브는 한 점이고 1개의 노드를 가지고, 1-큐브는 선분이며 2개의 노드를 가지고, 2-큐브는 정사각형이고 4개의 노드를 가지며 3-큐브는 정육면체이고 8개의 노드를 가진다. 이런 식으로 n-큐브를 일반적으로 생각할 수 있다.
- 장점:
첫째, 프로세서의 수가 증가하면 연결점과 그와 관련된 하드웨어가 로그의 수로 증가하므로 매우 많은 프로세서를 연결할 때도 좋은 효율을 가질 수 있다. 둘째, 하이퍼큐브는 재귀적으로 높은 차원의 구조를 정의할 수 있으므로 높은 확장성을 가진다. 셋째, 하이퍼큐브는 간단한 경로 배정 방법을 가진다. 그리고 모든 노드가 동등하므로 모든 노드가 같은 경로 배정 방법을 사용할 수 있다.
동적 상호연결망
(1) 버스구조
- 단일 버스 구조는 사용되는 프로세서의 수가 적을 때, 즉 최대 버스 교통량이 버스 대역폭에 비해서 적을 때 좋은 성능을 발휘. 비용이 싸기 때문에 작은 규모의 다중프로세서 시스템에 적합하고 트리 구조의 시스템에서 지역적인 기반으로서 이용될 수도 있다. 그러나 버스 사이클 당 하나의 연결만을 제공한다는 단점이 있다.
- 다중 버스 구조는 여러 개의 버스를 가지고 있는 구조로서, 여러 개의 장치가 다른 여러 개의 장치와 동시에 통신할 수 있기 때문에 고성능 시스템에 이용된다.
(2) 크로스바
- P×M 크로스바(crossbar)는 P개의 프로세서와 M개의 기억장치 모듈과 동시에 연결할 수 있다. 완전 크로스바는 스위치의 수가 프로세서의 수와 기억장치의 수의 곱으로 증가하기 때문에 네트워크의 규모가 커지면 비용이 매우 커진다는 단점이 있다. 그러나 지역적인 기반 구조로서는 매우 유용하다.
(3) 다단계 네트워크
다단계(multistage) 네트워크는 근원지와 목적지 사이에 여러 개의 스위치 요소가 있는 상호연결망으로서 보통 많은 연결이 필요하고 프로세서의 수가 많을 때 이용된다. 연결망은 여러 단계로 구성되며 인접한 두 단계는 순열(permutation) 연결을 이루게 된다. 다단계 네트워크를 구성하는 것은 여러 개의 스위칭 요소인데 이들은 보통 2개의 입력과 2개의 출력을 가진다.
♠ 객관식 문제
1. 프로그램 수행에 필요한 작업을 시간적으로 중첩하여 수행시키는 처리기는?
① 파이프라인 처리기 ② 배열처리기
③ 다중처리기 ④ VLSI 처리기
[해설] 파이프라인 처리기는 프로그램 내에 내재하는 시간적 병렬성(temporal parallelism)을 활용하기 위하여 프로그램 수행에 필요한 작업을 시간적으로 중첩하여 수행시키는 처리기를 의미한다. 답 ①
2. 병렬 알고리즘을 직접 하드웨어로 구현하는 새로운 처리기 구조는 ?
① 파이프라인 처리기 ② 배열처리기
③ 다중처리기 ④ VLSI 처리기
[해설] 최근에 VLSI 기술이 급속도로 발전함으로써 병렬 알고리즘을 직접 하드웨어로 구현하는 새로운 처리기 구조가 등장하게 되었는데, 이를 VLSI 처리기라 부른다. 답 ④
3. 다음 중 병렬처리기를 처리기의 상호연결망 구조에 따라 분류한 것으로 옳은 것은?
① SISD, SIMD, MISD, MIMD
② 다중장치 처리기, 파이프라인 처리기
③ 버스, 크로스바, 트리, 입방체
④ 공유 기어장치 시스템, 메시지 전달 시스템
[해설] ①번은 Flynn 분류법, ②번은 중첩기법, ③번은 처리기 상호연결구조, ④번은 기억장치구조에 따라 병렬처리기를 분류한 것임. 답 ③
4. 다음 중 정적 상호 연결망 구조에 해당하는 것은?
① 성형구조 ② 버스 구조
③ 크로스바 구조 ④ 다단계 네트워크
[해설] ①번은 정적 상호 연결망구조, ②, ③, ④번은 동적 상호 연결망 구조에 해당. 답 ①
5. 다음 중 동적 상호 연결망 구조에 해당하는 것은?
① 성형구조 ② 트리 구조
③ 메쉬 또는 토러스 구조 ④ 다단계 네트워크
[해설] ①, ②, ③번은 정적 상호 연결망 구조, ④번은 동적 상호 연결망 구조에 해당. 답 ④

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