전자계산기구조 - Chap2.컴퓨터의 발전, 컴퓨터의 성능 예제문제

1. 다음 중 폰노이만 아키텍처와 관계없는 것은?

답 : (2) 유니버설 기계
폰노이만 아키텍쳐는
명령어를 해석하고 데이터를 처리하는 CPU,
명령어와 데이터를 저장하는 메모리, 입출력장치로 구성.

프로그램 자체와 프로그램에서 사용하는 데이터를 동일한 형태로
메모리에 저장할 수 있는 구조. 새로운 프로그램을 만들 수 있고
기존 프로그램을 수정할 수도 있다.

폰노이만 모델은 앨런 튜링의 유니버셜 기계모델을 구체화한 형태이다.

2. 다음 중 알고리즘의 영향을 받는 것은?

답 : (1) 명령어 개수

좋은 알고리즘을 사용하면 명령어의 수를 줄일 수 있다.
따라서 효율적인 알고리즘을 선택하여 사용하는 것이 중요하다.

CPI = (사이클/명령어)
컴퓨터 아키텍처와 컴퓨터 구성에 영향을 받음. CPI가 낮을수록 CPU의 성능이 좋다.
단순한 명령어로 구성된 RISC를 사용하여 사이클 수를 줄일 수 있다.
파이프라이닝을 이용해 병렬화하면 사이클의 수를 줄일 수 있다.

클록 속도 = (1/클록률) ((3),(4) 중복)
클록 속도는 컴퓨터 구성, 컴퓨터 실현의 영향을 받는다.
컴퓨터 구조에도 영향을 받는데, 복잡한 명령어를 사용할수록 사이클 시간이 길어질 수
있기 때문.
컴퓨터 구성 수준 :
데이터 경로가 짧으면 지연 시간이 짧아지므로 사이클 시간도 줄어듦.
파이프라이닝 기술을 사용하면 한 사이클 동안에 수행할 작업의 양이
작아지므로 클록 속도가 빨라진다.

컴퓨터 실현 수준(반도체 제조 기술) :
회로 사이의 간격을 짧게 만들어 동일한 면적에 더 많은 트랜지스터를 집적시킬 수 있음.

3. 다음 중 컴파일러나 운영체제와 같은 개념이 도입된 컴퓨터 세대는?

답 : (2) 2세대 컴퓨터

컴퓨터의 세대	주요 소자	기억장치	특징
0세대	기계적릴레이	금속기어,카드	-
1세대	진공관(ex.애니악 최초 컴퓨터)	자기드럼	하드웨어개발에 중점.부피,전력多
2세대	트랜지스터	자기코어	고급언어 등장, 운영체제, 컴파일러 등 시스템 소프트웨어 개념 도입
3세대	SSI,MSI (small급,midium급)	RAM, ROM	운영체제,고급언어활용, 프로세서 속 논리조사 수를 기준으로 세대를 나누기 시작
4세대	LSI,VLSI(집적화)	SRAM,DRAM	객체지향언어 사용, PC등장,병렬처리
5세대	SoC,VLSI,ULSI,GLSI(집적화에 집적화)	SDRAM,DRAM,flash	폰노이만 구조 추구,멀티코어, 유비쿼터스 컴퓨팅(어디서나 컴퓨터 조작가능)

2세대 : 트랜지스터 세대
주요소자로 다이오드, 트랜지스터와 같은 반도체 소자 사용.
기억장치로는 자기코어 사용.
보조기억장치로 자기드럼, 자기 테이프, 자기 디스크 사용.

포트란, 코볼 등 고급언어 사용.
컴파일러, 운영체제 등 시스템 소프트웨어 개념 도입.

과학 기술 분야 뿐만 아니라 일반 사무, 생산 관리에도 사용.

진공과 세대의 단점인 공간, 전력 소비 문제 개선.
신뢰성 향상.

4. 경험적 관찰에 의해 예측한 것으로, 단일 마이크로칩에 포함된 트랜지스터의 수가 18개월마다 약 2배씩 증가한다는 법칙은?

답 : (3) 무어의 법칙

5. 다음 용어 중 사용되는 범주가 다른 것은?

답 : (1) KLIPS

CISC는 Complex Instruction set construct 의 줄임말로
복잡한 컴퓨터 구조를 의미한다.

벤치마크
작업 부하로 선택된 프로그램의 집합을 벤치마크라고 부른다.
워크스테이션, 서버 등 성능을 평가하는 데 널리 사용되는 벤치마크로,
SPEC에서 개발한 SPEC 벤치마크 모음이 있다. 프로세서, 그래픽 하드웨어,
각종 서버 등을 위한 벤치마크 모음을 공개하고 있다.

성능을 평가하는데 쉽게 사용할 수 있는 척도
CPU 성능 측정 : CPI, 클록속도, MIPS, MFLOPS
CPU 와 메모리 시스템 등 성능을 종합적 측정 : SPECratio
기호 조작 및 논리 추론 능력 측정, 인공지능 성능 평가 척도 : KLIPS

6. 다음 성능 척도 중 MIPS 값을 계산하는데 사용되지 않는 것은?

성능 평가 척도 : MIPS, MFLOPS

MIPS

1초에 수행한 명령어 개수를 100만으로 나눈 값.

MIPS
= 명령어 개수 / (실행 시간 * 10^6)

실행 시간 = CPU 클록 사이클의 수 / 클록 속도

CPI = CPU 클록 사이클의 수 / 명령어 개수

MIPS = 명령어 개수 / (CPU 클록 사이클의 수 / 클록 속도 * 10^6)

= 클록 속도 / (CPU 클록 사이클의 수 / 명령어 개수 * 10^6)

= 클록 속도 / (CPI * 10^6)

7. 다음 중 클록 속도에 영향을 미치는 것은?

8. 다음 중 CPI를 줄일 수 있는 방법과 거리가 먼 것은?

9. 다음 중 프로그램 내장식 컴퓨터와 관계 없는 것은?

10. 다음 중 잘못된 설명은?

11. “클록 속도가 빠를수록 컴퓨터의 성능이 우수하다.”라는 판단 기준은 맞는가, 틀린가?

12. 프로그램 내장식 컴퓨터의 경우, CPU와 메모리 사이에 발생하는 트래픽에 성능에 큰 영향을 미친다. 따라서 CPU와 메모리를 연결하는 부분을 (폰노이만 병목) 이라고 한다.

13. 하버드 아키텍쳐의 목적은 무엇인가?

답 : 병목현상 방지

14. 프로그램에서 부동 소수점 연산 명령어가 차지하는 비율이 10%이며, 부동 소수점 연산 명령어를 2배 빠르게 개선했다. 이 시스템의 전반적인 성능 향상은 어느정도 인가?

15. 어떤 프로세서에서 프로그램 실행 시간이 100ms 이며, 부동소수점 덧셈에 60ms, 부동 소수점 곱셈에 30ms가 소요된다. 설계 팀이 동일한 비용으로 부동 소수점 덧셈을 1.6배 개선하거나 부동 소수점 곱셈을 3배 개선할 수 있는 프로세서 모델을 제안했을 때, 어느 방식이 더 좋은가?

답 : 부동소수점 덧셈 개선 모델