[Ch1. 컴퓨터 추상화 및 관련 기술] 2. 컴퓨터 구조 분야의 일곱 가지 위대한 아이디어

Reference :
- 컴퓨터 구조 및 설계 MIPS EDITION [6판] / David A. Patterson / 한빛에듀
- 건국대학교 컴퓨터구조 강의 / 박능수 교수님
- https://developbear.tistory.com/ (김베어의 개발일지)

1. Moore의 법칙을 고려한 설계

Moore의 법칙(Moore's Law)이란,

18~24개월마다 칩에 집적되는 소자의 수가 2배가 된다는 Intel 창립자 Moore의 1965년 예측을 말한다.

 

즉, 컴퓨터를 설계하는 데에는 수년이 소요되기 때문에 시작 시점보다 종료 시점의 기술을 예상해야 한다는 것이다.

 

2. 설계를 단순화하는 추상화 (Use Abstraction to Simplify Design)

추상화(abstraction)란, 하위 수준의 상세한 사항을 안 보이게 함으로써 상위 수준 모델을 단순화하는 것이다.

생산성을 높이는 핵심 기술 중 하나는 추상화를 사용하는 것이다.

 

 

3. 자주 생기는 일을 빠르게 (Make the Common Case Fast)

드물게 생기는 일을 최적화하는 것보다 자주 생기는 일을 빠르게 만드는 것이 성능 개선에 도움이 된다.

 

 

4. 병렬성을 통한 성능 개선 (Performace vie Parallelism)

작업을 병렬적으로 수행하여 성능을 높이는 설계를 한다.

 

 

5. 파이프라이닝을 통한 성능 개선 (Performance via Pipelining)

파이프라이닝(pipelining)은 컴퓨터 구조에서 많이 볼 수 있는 병렬성의 특별한 형태이다.

 

 

6. 예측을 통한 성능 개선 (Performance via Prediction)

예측을 잘못해서 이를 복구하는 비용이 비싸지 않고 예측이 성공할 확률이 비교적 높은 경우,

예측을 통해 성능이 빨라질 수 있다.

 

 

7. 메모리 계층구조 (Hierarchy of Memories)

메모리의 속도는 컴퓨터의 성능을 좌우하고, 메모리의 크기가 풀 수 있는 문제의 크기를 제한한다.

우리는 빠르고 크고 값싼 메모리를 원한다.

 

하지만 대게 메모리가 크면 성능이 느리고, 작으면 성능이 빠르며, 크고 빠르면 가격이 너무 비싸진다.

 

이렇게 상충되는 요구를 컴퓨터 설계자들은 메모리 계층 구조로 해결하고 있다.

 

최상위 계층에는 비트 당 가격이 제일 비싸지만 작고 빠른 메모리를 사용하고,

최하위 계층에는 느리지만 크고 비트 당 가격이 가장 싼 메모리를 사용한다.

 

 

8. 여유분을 이용한 신용도 개선 (Dependability via Redundancy)

컴퓨터는 빠르기만 해서는 안 되고 신뢰할 수 있어야 한다.

 

모든 물리 소자는 장애가 발생할 수 있으므로,

장애를 감지하고 장애가 난 소자를 대치할 수 있도록 여유분을 준비하여 컴퓨터의 신용도를 개선한다.