2022. 1. 18. 15:33ㆍMajor`/컴퓨터구조
컴퓨터 부품 발전 과정
1940년대 - 트랜지스터 (Transistor)
- 제1세대 핵심 부품인 진공관을 대체
- 제2세대 컴퓨터들의 핵심 부품
- 더 작고, 가격이 저럼하고, 더 적은 열을 발산
- 반도체 재료인 실리콘으로 만들어진 고체 장치
1958년 - 집적회로(Integrated Circuit : IC)
- 수만개 이상의 트랜지스터들 → 하나의 반도체 칩에 집적시킨 전자 부품
- 제3세대 컴퓨터들의 핵심 부품
IC 제조 과정
▶ 집적도에 따른 IC칩 구분
(1) SSI (Small Scale IC)
- 수십 개의 트랜지스터들이 집적
- 기본적인 디지털 게이트들을 포함
(2) MSI (Medium Scale IC)
- 수백 개의 트랜지스터들이 집적
- (카운터, 해독기, 시프트 레지스터)와 같은 조합회로/순차회로를 포함
(3) LSI (Large Scale IC)
- 수천 개의 트랜지스터들이 집적
- 8-bit 마이크로프로세서 칩, 소규모 반도체 기억장치 칩,....
>> 제4세대 컴퓨터들의 부품
(4) VLSI (Very Large Scale IC)
- 수만 ~ 수십만개 이상의 트랜지스터들이 집적
- 마이크로프로세서 칩, 대규모 반도체 기억장치 칩,...
>> VLSI로 인해 개인용 컴퓨터(PC) 개발
(5) ULSI (Ultra Large Scale IC)
- 수백만개 이상의 트랜지스터들이 집적
- → 32-bit 마이크로프로세서 칩, 수백 MB 이상의 반도체 기억장치 칩,..
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▶ IC 사용에 따른 이점
1. 전기적 통로가 짧아짐 → 동작 속도 상승
2. 부품들의 신뢰도 상승
3. 컴퓨터 크기 감소
4. 전력소모 하락
5. 냉각장치 소형화
6. 컴퓨터 가격 하락
컴퓨터 시스템 발전 과정
개인용 컴퓨터 (PC)
- 크기가 작고, 가격도 저렴
- 부품들의 고집적화/고속화로 인해 계속 발전
▶ 주요 발전 동향
- 성능이 개선된 새로운 MicroProcessor들의 등장에 따라 PC 성능 향상
- 단어 길이 증가 (8bit → 16bit → 32bit → 64bit)
- 프로세서가 다수의(명령어 실행 유닛, CPU코어)들을 포함하는 구조로 발전
- IC칩의 집적도가 높아지면서 속도, 신뢰도가 크게 향상
- GPU를 계산보조장치로 사용함으로써, 고속 그래픽 처리 + 복잡한 과학기술 계산
- 기억장치의 용량, 종류 다향화
임베디드 컴퓨터 (Embedded Computer)
- 내장 컴퓨터
- 기계/전자 장치들의 내부에 포함되어서, 해당 장치들의 동작을 제어
- 가전제품, 모바일폰, 비디오 게임기,....
- 실시간 처리 가능 (Real-Time Processing)
- 유비쿼터스 컴퓨팅 설비의 중심 요소 (IoT / 로봇,...)
- 최소의 비용으로 필요한 만큼의 성능 제공
서버급 컴퓨터시스템
(1) 워크스테이션 (Workstation)
- CPU : 64bit MicroProcessor 사용
- 고속 그래픽 처리 하드웨어 포함
- 응용 : 3차원 동영상처리, 시뮬레이션, CAD,...
- OS : UNIX, LINUX
(2) 슈퍼미니컴퓨터 (Super-Mini Computer)
- 다중 프로세서 구조
- CPU의 수 : 20 ~ 30개
- CPU : 주로 64bit MicroProcessor
- OS : UNIX
메인프레임 컴퓨터 (MainFrame Computer)
- 중앙집중식 컴퓨팅을 위한 대형 컴퓨터
- 대용량 저장장치 보유
- 다중 I/O 채널을 이용한 고속 I/O 처리 능력 보유
- 대규모 DB 저장/관리용으로 사용
슈퍼컴퓨터 (SuperComputer)
- 현존하는 컴퓨터들 중에서 처리속도, 기억장치 용량이 현저히 월등한 컴퓨터 시스템
- 응용 : VLSI 회로 설계, 항공우주공학, 천문학, 유전 탐사, 핵공학, 인공지능, 대규모 과학 계산/시뮬레이션
▶ 구조적 특징에 따른 슈퍼컴퓨터 분류
(1) 파이프라인 슈퍼컴퓨터 (Pipeline SuperComputer)
- 초기의 슈퍼컴퓨터
- CPU내에 다수의 연산장치 존재
- 각 연산장치는 슈퍼파이프라인 구조를 이용해서 고속 벡터 계산 수행
(2) 대규모 병렬컴퓨터 (Massively Parallel Computer)
- 한 시스템 내에 상호연결된 수천 ~ 수만개 이상의 프로세서들을 포함
- 프로세서들이 하나의 큰 작업을 분담해서, 동시에 처리하는 병렬처리 기술
(3) 클러스터 컴퓨터 (Cluster Computer)
- 고속 LAN이나 Network-Switch에 의해 서로 연결된 PC/워크스테이션들의 집합체
- 포함된 모든 프로세서/주기억장치/디스크들이 S/W에 의해 통합되어서 하나의 큰 시스템으로 동작
- 결함허용 능력을 가지고 있어서, 시스템 신뢰도가 높다
