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[컴퓨터구조 목차 바로가기]5️⃣ 메모리 계층구조CPU의 성능을 높이기 위해 캐시 메모리(Cache Memory) 를 활용하지만,캐시 미스(Cache Miss) 가 발생하면 CPU가 RAM에 직접 접근해야 하므로 성능이 저하됩니다.이를 해결하기 위해 LRU(Least Recently Used), FIFO(First-In-First-Out), Prefetching(미리 가져오기) 등의 기법이 사용됩니다.이러한 기법들은 캐시 히트(Cache Hit) 비율을 높이고, 캐시 미스(Cache Miss)를 줄이는 데 중요한 역할을 합니다.이번 섹션에서는 캐시 성능을 향상시키는 다양한 기법과 그 동작 원리, 장단점 등을 자세히 살펴보겠습니다.🔹 1. 캐시 성능 향상이 필요한 이유✅ 1.1 캐시 메모리의 한계캐시 메..

[컴퓨터구조 목차 바로가기]5️⃣ 메모리 계층구조CPU가 프로그램을 실행할 때, 필요한 데이터와 명령어를 메모리(RAM) 에서 불러옵니다.그러나 RAM의 속도는 CPU보다 훨씬 느리므로, CPU가 RAM에서 직접 데이터를 가져오면 병목 현상(Bottleneck) 이 발생할 수 있습니다.이를 해결하기 위해 캐시 메모리(Cache Memory) 가 사용됩니다.캐시는 CPU와 RAM 사이에 위치한 초고속 메모리 로,자주 사용하는 데이터를 저장하여 CPU가 빠르게 접근할 수 있도록 합니다.이번 섹션에서는 캐시 메모리의 개념, 동작 원리, 계층 구조, 캐시 히트(Cache Hit)와 캐시 미스(Cache Miss), 그리고 캐시 최적화 기법 등을 자세히 살펴보겠습니다.🔹 1. 캐시 메모리(Cache Memory..

[컴퓨터구조 목차 바로가기] 5️⃣ 메모리 계층구조 컴퓨터 시스템에서 메모리는 CPU가 데이터를 저장하고 불러오는 중요한 요소입니다.하지만, 메모리는 속도와 비용에 따라 다양한 계층을 형성하며, 이를 메모리 계층 구조(Memory Hierarchy) 라고 합니다.메모리 계층 구조는 고속의 작은 용량 메모리(CPU 캐시)에서부터 저속의 대용량 저장장치(SSD, HDD)까지 구성되어 있으며,CPU가 데이터를 처리할 때 가장 빠르고 가까운 메모리부터 접근하는 방식을 사용합니다.이번 섹션에서는 메모리 계층 구조의 개념, 각 계층별 특징, 메모리 성능 최적화 기법 등을 자세히 살펴보겠습니다.🔹 1. 메모리 계층 구조란?✅ 1.1 메모리 계층 구조 개념메모리 계층 구조(Memory Hierarchy)는 속도, 비..

[컴퓨터구조 목차 바로가기]4️⃣ 프로세서 구조와 동작 원리컴퓨터 시스템에서 예외(Exception)와 인터럽트(Interrupt) 는 CPU의 정상적인 명령어 실행을 일시적으로 중단하고,특정 이벤트를 처리하기 위해 사용됩니다.예외와 인터럽트는 CPU가 외부 또는 내부에서 발생하는 예외적인 상황에 반응하여 적절한 처리를 수행할 수 있도록 하는 중요한 메커니즘입니다.이번 섹션에서는 예외와 인터럽트의 개념, 차이점, 처리 과정 및 현대 CPU에서의 최적화 방법을 자세히 살펴보겠습니다.🔹 1. 예외(Exception)와 인터럽트(Interrupt)란?✅ 1.1 예외(Exception)란?예외(Exception) 는 CPU 내부에서 실행 중인 프로그램에서 오류 또는 특수한 상황이 발생했을 때, 이를 처리하기 ..

[컴퓨터구조 목차 바로가기]4️⃣ 프로세서 구조와 동작 원리파이프라이닝(Pipelining)은 CPU의 성능을 향상시키는 중요한 기법이지만,명령어들이 겹쳐서 실행되면서 데이터 해저드(Data Hazard)와 제어 해저드(Control Hazard) 같은 문제가 발생할 수 있습니다.이러한 문제를 해결하지 않으면 CPU가 잘못된 데이터를 사용하거나, 불필요한 대기를 발생시켜 성능 저하가 일어날 수 있습니다.이번 섹션에서는 데이터 해저드와 제어 해저드가 발생하는 원인과 이를 해결하는 다양한 기법을 자세히 살펴보겠습니다.🔹 1. 데이터 해저드(Data Hazard)란?✅ 1.1 데이터 해저드 개념데이터 해저드(Data Hazard) 는 파이프라인에서 앞선 명령어의 결과가 아직 완료되지 않았는데, 뒤따르는 명령..

[컴퓨터구조 목차 바로가기]4️⃣ 프로세서 구조와 동작 원리현대 CPU는 성능을 극대화하기 위해 파이프라이닝(Pipelining) 기술을 활용합니다.파이프라이닝은 명령어 실행을 여러 단계로 나누어 동시에 처리하는 기법으로,하나의 명령어 실행이 완료되기 전에 다음 명령어를 실행할 수 있도록 합니다.이번 섹션에서는 파이프라이닝의 개념, 동작 원리, 성능 향상 효과, 문제점(해저드) 및 해결 방법을 자세히 살펴보겠습니다.🔹 1. 파이프라이닝(Pipelining)이란?✅ 1.1 파이프라이닝의 개념파이프라이닝은 CPU가 여러 개의 명령어를 겹쳐서 실행하는 기법입니다.이는 공장에서 제품을 조립하는 컨베이어 벨트 방식과 유사합니다.💡 기본 실행 방식 vs. 파이프라이닝 방식 비교방식명령어 실행 순서순차 실행 (N..

[컴퓨터구조 목차 바로가기] 4️⃣ 프로세서 구조와 동작 원리CPU는 프로그램을 실행할 때, 명령어(Instruction) 를 처리하는 과정을 거칩니다.이 과정은 명령어 사이클(Instruction Cycle) 이라고 불리며,IF (Instruction Fetch), ID (Instruction Decode), EX (Execute), MEM (Memory Access), WB (Write Back) 의 5단계로 구성됩니다.이번 섹션에서는 CPU가 명령어를 실행하는 5단계 과정과 각 단계에서 수행되는 작업, 그리고 현대 CPU에서의 최적화 기법을 자세히 살펴보겠습니다.🔹 1. CPU의 명령어 실행 과정이란?✅ 1.1 명령어 실행 과정 (Instruction Cycle)이란?CPU는 프로그램을 실행할 때..

[컴퓨터구조 목차 바로가기]4️⃣ 프로세서 구조와 동작 원리컴퓨터의 프로세서(Processor) 는 데이터를 가져오고, 연산을 수행하고, 저장하는 일련의 과정을 거칩니다.이러한 과정에서 데이터가 흐르는 경로를 데이터패스(Data Path) 라고 합니다.데이터패스는 CPU 내부에서 명령어 실행을 위한 데이터의 이동 경로를 정의하며,연산 장치(ALU), 레지스터, 멀티플렉서, 버스, 제어 신호 등의 요소로 구성됩니다.이번 섹션에서는 데이터패스의 개념, 주요 구성 요소, 동작 원리, 그리고 현대 CPU에서의 데이터패스 최적화 기법을 자세히 살펴보겠습니다.🔹 1. 데이터패스(Data Path)란?✅ 1.1 데이터패스의 개념데이터패스(Data Path)란 CPU 내부에서 데이터가 이동하는 경로를 의미하며,명령어..

[컴퓨터구조 목차 바로가기] 4️⃣ 프로세서 구조와 동작 원리중앙처리장치(CPU, Central Processing Unit) 는 컴퓨터 시스템의 핵심적인 부분으로,프로그램을 실행하고 데이터를 처리하는 역할을 담당합니다.CPU는 단순한 연산 장치가 아니라 명령어 해석, 연산, 데이터 저장 및 전송, 제어 기능을 수행하는 복잡한 구조를 가지고 있습니다.이번 섹션에서는 CPU의 내부 구성 요소, 주요 동작 원리, 현대 CPU의 최적화 기법 등을 자세히 살펴보겠습니다.🔹 1. CPU의 역할과 기능CPU는 컴퓨터의 "두뇌" 역할을 하며, 다음과 같은 주요 기능을 수행합니다.✅ 명령어 처리(Instruction Processing) → 프로그램의 명령어를 해석하고 실행✅ 산술 및 논리 연산(Arithmetic ..

[컴퓨터구조 목차 바로가기]3️⃣ 컴퓨터 연산 방식컴퓨터에서 연산 속도를 높이는 방법은 하드웨어 및 소프트웨어 최적화를 통해 다양한 방식으로 이루어집니다.특히 병렬 연산(Parallel Processing), SIMD(Single Instruction Multiple Data), 벡터 연산(Vector Processing) 기술은대량의 데이터 처리를 빠르게 수행하는 데 중요한 역할을 합니다.이번 섹션에서는 연산 속도를 향상시키는 주요 기법, SIMD 및 벡터 연산의 개념, CPU 및 GPU에서의 활용 사례를 자세히 살펴보겠습니다.🔹 1. 연산 속도를 높이는 주요 기법연산 속도를 높이는 방법은 하드웨어적 접근과 소프트웨어적 접근으로 나눌 수 있습니다.✅ 하드웨어 기반 연산 가속파이프라이닝(Pipelini..