컴퓨터 구조 수업의 목표는 MIPS CPU를 직접 디자인하는 것이다. CPU를 디자인하기 전에, 먼저 MIPS CPU가 이해하고 사용할 수 있는 명령어에 대해 정리하자. Instruction (명령어) Instruction 컴퓨터가 사용하는 단어를 가리킨다. 만약 외국인과 대화를 하고 싶다면, 나는 그 외국인의 언어를 사용할 줄 알아야한다. 마찬가지로, 우리가 컴퓨터와 대화하기 위해서는 컴퓨터의 언어를 사용할 줄 알아야 한다. instruction은 컴퓨터와 대화할 때 사용하는 단어 하나를 가리킨다. Instruction Set 컴퓨터가 사용하는 어휘 (단어들의 집합) 을 가리킨다. 정확하게는 CPU가 이해하는 단어의 집합을 가리킨다. 따라서 CPU가 달라지면 컴퓨터가 이해하는 언어가 달라진다. CISC..
Internet 구조에 대해 더 깊게 살펴보자.Network는 크게 Network Edge와 Nework Core로 나누어져 있다.이번 글에서는 Network Edge가 무엇인지와 Network Edge의 구성 요소에 대해 정리하고자 한다.Network Edge지난 글에서 정리한대로 네트워크 엣지는 네트워크 망의 바깥, 네트워크를 활용하는 주체들과 관련된 영역이다.Network Edge를 구성하는 요소는 크게 Host, Access Networks, Physical Media 가 있다. Host호스트는 쉽게 말해 '디바이스' 이다.보통 서버-클라이언트 패러다임 상에서 데이터를 요청하는 존재인 클라이언트와 데이터를 제공하는 존재인 서버로 구성된다. Host는 네트워크를 통해 데이터를 주..
1. 인터넷 Internet vs internet 두 용어는 엄밀하게 서로 다른 용어이다. Internet 은 우리가 일상생활에서 사용하는, 전세계 사람들과 만나는 통로가 되는 인터넷을 의미한다. 일상에서 '거기 인터넷 잘 돼?' 라고 물어볼 때 사용하는 그 '인터넷' 을 의미하는 고유명사이다. internet 은 조금 더 기술적인 의미로서, inter networking 의 줄임말이다. 네트워크와 네트워크 사이의 네트워크 (network of networks) 를 의미하는 용도로 사용한다. 예를 들어 군대에서는 외부 인터넷(Internet)과 완벽히 격리된 내부 네트워크를 사용하는데, 내부 네트워크 역시 각종 네트워크 장비를 통해 서로 다른 내부 네트워크들과 연결되어있다. (인트라넷 - C4I 와 같은..
정렬의 종류별 알고리즘에 대해 정리할 때, 기수 정렬의 시간복잡도는 O(N)이 나왔었다. 그런데 일반적으로 정렬의 시간 복잡도는 O(N log N) 으로 알려져있다. 어떻게 기수 정렬은 O(N) 시간에 정렬을 할 수 있었을까? 그리고 왜 일반적으로 정렬의 시간 복잡도는 O(N log N) 으로 알려져 있는 걸까? 한번 O(n log n) 시간으로 고정되어있는 merge sort 의 comparison 과정을 tree로 표현해보자. a, b, c, d 라는 4개의 데이터에 대해 merge sort 를 수행하면, 반씩 쪼개다가 merge 하는 과정에서 비교를 수행한다. 이때 비교를 통해 정렬을 수행하는 모든 경우의 수를 comparison tree 로 그려보자. 제일 먼저 비교가 일어나는 부분은 a, b 이..
방식의 비교횟수와 쓰기 횟수를 비교해보고자 한다. 병합 정렬 merge_sort() 함수의 호출시, 기존 배열을 복사해서 넣어놓고, 카운팅할 비교횟수와 데이터 쓰기 횟수를 초기화한다. mergeSort() 라는 재귀용 함수를 호출한다. 받은 배열을 반씩 나눠서 재귀적으로 mergeSort 를 호출하며, mergeSort 로 반씩 정렬된 결과를 다시 합쳐서 정렬할 merge 함수도 호출한다. 실질적인 정렬이 수행되는 merge 함수다. 먼저 반씩 정렬된 배열을 다른 배열에 복사해서 옮겨둔다. merge sort 를 배열롤 구현할 때 반드시 수행해야 하는 작업이기에, 이는 데이터 쓰기 횟수에 포함시켜서 카운팅했다. 그리고 기존 입력된 배열을 복사한 배열을 반씩 나눠 탐색하면서 작은값부터 채워나간다. 이 과정..
그림과 같이 100만개의 랜덤 성생된 정수가 있다. 이 정수를 각 정렬 방법으로 정렬해보려고 한다. (100만개를 N^2 시간에 정렬하면 시간이 오래 걸려서, 실제로는 100, 200, ..., 900 단위로만 정렬해 볼 것이다.) 정렬을 수행하면서, 비교는 몇번 일어나는지, 정렬을 하기 위해, 기존 배열에 (또는 새로 생성한 배열에) 데이터를 쓰는 행위를 몇번이나 하는지 횟수를 세보고자 한다. 이를 위해 먼저 100만개의 정수가 담긴 데이터를 ' ' 기준으로 끊어 배열에 저장한다. 그리고 각 정렬을 수행한다. 정렬은 사이즈가 100, 200, 300, ..., 900 인 상황을 매번 수행해보면서, 그 때의 비교횟수와 데이터 쓰기 횟수를 카운팅한다. 차례대로 정렬을 구현하고, 횟수를 카운팅한 결과를 출력..
정렬은 큰 사이즈의 작업에 대해 컴퓨터가 자주 수행하는 동작 중 하나다. 이번 글에서는 5가지 정렬 방법에 대해 간단하게 정리하고자 한다. 선택 정렬 (Selection Sort) 선택 정렬 (Selection Sort) 은 말 그대로 정렬 기준에 맞는 값을 선택해서 정렬하는 알고리즘이다. 선택 정렬은 In-Place 방식으로, O(n^2) 시간에 수행된다. 알고리즘은 다음과 같다. 1. 정렬된 결과의 0번째 원소를 결정하려고 한다. 2. 0번째원소를 1번째 원소부터 N-1번째 원소까지 하나하나 비교해보면서 그 중 제일 작은 원소와 swap 한다. 3. 이번엔 1번째 원소를 결정하려고 한다. 4. 1번째 원소를 2번째 원소부터 N-1 번째 원소까지 하나하나 비교해보면서 그 중 제일 작은 원소와 swap ..
용어 Memory : stores a programs instructions and data size of an instrcution : 4 byte size of data : Byte(1 byte), Half word(2 byte), Word(4 byte), Double (8 byte) => memory read/write size Register : memory place in a processor (CPU), store intermediate results during calculation, or values often used size of register : 4 byte Text Section : save the program instructions, save read-only data (glo..
지난 글에서는 단점일도 FPU 명령어 사용 예제를 살펴보았다. 이번 글에서는 배정밀도 FPU 명령어 사용 예제를 살펴보고자 한다. Double-Precision Floating Point Computation 배정밀도 연산자는 기존 연산자 끝에 s 대신 d 가 붙는 것만 다르다. faddd fsubd fmuld fsmuld (single * single = double, 피연산자는 single 이다.) fdivd fsqrtd double 연산자의 피연산자 레지스터는 반드시 짝수번째 레지스터가 들어가야 한다. %fi 와 %f(i+1) 의 2개 레지스터로 하나의 소수를 표현하기 때문이다. 연산 결과도 double 로 나오므로 짝수번째 레지스터를 사용한다. 데이터 형변환 명령어도 종류가 늘어났다. fitod ..
지난 글까지 실수에서의 산술연산 방법과 FPU의 개념 및 FPU에서 사용 가능한 연산들에 대해 정리하였다. 이번 글에서는 정리한 명령어를 직접 사용해보면서 명령어에 익숙해져보려고 한다. 단정밀도 예제 1 다음 코드를 어셈블리로 컴파일해보자. void main() { static float a = 1.5, b=10.5, c=0.0, d=3.5; if (c == d) c = a+b; else c = a-b; } 간단히 float 형 (단정밀도) 정적 변수 4개를 선언해 값을 할당하고, 비교해서 연산 결과 값을 저장하는 코드이다. 먼저 static 정적 공간에 데이터를 생성해야 하므로, ".data" 섹션을 사용하면 된다. .data 섹션에 단정밀도 공간을 할당하는 방법은 아래와 같이 하면 된다. 선언하는 사..
