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컴퓨터 아키텍처 컴퓨터 구조 및 동작 원리

IT CookBook 170
우종정 지음 | 한빛아카데미 | 2014년 08월 08일 출간
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상품상세정보
ISBN 9791156641322(1156641322)
쪽수 572쪽
크기 188 * 235 * 35 mm 판형알림

책소개

이 책이 속한 분야

이 책은 컴퓨터 시스템의 개요에서부터 성능, 프로세서 설계, 메모리 및 입출력장치, 고급 기술인 파이프라이닝, RAID, 캐시 메모리, 병렬 처리 등을 다룹니다. 컴퓨터의 동작 원리를 이해하고자 하는 컴퓨터/전기?전자/정보통신 공학과 학생과 컴퓨터 시스템을 개발하는 연구소 및 기업체의 연구원을 대상으로 합니다. 이 책을 통해 컴퓨터의 구성과 동작 원리를 이해하여 컴퓨터의 기능을 활용하는 수준에서 벗어나 컴퓨터 기술 발전에 원동력이 되길 바랍니다.

상세이미지

컴퓨터 아키텍처(IT CookBook 170) 도서 상세이미지

목차

지은이 머리말 ? 4
이 책의 사용 설명서 ? 6

Chapter 01 컴퓨터 시스템의 개요 ? 021
1 컴퓨터 시스템 ? 023
1 컴퓨터 시스템의 개념적 구성 ? 023
2 컴퓨터 시스템의 4대 기능 ? 024
3 비트, 바이트, 워드 ? 024

2 컴퓨터 하드웨어 ? 026
1 중앙처리장치 ? 026
2 기억장치 ? 027
3 주변장치 ? 028
4 기타 하드웨어 ? 029

3 컴퓨터 소프트웨어 ? 032
1 시스템 소프트웨어 ? 032
2 응용 소프트웨어 ? 034

4 운영체제와 부팅 ? 035
1 운영체제 ? 035
2 부팅 ? 035

5 컴파일러와 인터프리터 ? 038
1 컴파일러 ? 038
2 인터프리터 ? 039

6 컴퓨터의 분류 ? 041
1 처리 능력에 의한 분류 ? 041
2 사용 목적에 의한 분류 ? 042
3 응용 분야에 의한 분류 ? 042
4 사용 데이터에 의한 분류 ? 043

7 컴퓨터의 구조, 구성, 실현 ? 044
1 컴퓨터 구조 ? 044
2 컴퓨터 구성 ? 045
3 컴퓨터 실현 ? 046
4 컴퓨터 계열 ? 046

8 하드웨어와 소프트웨어의 상호 조정 ? 047
요약 ? 049 연습문제 ? 051


Chapter 02 컴퓨터의 발전과 성능 ? 055
1 컴퓨터의 세대별 발전 ? 057

2 현대 컴퓨터 발전의 지표 ? 061
1 폰노이만 아키텍처 ? 061
2 무어의 법칙 ? 064

3 컴퓨터의 성능 ? 066
1 성능의 정의 ? 066
2 암달의 법칙 ? 068

4 CPU 성능 분석 ? 072
1 성능에 영향을 미치는 요소 ? 072
2 성능에 영향을 미치는 요소의 분석 ? 076

5 벤치마크와 성능 척도 ? 079
1 벤치마크 ? 079
2 MIPS와 MFLOPS ? 080
요약 ? 083 연습문제 ? 084

Chapter 03 명령어 집합 ? 087
1 명령어 집합 ? 089
1 명령어 집합의 의미 ? 089
2 명령어 집합 구조 ? 089
3 명령어 집합 설계 ? 090

2 명령어의 특성 ? 092
1 피연산자의 수 ? 092
2 명령어의 길이 ? 094

3 CPU의 기본 구성과 가상 명령어 집합 ? 096
1 CPU의 기본 구성과 명령어의 실행 순서 ? 096
2 가상 컴퓨터 명령어 ? 098
3 좋은 명령어 집합 구조 ? 104

4 연산 ? 106
1 연산의 종류 ? 106
2 분기 명령 ? 107
3 프로시저의 호출과 복귀 ? 111

5 명령어와 CPU 기억장치 ? 115
요약 ? 118
연습문제 ? 120


Chapter 04 명령어 집합의 분류와 주소 지정 방식 ? 123
1 피연산자의 수와 명령어 집합 ? 125
1 누산기 컴퓨터 ? 125
2 스택 컴퓨터 ? 128
3 범용 레지스터 컴퓨터 ? 132

2 명령어와 메모리 ? 137
1 메모리 속성 ? 137
2 메모리 정렬 ? 139
3 엔디언 방식 ? 140

3 주소 지정 방식 ? 142
1 0-단계 주소 지정 방식 ? 142
2 1-단계 주소 지정 방식 ? 143
3 2-단계 주소 지정 방식 ? 145

4 복잡도에 따른 명령어 집합 ? 148
1 CISC의 탄생과 특징 ? 148
2 RISC의 탄생 ? 149
3 RISC의 특징 ? 150
4 RISC와 CISC의 전망 ? 152

5 picoMIPS 명령어 집합 구조 ? 153
1 picoMIPS의 개요 ? 153
2 picoMIPS의 명령어 형식과 종류 ? 154
요약 ? 157
연습문제 ? 158

Chapter 05 데이터와 디지털 논리회로 ? 161
1 데이터의 개요 ? 163
1 데이터의 종류 ? 163
2 데이터의 형식 ? 164
3 데이터와 진법 ? 164

2 정수 ? 166
1 무부호 정수의 표현 ? 166
2 유부호 정수의 표현 ? 168
3 2의 보수 방식의 대중성 ? 172

3 실수 ? 174
1 실수의 개요 ? 174
2 정규화와 잠복 비트 ? 175
3 IEEE-754 표준 ? 176
4 범위와 정밀도 ? 178

4 비수치 데이터 ? 180
1 BCD 코드 ? 180
2 ASCII 코드 ? 182
3 유니코드 ? 183

5 디지털 논리회로 ? 184
1 논리 게이트 ? 184
2 조합 논리회로와 순차 논리회로 ? 184
3 디코더와 인코더 ? 186
4 멀티플렉서와 디멀티플렉서 ? 188
5 반가산기와 전가산기 ? 189
6 레지스터 파일 ? 190
요약 ? 192
연습문제 ? 194


Chapter 06 연산장치 ? 197
1 연산장치의 개요 ? 199
1 연산장치와 레지스터 파일 ? 199
2 산술장치와 논리장치의 통합 ? 201
3 플래그 레지스터 ? 202

2 정수의 덧셈 ? 204
1 덧셈 연산 ? 204
2 덧셈?뺄셈장치 ? 206

3 정수의 곱셈 ? 208
1 곱셈 연산 ? 208
2 시프트-덧셈 방식의 곱셈 연산 ? 209
3 Booth 알고리즘 ? 213

4 정수의 나눗셈 ? 217
1 나눗셈 연산 ? 217
2 복원 알고리즘 ? 218
3 비복원 알고리즘 ? 221

5 부동 소수점의 연산 ? 224
1 부동 소수점의 덧셈 ? 224
2 부동 소수점의 곱셈과 나눗셈 ? 225
3 가드 디지트 ? 227
요약 ? 229
연습문제 ? 230


Chapter 07 데이터 경로 ? 233
1 데이터 경로의 이해 ? 235
1 데이터 경로 ? 235
2 데이터 경로의 두 가지 방식 ? 236

2 명령어 실행과 데이터 경로 ? 239
1 picoMIPS의 명령어 형식 ? 239
2 picoMIPS 명령어의 단계적 실행 ? 240
3 데이터 경로의 기본 골격 ? 241

3 단일 사이클 방식의 명령어 실행 ? 244
1 명령어 인출 ? 244
2 명령어 해독과 레지스터 읽기 ? 245
3 명령어 종류별 실행 ? 245

4 다중 사이클 방식의 명령어 실행 ? 252
1 명령어 인출 ? 252
2 명령어 해독과 레지스터 읽기 ? 253
3 덧셈 명령어 실행 ? 254
4 적재 명령어 실행 ? 254

5 데이터 경로의 구체화와 성능 비교 ? 257
1 데이터 경로의 구체화 ? 257
2 단일 사이클 방식과 다중 사이클 방식의 성능 비교 ? 261
요약 ? 263


Chapter 08 제어장치 ? 267
1 제어장치의 이해 ? 269
1 제어장치 ? 269
2 마이크로 연산과 제어 신호 ? 270
3 PROM과 PLA ? 272

2 제어장치 구현 방식 ? 275
1 제어 신호의 생성 ? 275
2 제어장치 구현의 두 가지 방식 ? 276

3 마이크로프로그래밍 방식의 제어장치 ? 279
1 마이크로 명령어의 구성 요소 ? 279
2 마이크로 명령어의 제어 ? 280
3 마이크로 명령어의 형식 ? 282

4 단일 사이클 방식 데이터 경로를 위한 제어장치 ? 284
1 제어 신호의 종류 ? 284
2 명령어 실행을 위한 마이크로 연산과 제어 신호 ? 286
3 제어장치 구현 ? 289

5 다중 사이클 방식 데이터 경로를 위한 제어장치 ? 293
1 제어 신호의 종류 ? 293
2 명령어 실행을 위한 마이크로 연산과 제어 신호 ? 294
요약 ? 301
연습문제 ? 303


Chapter 09 파이프라이닝 ? 305
1 파이프라이닝의 개요 ? 307

2 순차 처리와 병행 처리 ? 310
1 프로세서 구현 방식 ? 310
2 파이프라이닝의 성능 ? 311

3 picoMIPS 아키텍처와 파이프라이닝 ? 314
1 구현 방식에 따른 picoMIPS의 성능 ? 314
2 picoMIPS 파이프라인의 문제점 ? 315
3 picoMIPS 파이프라이닝과 제어 신호 ? 316

4 해저드 ? 317
1 해저드의 의미와 종류 ? 317
2 구조적 해저드 ? 318
3 데이터 해저드 ? 319
4 명령어 해저드 ? 321

5 해저드의 영향과 해결 방법 ? 324
1 해저드의 영향 ? 324
2 해저드 해결 방법 ? 326

6 인터럽트와 공격적 파이프라이닝 ? 330
1 인터럽트 ? 330
2 공격적 파이프라이닝 ? 332
요약 ? 335
연습문제 ? 336


Chapter 10 메모리 ? 339
1 메모리의 개요 ? 341
1 CPU와 메모리 ? 341
2 읽기?쓰기 동작 ? 342
3 메모리 용량과 데이터 크기 ? 344
4 메모리 접근 시간과 사이클 시간 ? 345
5 저장장치의 특징 ? 345

2 메모리의 종류와 구성 및 동작 ? 347
1 DRAM과 SRAM ? 347
2 DRAM의 구성과 동작 ? 348
3 DRAM의 확장 ? 350
4 메모리 재충전 ? 352
5 ROM ? 352

3 메모리의 성능 향상 ? 354
1 광폭버스 메모리와 교차 메모리 ? 354
2 파이프라인 메모리와 연관 메모리 ? 359

4 DRAM 칩 구성의 개선과 성능 향상 ? 360
1 FPM DRAM ? 360
2 EDO DRAM ? 360
3 RDRAM ? 361
4 SDRAM ? 361
5 차세대 메모리 ? 364

5 메모리 계층 구조 ? 366
1 지역성 원리 ? 366
2 계층적 메모리의 의미와 특징 ? 367
3 메모리 계층 구조의 원리와 전송 단위 ? 368
4 설계 논점 ? 370
요약 ? 371
연습문제 ? 373


Chapter 11 캐시 메모리 ? 377
1 캐시 메모리의 개요 ? 379
1 적중과 실패 ? 379
2 캐시 메모리의 기본 구성과 동작 ? 381
3 캐시 메모리의 전략과 설계 논점 ? 383

2 블록 사상 ? 384
1 블록 사상 방식의 개요 ? 384
2 직접 사상 ? 385
3 완전 연관 사상 ? 390
4 집합 연관 사상 ? 393

3 블록 교체와 블록 갱신 ? 399
1 블록 교체 방식 ? 399
2 블록 갱신 방식 ? 401

4 캐시 메모리를 통한 성능 향상 ? 403
1 캐시 실패의 유형 ? 403
2 유효 접근 시간 ? 404
3 캐시 메모리의 성능 개선 ? 405
4 블록 크기, 캐시 용량, 캐시 연관도 ? 406
5 다단계 캐시와 분할 캐시 ? 408
요약 ? 409
연습문제 ? 411


Chapter 12 가상기억장치 ? 413
1 가상기억장치의 개요 ? 415
1 가상기억장치의 필요성 ? 415
2 메모리 중첩 ? 416

2 가상기억장치와 주소 변환 ? 418
1 가상기억장치의 의미 ? 418
2 가상기억장치의 종류 ? 420
3 가상기억장치의 구성과 관리 기법 ? 421
4 주소 변환 ? 423
5 가상 주소 캐시 ? 425

3 기본적인 주소 변환 기법 ? 427
1 재배치 레지스터 방식 ? 427
2 페이지 테이블 방식 ? 429
3 세그먼트 테이블 방식 ? 432

4 향상된 주소 변환 기법 ? 435
1 역방향 페이지 테이블 방식 ? 435
2 변환 색인 버퍼 방식 ? 439
요약 ? 442
연습문제 ? 444

Chapter 13 주변장치 ? 447
1 주변장치의 개요 ? 449
1 주변장치 병목 현상 ? 449
2 주변장치의 분류 ? 450
3 성능 척도 ? 450

2 하드디스크 ? 452
1 하드디스크의 기초 ? 452
2 하드디스크의 논리적 구조와 데이터 구성 ? 453
3 주소 지정 방식 ? 455
4 하드디스크의 성능 ? 456

3 광학 디스크 ? 458
1 광학 디스크의 기초 ? 458
2 CD와 CD-ROM ? 459
3 DVD와 BD ? 460

4 기타 주변장치 ? 462
1 입력장치 ? 462
2 출력장치 ? 464
3 기타 저장장치 ? 466

5 RAID ? 469
1 RAID의 의미와 분류 ? 469
2 RAID 0 ? 470
3 RAID 1 ? 471
4 RAID 2 ? 471
5 RAID 3 ? 472
6 RAID 4 ? 473
7 RAID 5 ? 473
8 RAID 6 ? 474

6 입출력 시스템 ? 475
1 입출력장치의 개요 ? 475
2 IO 모듈 ? 476
3 장치 구동기 ? 477

7 입출력장치의 주소 지정 ? 479
1 메모리 사상 입출력 방식 ? 479
2 분리형 입출력 방식 ? 480
요약 ? 482
연습문제 ? 484


Chapter 14 데이터 전송 방식과 버스 구조 ? 487
1 데이터 전송 방식 ? 489
1 프로그램 입출력 방식 ? 489
2 인터럽트 구동 방식 ? 491
3 직접 메모리 접근 방식 ? 493
4 IO 채널 방식 ? 495

2 인터럽트 ? 497
1 인터럽트의 종류 ? 497
2 인터럽트의 우선순위 ? 498
3 인터럽트의 처리 ? 499

3 버스의 개요 ? 501
1 버스의 의미와 용어 ? 501
2 버스에 의한 데이터 전송 과정 ? 502
3 분리형 버스 트랜잭션 ? 503
4 버스의 성능 향상 ? 504

4 버스의 분류 ? 505
1 시스템버스와 IO버스 ? 505
2 전용 버스와 다중화 버스 ? 506
3 동기식 버스와 비동기식 버스 ? 507

5 버스 중재 ? 510
1 버스 중재 방식의 개요 ? 510
2 중앙 집중식 중재 방식 ? 512
3 분산식 중재 방식 ? 513

6 IO버스 표준 ? 516
1 PCI ? 516
2 SATA ? 517
3 SAS ? 518
4 USB ? 518
5 IEEE 1394 ? 519
요약 ? 520
연습문제 ? 522



Chapter 15 병렬 처리 ? 525
1 병렬 처리의 개요 ? 527
1 단일 프로세서의 한계 ? 527
2 병렬 처리와 요구 조건 ? 528
3 컴퓨터 시스템의 분류 ? 529

2 SIMD 방식 병렬 처리 ? 532
1 벡터 프로세서 ? 532
2 GPU ? 534

3 다중 프로세서 시스템 ? 535
1 다중 프로세서 시스템의 개요 ? 535
2 UMA 구조와 NUMA 구조 ? 536
3 멀티코어 ? 538

4 다중 컴퓨터 시스템 ? 540
1 다중 컴퓨터 시스템의 개요 ? 540
2 클러스터 ? 542

5 상호 연결망 구조 ? 545
1 상호 연결망의 특징 ? 545
2 정적 상호 연결망 ? 546
3 동적 상호 연결망 ? 550
요약 ? 555
연습문제 ? 557

참고자료 ? 560
찾아보기 ? 561

출판사 서평

도서 장점

1. 컴퓨터의 기본적인 개념에서부터 성능, 프로세서 설계, 메모리 및 입출력장치, 더 나아가 성능 향상에 사용되는 고급 기술까지 최신 컴퓨터 구성과 동작의 원리를 이해하는 데 필요한 전반적인 내용을 다룬다.

2. 국내외 상위 대학에서 가장 많이 쓰는 『컴퓨터 구조 및 설계』(데이비드 패터슨, 존 헤네시 공저)를 모티브로 하여 쉽게 설명한 책이다. 16비트 기반의 picoMIP라는 명령어 집합을 사용하여 설명하기 때문에 컴퓨터 구조와 동작 원리를 실제적으로 학습할 수 있으면서도 간단한 명령어라 이해하기도 매우 좋... 더보기

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※ 북로그 리뷰 리워드 제공 2021. 4. 1 종료
  • 책 소개에 따르면 컴퓨터 시스템의 개요에서부터 성능, 프로세서 설계, 메모리 및 입출력장치, 고급 기술인 파이프라이닝, RAID, 캐시 메모리, 병렬 처리 등을 다룬다. 이는 컴퓨터공학과 또는 컴퓨터과학과 학부과정의 '컴퓨터 구조' 전공 수업에 초첨이 맞춰져있다고 볼 수 있다.   초반부에 등장하는 학습 로드맵에 따르면 1,2장을 바탕으로 3,4장을 익힌뒤 집중하고 싶은 분야에 대한 안내를 포함하고 있다. 특히, 명령어 집합과 주소 지정 방식에 대한 지식은 필수로 정의하고 있는데 논리회로를 파던 메모리 파던간... 더보기
  • 컴퓨터 아키텍처 컴퓨터 구조 및 동작 원리 (한빛아카데미) - 저자 우종정 -   두융~                          항상 느끼는 거지만 요즘 나오는 책은 겉 표지도 그렇고, 책 속 내용도 그렇고, 일단 디자인적인 면에서 알록달록 이쁜것 같다.   아래에 나와 있듯이 책의 목차는 알차게 구성되어 져있다... 더보기