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컴퓨터 아키텍처 기초 가이드 - 이 책 한 권이면 끝!
1. 컴퓨터 아키텍처란 무엇인가? (정의와 필요성)
와이웨이브이퍼블리싱
|
박빈
|
2025-02-06
13
읽음
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저자소개
서평
1. 컴퓨터 아키텍처의 핵심을 한 권에
2. 최신 기술 트렌드 반영과 실용적 접근 방식
3. 누구를 위한 책인가?
4. 결론
출판사평
컴퓨터 아키텍처의 필수 지침서, 이 책 한 권이면 끝!
이 책이 특별한 이유
누가 읽어야 할까?
출판사의 추천사
Chapter 1: 컴퓨터 아키텍처 개요
1. 컴퓨터 아키텍처란 무엇인가? (정의와 필요성)
컴퓨터 아키텍처(Computer Architecture)란?
컴퓨터 아키텍처의 필요성
2. 컴퓨터 시스템의 주요 구성 요소 (CPU, 메모리, 저장장치, 입출력 장치)
1️⃣ 중앙처리장치(CPU, Central Processing Unit)
2️⃣ 메모리(Memory)
3️⃣ 저장장치(Storage)
4️⃣ 입출력 장치(I/O, Input/Output)
3. 폰 노이만(John von Neumann) 구조와 하버드 구조 비교
폰 노이만 구조(Von Neumann Architecture)
하버드 구조(Harvard Architecture)
4. 명령어 실행 사이클(Fetch-Decode-Execute Cycle)
명령어 실행 사이클 개념
결론
Chapter 2: 프로세서(Processor)와 명령어 집합 구조(ISA)
1. CPU의 기본 구조 (연산장치, 제어장치, 레지스터)
CPU란?
CPU의 주요 구성 요소
2. 명령어 집합 구조(ISA, Instruction Set Architecture)의 개념
ISA란?
ISA의 주요 구성 요소
3. CISC vs RISC 프로세서 비교
CISC (Complex Instruction Set Computer)
RISC (Reduced Instruction Set Computer)
4. 명령어 형식과 어셈블리 언어의 개념
명령어 형식(Instruction Format)
어셈블리 언어(Assembly Language)란?
결론
Chapter 3: 메모리 계층 구조(Memory Hierarchy)
1. 메모리 계층 구조의 개념 (레지스터, 캐시, RAM, HDD/SSD)
메모리 계층 구조란?
메모리 계층 구조 (빠른 순서)
2. 캐시 메모리(Cache Memory)의 원리와 동작 방식
캐시 메모리란?
캐시의 동작 방식
3. 가상 메모리(Virtual Memory)와 페이지 교체 알고리즘
가상 메모리(Virtual Memory)란?
페이지 교체 알고리즘
4. 메모리 주소 지정 방식 (물리 주소 vs 가상 주소)
물리 주소(Physical Address)와 가상 주소(Virtual Address)
결론
Chapter 4: 파이프라이닝(Pipelining)과 명령어 실행
1. 파이프라이닝 개념과 필요성
파이프라이닝(Pipelining)이란?
파이프라이닝의 필요성
2. 파이프라인의 단계 (IF, ID, EX, MEM, WB)
3. 파이프라인 위험(Hazard)과 해결 방법 (데이터, 제어, 구조적 Hazard)
(1) 데이터 위험(Data Hazard)
(2) 제어 위험(Control Hazard)
(3) 구조적 위험(Structural Hazard)
4. 슈퍼스칼라(Superscalar)와 VLIW 아키텍처
(1) 슈퍼스칼라(Superscalar) 아키텍처
(2) VLIW (Very Long Instruction Word) 아키텍처
결론
Chapter 5: 병렬 컴퓨팅(Parallel Computing)
1. 병렬 컴퓨팅의 개념과 필요성
병렬 컴퓨팅(Parallel Computing)이란?
병렬 컴퓨팅의 필요성
2. Flynn의 분류 (SISD, SIMD, MISD, MIMD)
1️⃣ SISD (Single Instruction, Single Data)
2️⃣ SIMD (Single Instruction, Multiple Data)
3️⃣ MISD (Multiple Instruction, Single Data)
4️⃣ MIMD (Multiple Instruction, Multiple Data)
3. 멀티코어(Multi-core)와 하이퍼스레딩(Hyper-Threading)
멀티코어(Multi-core)란?
하이퍼스레딩(Hyper-Threading, SMT)
4. GPU(그래픽 프로세서)의 아키텍처 및 활용
GPU(그래픽 프로세서, Graphics Processing Unit)란?
GPU의 주요 활용 분야
결론
Chapter 6: 캐시 메모리(Cache Memory)와 성능 최적화
1. 캐시 메모리의 개념과 역할
캐시 메모리란?
캐시 메모리의 역할
캐시 메모리의 주요 개념
2. 캐시 매핑 방식 (Direct, Associative, Set-Associative)
1️⃣ 직접 매핑(Direct Mapping)
2️⃣ 완전 연관 매핑(Associative Mapping)
3️⃣ 집합 연관 매핑(Set-Associative Mapping)
3. 캐시 교체 알고리즘 (FIFO, LRU, LFU)
1️⃣ FIFO (First-In-First-Out) 알고리즘
2️⃣ LRU (Least Recently Used) 알고리즘
3️⃣ LFU (Least Frequently Used) 알고리즘
4. 캐시 미스(Cache Miss)와 성능 최적화 기법
캐시 미스의 종류
캐시 성능 최적화 기법
결론
Chapter 7: 입출력 시스템(I/O System)
1. 입출력 장치 개요 (HDD, SSD, 키보드, 모니터, 네트워크 장치)
입출력 시스템이란?
입출력 장치의 분류
2. 인터럽트(Interrupt)와 입출력 방식 (Polling, Interrupt-driven, DMA)
1️⃣ 폴링(Polling) 방식
2️⃣ 인터럽트(Interrupt) 방식
3️⃣ DMA (Direct Memory Access) 방식
3. 저장 장치의 인터페이스 (SATA, NVMe, USB)
1️⃣ SATA (Serial ATA)
2️⃣ NVMe (Non-Volatile Memory Express)
3️⃣ USB (Universal Serial Bus)
4. RAID 시스템과 데이터 보호 기법
RAID(Redundant Array of Independent Disks)란?
RAID 유형
결론
Chapter 8: 운영체제와 컴퓨터 아키텍처
1. 운영체제(OS)와 하드웨어의 관계
운영체제란?
운영체제와 하드웨어의 관계
2. 프로세스 스케줄링과 컨텍스트 스위칭
프로세스 스케줄링(Process Scheduling)이란?
프로세스 스케줄링 알고리즘
컨텍스트 스위칭(Context Switching)이란?
3. 메모리 관리와 가상 메모리 시스템
메모리 관리 개념
가상 메모리(Virtual Memory)란?
페이지 교체 알고리즘
4. 파일 시스템과 스토리지 관리
파일 시스템(File System)이란?
파일 시스템의 종류
파일 관리 기법
결론
Chapter 9: 전력 소모와 효율적인 컴퓨팅
1. CPU와 GPU의 전력 관리 기법 (DVFS, Dynamic Voltage and Frequency Scaling)
DVFS (Dynamic Voltage and Frequency Scaling)란?
DVFS의 적용 사례
2. ARM 프로세서와 저전력 컴퓨팅
ARM 프로세서란?
ARM 프로세서의 특징
3. 데이터센터와 클라우드에서의 전력 최적화
데이터센터에서의 전력 소비 문제
전력 최적화 기법
4. 친환경 컴퓨팅(Green Computing) 기술
친환경 컴퓨팅이란?
주요 친환경 기술
Python으로 탄소 배출량 감소 시뮬레이션
결론
Chapter 10: 최신 프로세서 아키텍처와 기술 발전
1. 최신 CPU 아키텍처 (Intel, AMD, ARM 프로세서 비교)
CPU 아키텍처의 발전
Intel vs AMD vs ARM 비교
2. 머신러닝 가속기(Tensor Processing Unit, TPU) 개요
TPU(Tensor Processing Unit)란?
TPU vs CPU vs GPU 비교
3. 양자 컴퓨팅(Quantum Computing)과 차세대 프로세서
양자 컴퓨팅이란?
기존 컴퓨팅 vs 양자 컴퓨팅
4. 엣지 컴퓨팅(Edge Computing)과 IoT 아키텍처
엣지 컴퓨팅(Edge Computing)이란?
엣지 컴퓨팅의 장점
결론
Chapter 11: 시스템 보안과 아키텍처
1. 하드웨어 기반 보안 기술 (TPM, Intel SGX)
TPM (Trusted Platform Module)
TPM의 주요 기능
Intel SGX (Software Guard Extensions)
Intel SGX의 특징
2. 버퍼 오버플로우와 메모리 보호 기법
버퍼 오버플로우(Buffer Overflow)란?
메모리 보호 기법
3. 사이드 채널 공격(Side Channel Attack)과 대응 방법
사이드 채널 공격이란?
사이드 채널 공격 유형
사이드 채널 공격 대응 방법
4. 보안 강화 컴퓨팅(Confidential Computing)
Confidential Computing이란?
Confidential Computing 기술 요소
Confidential Computing 적용 사례
결론
Chapter 12: 미래의 컴퓨터 아키텍처와 전망
1. 뉴로모픽 컴퓨팅(Neuromorphic Computing)
뉴로모픽 컴퓨팅이란?
뉴로모픽 칩의 주요 기술
2. 옵티컬 컴퓨팅(Optical Computing)과 광컴퓨터
옵티컬 컴퓨팅이란?
광컴퓨터의 핵심 기술
3. 3D 칩 아키텍처와 차세대 반도체 기술
3D 칩 아키텍처란?
3D 칩 기술의 장점
4. 소프트웨어 정의 하드웨어(Software-Defined Hardware)
소프트웨어 정의 하드웨어란?
SDH의 핵심 개념
결론
판 권