[CA] Computer Abstraction and Technology

 

Important Concepts In Computer Architecture

- 무어의 법칙을 고려한 디자인

- 디자인을 단순히 하기위해서 추상화(abstraction) 사용

- 일반적인, 흔한 경우에 빠르게 만드는 것 (Ahmdal's Law)

- 병렬성, 파이프라이닝, 프레딕션을 통한 성능 향상

- 메모리 계층 구조 (Memory Hierarchy)

- Dependability via Redundancy

 

Abstraction

- 추상화는 low-level의 detail을 숨겨줘서, complxeity를 해결해줌

- Instruction set architecture (ISA) - 하드웨어와 소프트웨어 사이의 인터페이스

 

High-level Language -> Instructions

- Instructions (명령어): 하드웨어가 이해할 수 있는 low-level language

- Information representation
  1. bits: 0 or 1

  2. instruction: 100011001010100000000000010000110000

- 이진수로 쓰여진 건 사람이 이해하기 어려움

- Assembler: symbolic version의 언어를 binary version으로 바꿔주는 프로그램

  1. ADD A, B

  2.. 1000110010100000

 

Defining Performance

- Execution Time (=Response Time): 태스크를 수행하는데 얼마나 걸리냐?

- Throughput: 단위 시간당 한 일의 양

 

- Performance = 1/Execution Time

- X가 Y보다 n배 빠르다. Performance_X/Performance_Y = Execution time_Y/Execution time_X = n

 

Measuring Execution Time

- Elapsed time

  1. 모든 측면을 고려한 총 실행 시간

  2. 시스템의 성능을 측정하기 위해 사용

 

- CPU time (CPU execution time)

  1. 주어진 태스크를 수행하는데 드는 시간

  2. I/O를 위해 대기한 시간은 포함하지 않음

  3. CPU의 성능을 측정하기 위해 사용

 

CPU Clocking

- Clock period (Clock cycle time): clock cycle의 기간

- Clock frequency (rate): 초당 사이클 수

 

CPU Time

CPU Time = CPU Clock Cycles x Clock Cycle Time = CPU Clock Cycles / Clock Rate

- CPU의 성능 향상은 clock cycle 수를 줄이거나, clock rate를 높일 때 일어난다.

 

CPI (Clock cycles Per Instruction)

- Instruction Count (IC) for a program

  1. 프로그램에서 실행된 명령어의 갯수

  2. 프로그램, ISA, 컴파일러에 따라 다르다.

- Clock cycles Per Instruction (CPI)

. 1. 명령어를 실행하는 데 드는 평균 clock cycles

  2. CPI = Clock Cycles / Instruction Coint

 

CPU Time = Insturction Count x CPI x Clock Cycle Time = Instruction Count x CPI / Clock Rate

 

Ahmdal's Law