컴퓨터 구조론 연습문제 1장부터 8장

소개글

컴퓨터 구조론 연습문제 1장부터 8장에 대한 보고서 자료입니다.

목차

연습문제 1장 해답
연습문제 2장 해답
연습문제 3장 해답
연습문제 4장 해답
연습문제 5장 해답
연습문제 6장 해답
연습문제 7장 해답
연습문제 8장 해답

본문내용

명령어들만 이용해야 하기 때문에 프로그래밍이 불편해지는 단점이 있 다.
7.9 (1) 데이지-체인 방식
(2) 소프트웨어 폴링 방식
(3) 다중-인터럽트 선들을 사용하는 방식
7.10 [문제점] : 각 I/O 동작을 위해서 시스템 버스를 두 번씩 사용해야 한다. 따라서 I/O동 작을 위한 시스템 버스 사용 빈도가 너무 높아져서 전체 시스템 성능이 저하된다.
[개선방안] : DMA제어기의 한 쪽은 시스템 버스와 접속되고 다른 한 쪽은 I/O버스와 접속되어 I/O버스에는 여러 개의 각종 I/O장치 제어기들을 접속한다. 즉, 하나의 DMA 제어기가 I/O 버스를 통하여 여러 I/O 장치들의 데이터 전송 동작들을 모두 처리하도록 하는 것이다.
7.11 우선순위가 높은 I/O 장치들이 인터럽트를 빈번히 요구하는 경우에는 우선순위가 아주 낮은 I/O장치에게는 인터럽트 승인 신호가 전달되지 않게 되므로 기근될 가능성이 있 다.
7.12 프로그램 실행 중에 I/O 동작이 요구되면 CPU는 그 프로그램의 실행을 중단하고, I/O 동작이 수행되는 동안 다른 프로그램을 저리하거나 하는 일없이 기다리게 된 다. 따라서 신속히 CPU가 정상적인 프로그램 처리를 할 수 있도록 하기 위해서는 I/O 처리가 신속히 종료되어야 하므로 DMA에 더 높은 우선순위를 부여한다.
제 8 장
8.1 병렬처리(parallel processing)란 다수의 프로세서들이 여러 개의 프로그램들 또는 하나의 프로그램의 분할된 부분들을 분담하여 동시에 처리하는 기술이다.
8.2 문제를 프로세서 수만큼 분할할 때, 균등한 크기로 분할되지 못하면 각 프로세서의 이용률이 서로 달라지게 된다. 특히 적은 양의 작업들이 할당되는 프로세서들은 많은 시간을 idle상태로 있게 되며, 결과적으로 전체 시스템효율이 떨어져서 원하는 만큼의 성능 향상을 얻지 못하게 된다. 또한, 문제를 많은 수로 작게 분할하여 여러 프로세서들에게 할당할수록 프로세서간 통신을 더 많이 필요하게 되어 오버헤드가 커지게 된다.
8.3 단일 프로세서 시스템인 SISD 구조에서는 명령어가 순서대로 실행되지만, 여러 개의 단계로 나누어 처리하는 파이프라인 구조와 하나의 프로세서 안에 여러 개의 기능 유니트들이 포함되는 슈퍼스칼라 구조가 일종의 병렬처리 기법이다.
8.4 배열 컴퓨터에서 MM → CU로 보내지는 명령어는 어셈블리 명령어이고, CU → PU 로 보내지는 명령어들은 마이크로명령어이다.
8.5
8.6 분산 기억장치를 가진 배열 프로세서는 각 PE에서 처리할 데이터를 각자의 기억장치 모듈에서 동시에 읽거나 쓸 수 있기 때문에 속도가 빠르다. 그러나 다른 프로세서와의
통신 시간이 길어지게 된다.
공유기억장치의 경우에는 기억장치가 프로세서에 속하지 않기 때문에 프로세서의 수에 기억장치 모듈의 수가 같을 필요가 없고 상호연결 망을 통해 원하는 데이터를 가진 기억장치 모듈을 액세스 할 수 있다. 그러나 기억장치 충돌 때문에 속도가 느려질 수 있다.
8.7 각 명령어 사이클 동안에 데이터 처리에 참여하는 (활성화되는) PE들은 제어 유니트로 부터 보내져온 명령어를 실행하는데, 이때 각 PE의 활성화 여부는 상태 플래그 F에 의 해 지정된다. 즉, F=1이면 PE는 명령어 실행에 참여하고, F=0이면 그 명령어 사이클 동 안 PE가 대기 상태에 들어간다. 제어 유니트는 PE들의 수만큼의 비트들로 구성된 마스 크 레지스터(mask register)를 가지고 있는데, PE들로 제어 신호를 전송하기 전에 그 레 지스터의 비트들 중에서 활성화될 PE들에 대응되는 비트들을 0이나 1로 세트한다. 각 비 트들은 명령어와 함께 PE들로 전송되어서 F의 상태를 결정해주게 되며, 이 비트의 값에 따라 각 PE들은 그 명령어 사이클에서의 데이터 처리에 대한 참여 여부를 결정하게 된 다.
8.8 이 시스템 구조에서 각 프로세서가 서로 다른 기억장치 모듈을 액세스하는 경우에는 최대 N 개의 기억장치 액세스들이 동시에 수행될 수 있으나, 만약 두 개 혹은 그 이상의 프로세서들이 동일한 기억장치 모듈을 동시에 액세스하고자 할 때는 충돌이 방생하게 되며, 이런 때는 중재를 받아서 순서대로 액세스해야 한다.
8.9 (1)단계
(2) 16 / 2 = 8개의 스위칭 소자
8.10 (1)단계
(2) 64 / 4 = 16개의 스위칭 소자
8.11 (1)
(2) = 3 사이클
8.12 (1) N-1 = 16-1 = 15
(2) N-1 = 16-1 = 15
(3) └N/2┘ = 16/2 = 8
(4) 6
(5) 2└/2┘ = 2 × (4/2) = 4
(6) log2N= 4
8.13 2(k-1) = 2(5-1) = 8, (단, k : 층의 수)
8.14 (1) 0110, 0101, 0011, 1111번 노드
(2) 3, 6, 11번 노드
(3) 3, 4, 6, 11번 노드
(4) shuffle(0111)→1110 (14번)
exchange(0111)→0110 (6번)
8.15 (1) 1번 노드 → 2번 노드 → 3번 노드 → 7번 노드 → 11번 노드
(2) 3번 노드 → 2번 노드 → 1번 노드 → 0번 노드 → 4번 노드 → 8번 노드 → 12번 노드
8.16
8.17 (1) Shuffle 함수 1101 → 1011
(2) Exchange 함수 1101 → 1100
8.18 (1) T(1, 1) = 5 + (100 - 1) = 104 사이클
(2) T(2, 1) = 5 + (100 - 2) / 2 = 54 사이클
속도향상 Sp =T(1,1) / T(2,1) = 104 / 54 = 1.92
8.19 (1) T(1, 1) = 5 + (100 - 1) = 104 사이클
T(1, 2) = 5 + (100 - 1) / 2 = 54.5 사이클
속도 향상 Sp = 104 / 54.5 = 1.908
(2) T(1, 3) = 5 + (100 - 1) / 3 = 38 사이클
Sp = 104 / 38 = 2.736
8.20 (1) 5 사이클
(2) T(m, n) = 5 + (100 - 2) / (2 × 3) = 16.33
T(1, 1) = 104 사이클이므로,
Sp = 104 / 16.33 = 6.37

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