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최신 컴퓨터 구조 : 디지털 논리부터 성능 분석까지

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    책소개

    그림으로 이해하는
    컴퓨터 구조의 기본과 응용


    컴퓨터 하드웨어의 기본 구조와 동작 원리 및 설계 방법을 설명합니다. 사실 하드웨어는 소프트웨어에 비해 그 중요성을 잘 인지하지 못합니다. 하지만 좋은 프로그램은 컴퓨터 구조에 대한 이해를 바탕으로 구현되는 경우가 많습니다. 하드웨어가 프로그램을 분석하는 방법, 성능을 높이는 방법 등을 알면 더 좋은 프로그램을 만들 수 있습니다. 이 책을 통해 하드웨어 설계를 위한 기본기뿐만 아니라 좋은 프로그램을 만드는 데 필요한 기초 체력도 다질 수 있습니다. 풍부한 그림에 명쾌한 설명이 더해져 컴퓨터 구조라는 어려운 주제에 좀 더 쉽게 다가갈 수 있을 것입니다.

    ※ 본 도서는 대학 강의용 교재로 개발되었으므로 연습문제 해답은 제공하지 않습니다.

    출판사 서평

    1. 컴퓨터 기초(1~3장) - 컴퓨터를 구성하는 요소와 컴퓨터에서 처리되는 데이터를 표현하는 방법을 알아봅니다. 또 컴퓨터 하드웨어의 기본인 디지털 논리 회로를 핵심만 빠르게 정리합니다.

    2. CPU와 제어 장치(4~5장) - 컴퓨터의 뇌에 해당하는 CPU와 CPU의 주요 구성 요소인 제어 장치를 알아봅니다. CPU의 기본 구조와 명령어 처리 방법, 제어 장치의 기능과 종류를 알아봅니다. 그리고 CPU의 처리 속도를 높이는 최신 기술인 파이프 라이닝 이론도 살펴봅니다.

    3. 기억 장치(6~7장) - 기억 장치의 계층 구조를 바탕으로 기억 장치 시스템 전반과 보조 기억 장치를 알아봅니다. 기억 장치에서는 캐시 기억 장치, 가상 기억 장치, DDR과 인터리빙 메모리, RAID 구성 등을 알아보고, 보조 기억 장치에서는 광 저장 장치뿐만 아니라 플래시 메모리와 SSD 등의 최신 보조 기억 장치도 소개합니다.

    4. 입출력 버스와 인터럽트(8~9장) - 컴퓨터 구성 요소 간의 정보 교환 통로인 시스템 버스를 구성하고 중재하는 방법을 알아봅니다. 그리고 인터럽트의 원인과 필요성, 인터럽트 형태와 처리 과정, 우선순위 인터럽트 등을 알아봅니다.

    5. 병렬 컴퓨터 구조와 성능 분석(10~11장) - 고성능을 위한 핵심 기술인 병렬 처리와 병렬 컴퓨터 시스템, 클러스터 컴퓨팅 기술 등을 알아봅니다. 그리고 컴퓨터 시스템의 성능을 분석하는 방법, 성능 척도의 기준, 성능 평가를 위한 벤치마크 프로그램도 소개합니다.

    6. 부록 - CPU의 세부 사항을 지정해 가상 시스템을 설계하고 그 시스템에서 프로그램을 실행할 수 있는 CPU Sim 시뮬레이션 도구를 소개합니다.

    목차

    Chapter 01 서론
    01 컴퓨터 시스템의 구성
    하드웨어
    소프트웨어
    프로그램 처리 과정
    컴퓨터 시스템의 계층 레벨
    02 컴퓨터의 역사
    컴퓨터의 발전 과정
    컴퓨터의 세대별 분류
    무어의 법칙과 황의 법칙
    03 컴퓨터의 분류
    데이터 형태에 따른 분류
    사용 목적에 따른 분류
    성능과 규모에 따른 분류
    04 폰 노이만, 비 폰 노이만, 하버드 구조
    폰 노이만 구조와 비 폰 노이만 구조
    폰 노이만 구조와 하버드 구조
    연습문제/기출문제

    Chapter 02 데이터의 표현
    01 진법과 진법 변환
    디지털 정보의 단위
    진법
    진법 변환
    02 정수 표현
    보수의 개념과 음수
    부호 확장
    2진 정수 연산
    10진 정수 표현
    03 실수 표현
    04 디지털 코드
    BCD 코드
    3초과 코드
    그레이 코드
    다양한 2진 코드
    영숫자 코드
    05 에러 검출 코드
    패리티 비트
    해밍 코드
    순환 중복 검사 CRC
    연습문제/기출문제

    Chapter 03 디지털 논리 회로
    01 논리 게이트
    논리 게이트의 개념과 종류
    유니버설 게이트
    와이어드 로직
    02 불 대수
    불 대수 법칙
    불 대수식의 표현 형태
    논리식의 간소화
    03 조합 논리 회로
    조합 논리 회로의 개요
    조합 논리 회로의 종류
    ROM을 사용한 조합 논리 회로의 설계
    04 순서 논리 회로
    순서 논리 회로의 개요
    플립플롭
    순서 논리 회로의 설계
    카운터의 설계
    레지스터
    05 집적 회로
    연습문제/기출문제

    Chapter 04 중앙 처리 장치
    01 프로세서 구성과 동작
    컴퓨터 기본 구조와 프로세서
    프로세서 구성 요소
    프로세서 기본 구조
    프로세서 명령 실행
    02 산술 논리 연산 장치
    산술 연산
    논리 연산과 시프트 연산
    03 레지스터
    레지스터 동작
    레지스터 종류
    레지스터 전송(LOAD, STORE, MOVE 명령 등)
    04 컴퓨터 명령어
    명령어 형식
    명령어 형식 설계 기준
    확장 opcode
    코어 i7 명령어 형식
    명령어 종류
    05 주소 지정 방식
    즉시 주소 지정
    직접 주소 지정
    레지스터 주소 지정
    레지스터 간접 주소 지정
    변위 주소 지정
    간접 주소 지정
    묵시적 주소 지정
    코어 i7의 주소 지정 방식
    실제 프로세서에서 주소 지정 방식
    06 CISC와 RISC
    연습문제/기출문제

    Chapter 05 제어 장치
    01 제어 장치의 기능
    02 제어 장치의 종류
    하드와이어 제어 장치
    마이크로 프로그램 제어 장치
    마이크로 프로그램 제어 장치의 종류
    하드와이어 제어와 마이크로 프로그램 제어 비교
    03 명령어 사이클
    명령어 인출 사이클
    명령어 해독 사이클
    명령어 실행 사이클
    인터럽트 사이클
    명령어 사이클
    04 프로세서 제어
    05 파이프 라이닝
    데이터 해저드
    제어 해저드
    구조적 해저드
    슈퍼 스칼라
    연습문제/기출문제

    Chapter 06 기억 장치
    01 기억 장치 시스템의 개요
    기억 장치의 종류와 특성
    계층적 기억 장치 시스템
    02 주기억 장치
    주기억 장치의 동작
    반도체 기억 장치
    기억 장치 모듈의 설계
    03 캐시 기억 장치
    캐시 용량
    사상 방식
    교체 알고리즘
    쓰기 정책
    라인 크기
    캐시 수
    04 가상 기억 장치
    가상 기억 장치의 매핑
    페이지 교체 알고리즘
    05 연관 기억 장치
    06 최신 기억 장치 기술
    SDRAM
    DDR SDRAM
    인터리브드 메모리
    플래시 메모리
    연습문제/기출문제

    Chapter 07 보조 기억 장치
    01 자기 디스크
    자기 기억 장치의 동작 원리
    자기 디스크의 표면 구조
    자기 디스크의 데이터 저장 형식
    디스크 드라이브의 구조
    디스크 액세스 시간
    02 자기 테이프와 자기 드럼
    자기 테이프
    자기 드럼
    03 광 기억 장치
    CD-ROM
    CD-R과 CD-RW
    DVD
    블루레이 디스크
    04 RAID
    05 SSD
    SSD 내부 구조
    SSD의 메모리 구조
    플래시 변환 계층과 웨어 레벨링
    연습문제/기출문제

    Chapter 08 버스와 입출력
    01 CPU 칩과 시스템 버스
    CPU 칩
    시스템 버스
    버스 중재
    인터럽트 I/O
    02 버스의 실제 동작 예
    PCI 버스
    PCI Express 버스
    USB
    03 입출력 장치 인터페이스
    인터페이스 장치의 필요성
    프로그램 입출력
    인터럽트 I/O
    DMA
    입출력 인터페이스 실제 예
    버스 설계의 목표
    연습문제/기출문제

    Chapter 09 인터럽트
    01 인터럽트의 개념과 종류
    인터럽트의 개념
    인터럽트의 종류
    인터럽트의 우선순위
    02 인터럽트의 동작 원리
    인터럽트 동작 과정
    프로그램 상태의 보존
    인터럽트 요청선 연결 방법
    03 인터럽트 처리 방법
    소프트웨어를 이용한 방법(폴링)
    하드웨어를 이용한 방법(데이지 체인)
    다중 인터럽트 요청선을 이용한 방법
    인터럽트 제어기를 이용하는 방법
    연습문제/기출문제

    Chapter 10 병렬 컴퓨터 구조
    01 병렬 처리 등장 배경
    02 칩 단위 병렬 처리
    명령 레벨 병렬 처리
    온-칩 멀티스레딩
    싱글-칩 다중 프로세서
    03 공유 메모리 다중 프로세서
    UMA 다중 프로세서
    NUMA 다중 프로세서
    COMA 다중 프로세서
    04 다중 컴퓨터
    상호 연결망
    MPP
    클러스터 컴퓨팅
    다중 컴퓨터의 통신 소프트웨어
    스케줄링
    연습문제/기출문제

    Chapter 11 성능 분석과 측정
    01 성능 분석
    성능 분석 필요성
    성능 분석 방법
    02 성능 측정
    성능 측정 척도
    좋은 성능 측정 척도의 특성
    프로세서와 시스템의 성능 측정 척도
    기타 성능 척도
    03 벤치마크 프로그램
    벤치마크 프로그램 유형
    벤치마크 전략
    벤치마크 프로그램 예
    연습문제/기출문제

    Appendix CPU Sim을 활용한 시뮬레이션
    01 CPU Sim 소개와 설치
    CPU Sim 소개
    CPU Sim 설치
    02 CPU Sim 활용
    가상 시스템에서 프로그램 실행
    새로운 가상 시스템 구축
    기존 시스템 수정

    참고문헌
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    저자소개

    생년월일 -
    출생지 -
    출간도서 0종
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    한국항공대학교 전자공학과를 졸업했습니다. 서울대학교에서 전자공학 석사 학위를 취득했으며, LG 중앙연구소, 한국전자통신연구원에서 근무했습니다. 한국항공대학교에서 전자공학 박사 학위를 취득한 후 현재는 백석대학교IC T학부 교수로 재직 중입니다.

    주요 저서 및 공저로 [IT CookBook, 디지털 논리회로(초판/개정판/개정3판)](한빛아카데미, 2005/2009/2015), [IT CookBook, 처음 만나는 디지털 논리회로](한빛아카데미, 2016), [IT CookBook, 디지털 논리회로 실험](한빛아카데미, 2014), [IT CookBook, C 언어로 배우는 8051 마이크로프로세서](한빛아카데

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    생년월일 -
    출생지 -
    출간도서 0종
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    영남대학교 전자공학과를 졸업했습니다. 동 대학교 컴퓨터공학과에서 석·박사 학위를 취득했고, 협성대학교에서 교수를 역임했으며, 1998년부터 백석대학교 ICT학부 교수로 재직 중입니다.

    주요 저서 및 공저로 [IT CookBook, 디지털 논리회로(초판/개정판/개정3판)](한빛아카데미, 2005/2009/2015), [IT CookBook, 처음 만나는 디지털 논리회로](한빛아카데미, 2016), [IT CookBook, 디지털 논리회로 실험](한빛아카데미, 2014), [순서도 for C](정익사, 2013), [C언어 정석](생능출판사, 2014), [고등학교 디지털 논리회로](서울교과서, 2018) 등이 있습니다. 역서

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