라즈베리 파이로 배우는 컴퓨터 아키텍처 (라즈베리 파이 제작자가 알려주는 컴퓨터 동작 원리와 시스템 디자인)

에반업튼

저자에반업튼(EbenUpton)은라즈베리파이재단의창립자이자라즈베리파이(트레이딩)유한회사의CEO이며,가레스할퍼크리(GarethHalfacree)와함께《RaspberryPiUserGuide》를저술한공동저자다.케임브리지대학교에서물리학및공학사학위,컴퓨터과학박사학위및EMBA학위를취득했다.

▣01장:새로운컴퓨터의등장
새콤한라즈베리의변신
단일칩시스템
신용카드크기의컴퓨터가가진능력
라즈베리파이의역할
라즈베리파이보드소개
-GPIO
-상태LED
-USB포트
-이더넷연결
-오디오출력
-컴포지트비디오
-CSI카메라모듈커넥터
-HDMI
-마이크로USB전원
-SD카드
-DSI디스플레이연결
-장착용구멍
-메인칩
라즈베리파이의미래

▣02장:다시보는컴퓨터개론
컴퓨터와요리사의비유
-재료가곧데이터
-기본동작
계획을따르는상자
-하는것과아는것
-프로그램이곧데이터
-메모리
-레지스터
-시스템버스
-명령집합
전압,숫자,의미
-이진수:1과0으로세기
-숫자가부족해
-세기와매기기,그리고0
-이진법을간소화하기위한16진법
-이진수와16진법연산방법
상자의주인,운영체제
-운영체제의역할
-커널
-다중코어

▣03장:전자메모리
컴퓨터이전에메모리가있었다
회전식자기메모리
자기코어메모리
-코어메모리의작동방식
-메모리액세스시간
정적RAM(SRAM)
주소라인과데이터라인
메모리칩에서메모리시스템으로
동적RAM(DRAM)
-DRAM의작동원리
-동기식및비동기식DRAM
-SDRAM의행,열,뱅크,랭크,DIMM
-DDR,DDR2,DDR3,DDR4
-오류정정부호(ECC)메모리
라즈베리파이메모리시스템
-저전력기능
-BGA패키징
캐시
-참조국부성
-캐시계층구조
-캐시라인과캐시매핑
-직접매핑
-연관매핑
-집합연관캐시
-캐시에서메모리로쓰기
가상메모리
-가상메모리이해하기
-가상과실제의매핑
-메모리관리유닛
-다중레벨페이지테이블과TLB
-라즈베리파이의스왑문제
-라즈베리파이가상메모리확인하기

▣04장:ARM프로세서와단일칩시스템
CPU의놀라운축소과정
-마이크로프로세서
-트랜지스터예산
디지털논리기초
-논리게이트
-플립플롭과순차논리
CPU의내부
-분기와플래그
-시스템스택
-시스템클록과실행시간
-파이프라인
-파이프라인자세히살펴보기
-파이프라인해저드
-ARM11파이프라인
-슈퍼스칼라실행
-SIMD
-엔디안
CISC와RISC
-RISC의유산
-확장된레지스터파일
-로드/저장아키텍처
-직교적인기계어명령
-명령캐시와데이터캐시의분리
ARM의태동
-마이크로아키텍처,코어,제품군
-라이선스사업모델
ARM11
-ARM명령세트
-프로세서모드
-모드와레지스터
-고속인터럽트
-소프트웨어인터럽트
보조프로세서
-ARM보조프로세서인터페이스
-시스템제어보조프로세서
-벡터부동소수점(VFP)보조프로세서
-에뮬레이션보조프로세서
ARM코어텍스
-다중발행및비순차적명령처리
-Thumb2
-ThumbEE
-빅리틀
-SIMD를위한NEON보조프로세서
-ARMv8과64비트컴퓨터
단일칩시스템
-브로드컴BCM2835SoC
-브로드컴의2세대,3세대SoC장치
-VLSI를만드는방법
-프로세스,지오메트리,마스크
-지적재산권:셀,매크로셀,코어
-하드IP와소프트IP
-평면배치,레이아웃,라우팅
-칩상의통신표준,AMBA

▣05장:프로그래밍
프로그래밍의개념
-소프트웨어개발과정
-폭포수,나선형,애자일
-이진수프로그래밍
-어셈블리어와니모닉
-고급언어
-베이직이후의대홍수
-프로그래밍용어
네이티브코드컴파일러의동작원리
-전처리
-어휘분석
-의미분석
-중간코드생성
-최적화
-타깃코드생성
-C언어컴파일의예
-목적코드파일과실행파일의연결
텍스트인터프리터
바이트코드인터프리터언어
-P-코드
-자바
-JIT컴파일
-자바를넘어선바이트코드와JIT컴파일
-안드로이드,자바,달빅
데이터구성요소
-식별자,예약어,기호,연산자
-값,리터럴,이름상수
-변수,표현식,할당
-타입과타입정의
-정적타이핑과동적타이핑
-2의보수와IEEE754
코드구성요소
-제어문과복합명령문
-if/then/else문
-switch문과case문
-repeat문
-while루프
-for루프
-break문과continue문
-함수
-지역성과범위
객체지향프로그래밍
-캡슐화
-상속
-다형성
-OOP정리
GNU컴파일러툴셋
-컴파일러gcc,빌더gcc

▣06장:비휘발성메모리
천공카드와테이프
-리눅스make
-천공카드
-테이프저장소
-자기저장소의태동
자기레코딩및인코딩체계
-자속전이
-수직기록방식
자기디스크저장소
-실린더,트랙,섹터
-저수준포맷
-인터페이스와컨트롤러
-플로피디스크드라이브
파티션과파일시스템
-기본파티션과확장파티션
-파일시스템과고급포맷
-GUID파티션테이블(GPT)
-라즈베리파이SD카드파티셔닝하기
광학디스크
-CD기반포맷
-DVD기반포맷
램디스크
플래시저장소
-ROM,PROM,EPROM
-EEPROM으로서의플래시
-SLC와MLC
-NOR플래시와NAND플래시
-웨어레벨링과플래시변환계층
-가비지콜렉션과TRIM
-SD카드
-eMMC
-비휘발성메모리의미래

▣07장:유무선이더넷
OSI참조모델
-응용계층
-표현계층
-세션계층
-전송계층
-네트워크계층
-데이터링크계층
-물리계층
이더넷
-Thicknet과Thinnet
-이더넷의기본개념
-충돌감지와회피
-이더넷인코딩시스템
-PAM-5인코딩
-10BASE-T와트위스트페어케이블
-버스토폴로지에서스타토폴로지로
-스위칭이더넷
라우터와인터넷
-이름vs.주소
-IP주소와TCP포트
-로컬IP주소와DHCP
-네트워크주소변환
Wi-Fi
-표준속의표준
-현실세계의문제
-Wi-Fi기기의활용
-인프라네트워크vs.애드혹네트워크
-Wi-Fi분산미디어액세스
-캐리어감지및숨겨진노드문제
-단편화
-진폭변조,위상변조,QAM
-확산스펙트럼기법
-Wi-Fi변조와코딩
-Wi-Fi연결의원리
-Wi-Fi보안
-라즈베리파이의Wi-Fi
-그밖의네트워킹

▣08장:운영체제
운영체제개론
-운영체제의역사
-운영체제기초
커널:운영체제의조력자
-운영체제제어
-모드
-메모리관리
-가상메모리
-멀티태스킹
-디스크액세스와파일시스템
-장치드라이버
OS의보조구성요소
-OS켜기
-펌웨어
라즈베리파이의운영체제
-NOOBS
-서드파티운영체제
-그밖의운영체제

▣09장:비디오코덱과압축
최초의비디오코덱
-사람의눈
-비디오데이터
-주파수변환
-무손실압축
표준의변화
-최신MPEG표준
-H.265
모션검색
-비디오품질
-처리능력

▣10장:3D그래픽
3D그래픽의역사
-그래픽사용자인터페이스(GUI)
-비디오게임의3D그래픽
-PC와그래픽카드
-표준경쟁
OpenGL그래픽파이프라인
-기하학적사양및특성
-기하학적변환
-광원과재질
-원시어셈블리와래스터화
-픽셀처리(프래그먼트셰이딩)
-텍스처링
그래픽하드웨어
-타일렌더링
-지오메트리리젝션
-셰이딩
-캐싱
-라즈베리파이GPU
OpenVG
범용GPU(GPGPU)
-이종아키텍처
-OpenCL

▣11장:오디오
들리십니까?
-MIDI
-사운드카드
아날로그vs.디지털
음향과신호처리
-편집
-압축
-녹음과이펙트
-통신을위한정보인코딩과디코딩
1비트DAC
I2S
-라즈베리파이의사운드입출력
-오디오출력잭
-HDMI
라즈베리파이의사운드
-라즈베리파이온보드사운드
-라즈베리파이에서사운드다루기

▣12장:입출력
입출력이란?
입출력
-범용직렬버스
-USB허브
-이더넷
-범용비동기송수신기
-SCSI
-PATA
-SATA
-RS-232시리얼통신
-HDMI
-I2S
-I2C
-라즈베리파이디스플레이,카메라인터페이스,JTAG
GPIO
-GPIO개요및브로드컴SoC
-GPIO다루기
-GPIO프로그래밍
-대체모드
-GPIO실험쉽게하기

라즈베리파이는1980년대를풍미했던저렴하고프로그래밍가능한컴퓨터와이러한컴퓨터가영국의기술업계에끼친영향력에힘입어만들어진이후로새로운세대의프로그래머에게영감을불어넣고있다.라즈베리파이는컴퓨터에대한비용측면과기술적측면의장벽을낮추어컴퓨터의원리를배우기에이상적인도구다.

《라즈베리파이로배우는컴퓨터아키텍처》는컴퓨터의원리를익히기위한가이드이며,라즈베리파이자체를뛰어넘는지식을담은전문서이기도하다.저자인에반업튼(EbenUpton)과제프던테만(JeffDunteman)은최고의스승이다.업튼은라즈베리파이의공동창시자로서깊은통찰력을담아냈고,던테만은복잡한기술지식을쉽게이해할수있는설명으로기술했다.이들은프로그래밍의세계에혁명을일으키고있는신용카드크기의컴퓨터기술을바탕으로,모든컴퓨터기술에대한전문적인가이드를제공한다.

이책은각구성요소를단계별로안내하며각각의역할,필요성,다른구성요소와의관계및설계관점에서의선택사항을소개한다.업튼과던테만은메모리,스토리지,프로세서에서이더넷,카메라,오디오에이르기까지라즈베리파이의내부구조에대한확실한이해를심어주고기본적인컴퓨터기술과의관련성을설명한다.

《라즈베리파이로배우는컴퓨터아키텍처》를통해아래와같은내용을익힐수있다.
◎라즈베리파이의각구성요소에담긴목적
◎다양한구성요소가서로상호작용하는방법
◎시스템설계에담긴사고의과정
◎프로그래밍의원리
◎하드웨어와운영체제간의상호작용분석
◎ARM칩이면의메커니즘탐구
◎ARM과인텔의다양한칩비교및대조