[컴퓨터구조]기말고사 시험 정리

+ 교과서 (20% 객관식 10점 주관식 10점)

+ 발표과제 (10% 서술형 주관식)

  / 센서,통신, 페이,nfc 등

  / 한 발표팀에 대한 내용은 아님 객관성있고 공통점을 포함하고있는 내용으로 생각을 알수 있는 문제

 

컴구기말정리.hwp

8. 제어장치와 마이크로 오퍼레이션

* 명령어 실행 순서: 메인메모리에 있는 명령어를 가져와서 해독(제어장치) -> 해독한 명령어를 마이크로 오퍼레이션에 의해서 수행 함

* 명령어와 마이크로 오퍼레이션이 직접적으로 사용되는 장소 -> CPU

* CPU에서 가장 중요한 건 명령어를 실행하는 것

* 컨트롤을 통해 전기적인 신호를 처리하는 마이크로 오퍼레이션

 

1. 명령어 실행 순서

-> (메인메모리)명령어를 가져와서 해독(제어장치) -> 해독한 명령어를 마이크로 오퍼레이션에 의해서 수행

* 명령어와 마이크로 오퍼레이션이 직접적으로 사용되는 장소 : CPU

-> CPU에서 가장 중요한 건 명령어를 실행하는 것

 

2. 제어장치의 구성: 명령 레지스터, 명령 해독기, 번지 해독기, 프로그램 카운터 등

*명령어(명령코드[실행 명령코드] + 번지부[실행될 데이터의 주기억장치 번지])

 

3. 제어장치의 가장 중요한 기능

- 명령어를 기억장치로부터 하나씩 가져와 해독하는 것

 

4. 제어장치에서 명령어 해독과 연산, 제어 신호를 위한 레지스터를 모두 사용

 

5. 디코더(활성신호), 프로그램 카운터(프로그램의 각 명령어가 차례대로 실행될 수 있는)

 

6. 명령어 인출(프로그램 카운터가 지적)

- 주기억장치에 기억된 명령어를 인출하는 과정

* 인출할 번지->명령어 번지->기억레지스터->명령코드에서 명령어는 명령레지스터 형식은 형식레지스터->1증가

-> 모든 명령을 1Word인 기계로 가정하면 1을 증가시키는 것으로 다음 명령어의 위치가 됨

 

7. 마이크로 오퍼레이션

- 프로세서가 기계어 명령을 수행하기 위해 프로세서 내의 각 부분에 제어 신호를 보내는 동작, 1개의 기계어는 여러 단계의 마이크로 오퍼레이션으로 나누어 실행됨(이러한 마이크로 오퍼레이션을 위한 제어 신호를 만드는 일은 제어장치가 담당)

 

8. 마이크로 동작 기호

기호	적용되는 곳	표현의 예
대문자와 숫자	레지스터	A, MBR, R2
첨자	레지스터 내에 있는 비트	A2 B1
괄호(())	레지스터 내에서 위치	I(1-5), MBR(AD)
화살표(<-)	정보의 전달	A<-B
그침표(:)	제어 기능의 끝	P:
쉼표(,)	2개의 마이크로 오퍼레이션 구분	A<-B, MAR<-IP

 

9. 제어기능 P에 의해 레지스터 B의 내용이 레지스터 A로 옮겨지는 과정

- P:A<-B(마이크로 오퍼레이션 표현식)

 

10. 마이크로 오퍼레이션의 두 가지 종류

1) F(R, R) -> R: 두 개의 레지스터에 기억된 자료가 F에 의해 변경된 후 그 결과가 레지스터로 옮겨짐

2) F(R) -> R: 한 개의 레지스터에 기억된 자료가 F에 의해 변경된 후 그 결과가 레지스터로 옮겨짐

11. 마이크로 오퍼레이션의 4가지 종류

- 논리, 시프트, 레지스터 전송, 산술

 

12. (논리MO) 선택적 비트 설정 (OR)

-> B의 1에 대응하는 A의 비트를 1로 설정

-> 1100, 0111 = 1111

 

13. (논리MO) 선택적 지움 동작 (AND)

-> B에 1에 대응하는 A의 비트를 0로 설정

-> 1100, 1000 = 0100

 

14. (논리MO) 선택적 보수화 동작 (XOR)

-> B의 1에 대응하는 A의 비트를 1의 보수를 취함

-> 0110, 1110 = 1000

 

15. (논리MO) 마스크 동작 (AND)

-> AND 연산

-> 1110, 0101 = 0100

 

16. (논리MO) 삽입 동작 (AND, OR)

1) 교체 부분은 0으로 바꾸고 기타는 그대로 내비둠

2) 교체 부분에 삽입함 기타는 그대로 내려옴

-> 1100 0110, 1010 0000 = 1010 0110

 

17. (논리MO) 비교 동작 (XOR)

-> A와 B의 각 비트가 같으면 0

-> 0110, 0110 = 0000

 

18. (시프트MO) 왼쪽 시프트=shl A, 오른쪽 시프트=shr A : 밀려나간 비트는 버리고 빈칸에는 0이 채워진다

 

19. (시프트MO) 회전 시프트(왼쪽=cil A, 오른쪽=cir A) : 밀려나간 비트는 반대쪽에 채워진다

 

20. (시프트MO) 산술 시프트(왼쪽=ashl A, 오른쪽=ashr A) : 가장 왼쪽 부호비트는 변하지 않음

 

21. (레지스터 전송MO)

기호 및 표현식	동작 내용
OPR	명령 레지스터
AD	기억 레지스터에 기억된 명령어의 번지부
OP	기억 레지스터에 기억된 명령어의 명령 코드
|	형식 레지스터
MAR <- MBR(AD)	기억 레지스터에 번지부 전송
OPR <- MBR(OP)	명령 레지스터에 명령 코드 전송
A <- CONSTANT	레지스터 A에 상수 전송
I <- MBR(I)	형식 레지스터에 명령어의 형식 코드 전송
A <- ABUS	레지스터 A에 버스 A의 내용 전송
ABUS <- R1	버스 A에 레시스터 1번의 내용 전송

 

22. (산술MO) 표현식 종류

표현식	연산	동작 내용
A <- A + B	덧셈	A와 B를 합쳐 A에 기억시킨다
A <- A - B	뺄셈	A에서 B를 뺄셈하여 A에 기억시킨다
A <- A + 1	증가	A를 1증가시킨다
A <- A - 1	감소	A를 1감소시킨다

 

23. 마이크로 사이클(CPU 사이클 시간)

: 마이크로 오퍼레이션을 수행하는데 필요한 시간

1) 동기 고정식: MO중 수행시간이 가장 긴 것을 마이크로 사이클 시간으로 정함

2) 비동기 식: MO 각 수행시간에 따른 마이크로 사이클 시간을 할당

3) 동기 가변식: 수행시간이 유사한 것 끼리 모아 집단별로 시간 할당 -> 동기고정식과 비동기식의 장점을 포함(복잡하지만 효율적)

 

 

10. 기억장치

 

24. 기억장치 계층수조

: CPU 레지스터 > 캐시 > 주기억장치 > 버퍼 및 디스크캐시 > 보조기억장치

* CPU가 직접 참조가능 = 레지스터, 캐시, 주기억장치

 

25. 기억장치의 성능평가 6가지 요인 (기액사대데가)

1) 기억용량(Capacity)

2) 액세스 시간(Access time)

3) 사이클 시간(Cycle time)

4) 대역폭(Bandwidth)

5) 데이터 전송률(Data transportation)

6) 가격(Cost)

 

26. 주기억장치

: 실행될 프로그램과 데이터를 기억하며 기억된 명령은 한 명령씩 제어장치로 꺼내어져서 해독된 후 지시 신호로 바뀌어 각 장치로 전달된다. 이렇게 실행된 명령에 의해 데이터가 입력되고 연산된 후 결과가 출력된다.

* 프로그램은 반드시 주기억장치에 기억되어져야만 실행될 수 있다.

* 주기억장치에 기억된 내용은 반복해서 읽거나 다른 기억장치로 이동하여도 원래 기억된 내용은 변화되거나 지워지지 않는다(기억된 장소에 새로운 데이터가 기억되면 원래 데이터는 지워진다)

* 기억회로: 프로그램과 데이터를 입력받아 기록

* 기억매체: 프로그램과 데이터를 실제로 기억하는 기억 소자들로 구성

* 판독회로: 번지의 내용을 판독

* 번지선택회로: 프로그램 처리에서 특정 번지를 참조

 

27. 주기억 장치와 CPU는 정보를 전달할 수 있는 버스를 사용

 

28. 머신 사이클: 명령어사이클 + 실행사이클

* 전 과정이 시스템 클록에 의해 동기화됨

 

29. 시스템 클록: 컴퓨터의 처리 속도

* 컴퓨터 내의 모든 연산이 진행되는 속도를 제어

* 모든 마이크로프로세서와 CPU는 시스템 클록을 가지고 있음

 

30. 주기억장치의 분할(상주구역, 비상주구역) [스택LIFO]

- 상주구역: 자리가 고정(기본적, 언제라도 직접 실행 시킬 수 있는 부분들이 기억됨)

- 비상주구역: 사용자프로그램(자주 사용되지 않는 것들이 필요할 때만 보조기억장치에서 불러와 기억됬다가 사용)

 

31. 주기억장치에서 데이터를 읽기 위한 절차

* MAR에 읽기 위한 단어의 번지를 저장 -> 판독 신호를 전송 -> MAR에 있는 데이터 판독

 

32. 주기억장치에서 데이터를 기억하기 위한 절차

* MAR에 기록하기 위한 단어의 번지를 저장 -> MAR에 데이터 저장 -> 기록 신호 전송

 

33. 주기억장치의 종류 2가지 -> 자기코어, 반도체 기억장치

* 자기코어: 자석을 만드는 금속

* 반도체 기억장치: 저렴, 작고, 용량은 크고

 

34. 스택(LIFO,수식계산)와 큐(FIFO,입출력장치)

* 스택: 스택포인터(SP)를 이용해 PUSH와 POP을 사용, 기억장소초과(overflow)/데이터가없으면(underflow)

->Infix(변수 연산자 변수), Prefix(연산자 변수 변수), Postfix(변수 변수 연산자)

* 큐: 데이터 전송시 속도차 해결(입출력장치에 사용)

 

35. 디스켓

-> 데이터는 트랙에 기록 -> 각각의 트랙은 섹터들로 나누어짐(512byte)

 

36. 메모리 시스템

1) 메모리 시스템의 기능은 저장

2) CPU가 요구하는 충분히 빠른 접근 시간 제공

3) 프로그램/자료의 충분히 커다란 저장 용량 제공

4) 저렴한 구현 비용

5) 관리가 용이하도록 설계와 구현

 

37. 메모리 소자의 연결(필기제공:지은이)

주소선의 수(K) => 주소 공간: 2k (워드 또는 바이트) 자료선의 수(n) => 각 주소의 저장 크기 / 전송 크기 메모리의 두 가지 동작: 읽기, 쓰기

 

38. CPU는 캐쉬로부터 워드 단위로 정보를 읽거나 쓰는 것과 비교해, 블록 및 페이지의 크기가 워드에 비해 큰 이유는? -> 참조의 지역성 때문(페이지 > 블록 > 워드)

 

39. 계층적 메모리 기능

1) 참조되는 계층에 원하는 정보가 있는지 조사

2) 각 계층 사이의 주소를 매핑

3) 하위 계층으로부터 상위 계층, 자주 참조될 내용을 복사

4) 각 계층에서 더 이상 저장할 필요가 없는 내용은 선택하여 제거

 

40. 캐쉬 메모리의 효율성

* Tm(주메모리 접근 시간)

* Tc(캐쉬의 접근 시간)

* Ph(캐쉬의 히트율)

* Miss = Ph-1

* 평균 메모리 접근시간(Ta) = Ph + Tc + (1-Ph) * Tm

히트율+캐쉬접근시간+미스율*주메모리접근시간

 

41. 명령어 처리 과정

: 명령어 페치 -> 디코딩 -> 오퍼랜드 페치 -> 실행 -> 결과 저장

 

42. CPU는 워드 단위로 정보를 읽거나 쓰지만 주메모리와 캐쉬 사이의 정보 이동은 블록 단위로 이루어진다.

 

43. 캐시 미스

* 순차 접근 방식: Tc+Tm

* 동시 접근 방식: Tm

 

45. 직접 매핑: 주메모리의 각 블록을 캐쉬의 정해진 위치에 매핑

* 태그 : (8-옵셋-블록)=1

* 블록 : 캐쉬 개수 (4캐쉬->2^2=2비트)

* 옵셋 : 한 블록의 크기는 ^옵셋 (5옵셋->32워드)

 

47. 매핑의 차이

<!--[if !supportEmptyParas]--> <!--[endif]-->	직접 매핑	어소시어티브 매핑	셋 어소시어티브 매핑
장/단점	매핑을 간단하고 신속하게 처리 높은 캐쉬 미스율	복잡한 매핑 낮은 미스율	셋을 사용하여 직접 매핑과 어소시어티브 매핑의 장점을 사용
히트율	어소시어티브 매핑 > 셋 어소시어티브 매핑 > 직접 매핑
간단성	직접 매핑 > 셋 어소시어티브 매핑 > 어소시어티브 매핑

 

48. 1-way 셋 어소시어티브란?

-> 1개의 셋이 1개의 블록으로 구성되는 구조로 직접 매핑과 동일 함, 또한 캐쉬가 하나의 셋으로 구성된 경우는 별도로 셋을 구별할 필요가 없으므로 어소시어티브 매핑 구조를 나타낸다

 

49. 기억장치를 각 모듈마다 번갈아 가며 접근하는 방식 : 인터리빙

 

50. 11장은 연습문제만 볼것