최신 컴퓨터 구조 : 디지털 논리부터 성능 분석까지

임석구,홍경호

저자:임석구
한국항공대학교전자공학과를졸업하고서울대학교전자공학과공학석사학위를취득하였으며,LG중앙연구소,한국전자통신연구원에서근무했다.한국항공대학교에서전자공학박사학위를취득한후현재는백석대학교정보통신학부교수로재직중이다.
저서로는『ITCookBook,디지털논리회로(초판/개정판/개정3판)』(한빛아카데미,2015),『ITCookBook,디지털논리회로실험』(한빛아카데미,2014),『ITCookBook,C언어로배우는8051마이크로프로세서』(한빛아카데미,2010),『순서도forC』(정익사,2013),『공업수학』(대영사,2006)등이있다.관심연구분야는통신네트워크,휴대인터넷,임베디드시스템등이며,주요강의과목은논리회로,마이크로프로세서등이다.

저자:홍경호
영남대학교전자공학과에서학사,동대학교대학원컴퓨터공학과에서석,박사학위를취득하였다.1996년부터1998년까지협성대학교에서교수로재직했고,1998년부터백석대학교정보통신학부교수로재직중이다.
저서및역서로는『ITCookBook,디지털논리회로(초판/개정판/개정3판)』(한빛아카데미,2015),『ITCookBook,디지털논리회로실험』(한빛아카데미,2014),『문제로풀어보는C언어정석』(생능출판사,2015),『순서도forC』(정익사,2013)』,『컴퓨터구조론』(한티미디어,2009)등이있다.관심연구분야는컴퓨터아키텍처,패턴인식,신경망,임베디드시스템,유비쿼터스등이며,주요강의과목은컴퓨터구조론,디지털시스템설계,논리회로,마이크로프로세서등이다.

Chapter01서론
01컴퓨터시스템의구성
하드웨어
소프트웨어
프로그램처리과정
컴퓨터시스템의계층레벨
02컴퓨터의역사
컴퓨터의발전과정
컴퓨터의세대별분류
무어의법칙과황의법칙
03컴퓨터의분류
데이터형태에따른분류
사용목적에따른분류
성능과규모에따른분류
04폰노이만,비폰노이만,하버드구조
폰노이만구조와비폰노이만구조
폰노이만구조와하버드구조
연습문제/기출문제

Chapter02데이터의표현
01진법과진법변환
디지털정보의단위
진법
진법변환
02정수표현
보수의개념과음수
부호확장
2진정수연산
10진정수표현
03실수표현
04디지털코드
BCD코드
3초과코드
그레이코드
다양한2진코드
영숫자코드
05에러검출코드
패리티비트
해밍코드
순환중복검사CRC
연습문제/기출문제

Chapter03디지털논리회로
01논리게이트
논리게이트의개념과종류
유니버설게이트
와이어드로직
02불대수
불대수법칙
불대수식의표현형태
논리식의간소화
03조합논리회로
조합논리회로의개요
조합논리회로의종류
ROM을사용한조합논리회로의설계
04순서논리회로
순서논리회로의개요
플립플롭
순서논리회로의설계
카운터의설계
레지스터
05집적회로
연습문제/기출문제

Chapter04중앙처리장치
01프로세서구성과동작
컴퓨터기본구조와프로세서
프로세서구성요소
프로세서기본구조
프로세서명령실행
02산술논리연산장치
산술연산
논리연산과시프트연산
03레지스터
레지스터동작
레지스터종류
레지스터전송(LOAD,STORE,MOVE명령등)
04컴퓨터명령어
명령어형식
명령어형식설계기준
확장opcode
코어i7명령어형식
명령어종류
05주소지정방식
즉시주소지정
직접주소지정
레지스터주소지정
레지스터간접주소지정
변위주소지정
간접주소지정
묵시적주소지정
코어i7의주소지정방식
실제프로세서에서주소지정방식
06CISC와RISC
연습문제/기출문제

Chapter05제어장치
01제어장치의기능
02제어장치의종류
하드와이어제어장치
마이크로프로그램제어장치
마이크로프로그램제어장치의종류
하드와이어제어와마이크로프로그램제어비교
03명령어사이클
명령어인출사이클
명령어해독사이클
명령어실행사이클
인터럽트사이클
명령어사이클
04프로세서제어
05파이프라이닝
데이터해저드
제어해저드
구조적해저드
슈퍼스칼라
연습문제/기출문제

Chapter06기억장치
01기억장치시스템의개요
기억장치의종류와특성
계층적기억장치시스템
02주기억장치
주기억장치의동작
반도체기억장치
기억장치모듈의설계
03캐시기억장치
캐시용량
사상방식
교체알고리즘
쓰기정책
라인크기
캐시수
04가상기억장치
가상기억장치의매핑
페이지교체알고리즘
05연관기억장치
06최신기억장치기술
SDRAM
DDRSDRAM
인터리브드메모리
플래시메모리
연습문제/기출문제

Chapter07보조기억장치
01자기디스크
자기기억장치의동작원리
자기디스크의표면구조
자기디스크의데이터저장형식
디스크드라이브의구조
디스크액세스시간
02자기테이프와자기드럼
자기테이프
자기드럼
03광기억장치
CD-ROM
CD-R과CD-RW
DVD
블루레이디스크
04RAID
05SSD
SSD내부구조
SSD의메모리구조
플래시변환계층과웨어레벨링
연습문제/기출문제

Chapter08버스와입출력
01CPU칩과시스템버스
CPU칩
시스템버스
버스중재
인터럽트I/O
02버스의실제동작예
PCI버스
PCIExpress버스
USB
03입출력장치인터페이스
인터페이스장치의필요성
프로그램입출력
인터럽트I/O
DMA
입출력인터페이스실제예
버스설계의목표
연습문제/기출문제

Chapter09인터럽트
01인터럽트의개념과종류
인터럽트의개념
인터럽트의종류
인터럽트의우선순위
02인터럽트의동작원리
인터럽트동작과정
프로그램상태의보존
인터럽트요청선연결방법
03인터럽트처리방법
소프트웨어를이용한방법(폴링)
하드웨어를이용한방법(데이지체인)
다중인터럽트요청선을이용한방법
인터럽트제어기를이용하는방법
연습문제/기출문제

Chapter10병렬컴퓨터구조
01병렬처리등장배경
02칩단위병렬처리
명령레벨병렬처리
온-칩멀티스레딩
싱글-칩다중프로세서
03공유메모리다중프로세서
UMA다중프로세서
NUMA다중프로세서
COMA다중프로세서
04다중컴퓨터
상호연결망
MPP
클러스터컴퓨팅
다중컴퓨터의통신소프트웨어
스케줄링
연습문제/기출문제

Chapter11성능분석과측정
01성능분석
성능분석필요성
성능분석방법
02성능측정
성능측정척도
좋은성능측정척도의특성
프로세서와시스템의성능측정척도
기타성능척도
03벤치마크프로그램
벤치마크프로그램유형
벤치마크전략
벤치마크프로그램예
연습문제/기출문제

AppendixCPUSim을활용한시뮬레이션
01CPUSim소개와설치
CPUSim소개
CPUSim설치
02CPUSim활용
가상시스템에서프로그램실행
새로운가상시스템구축
기존시스템수정

참고문헌
찾아보기

부/장별요약

？컴퓨터기초(1~3장):컴퓨터를구성하는요소와컴퓨터에서처리되는데이터를표현하는방법을알아봅니다.또컴퓨터하드웨어의기본인디지털논리회로를핵심만빠르게정리합니다.

？CPU와제어장치(4~5장):컴퓨터의뇌에해당하는CPU와CPU의주요구성요소인제어장치를알아봅니다.CPU의기본구조와명령어처리방법,제어장치의기능과종류를알아봅니다.그리고CPU의처리속도를높이는최신기술인파이프라이닝이론도살펴봅니다.

？기억장치(6~7장):기억장치의계층구조를바탕으로기억장치시스템전반과보조기억장치를알아봅니다.기억장치에서는캐시기억장치,가상기억장치,DDR과인터리빙메모리,RAID구성등을알아보고,보조기억장치에서는광저장장치뿐만아니라플래시메모리와SSD등의최신보조기억장치도소개합니다.
？입출력버스와인터럽트(8~9장):컴퓨터구성요소간의정보교환통로인시스템버스를구성하고중재하는방법을알아봅니다.그리고인터럽트의원인과필요성,인터럽트형태와처리과정,우선순위인터럽트등을알아봅니다.

？병렬컴퓨터구조와성능분석(10~11장):고성능을위한핵심기술인병렬처리와병렬컴퓨터시스템,클러스터컴퓨팅기술등을알아봅니다.그리고컴퓨터시스템의성능을분석하는방법,성능척도의기준,성능평가를위한벤치마크프로그램도소개합니다.

？부록:CPU의세부사항을지정해가상시스템을설계하고그시스템에서프로그램을실행할수있는CPUSim시뮬레이션도구를소개합니다.