[컴퓨터구조] #3 명령어 종류, 기능과 형식 - 추가 사설 문제

문제

1. 프로세서의 클럭 속도와 성능 간의 관계는 무엇인가요?
2. 전력 장벽이 프로세서의 클럭 속도에 어떤 영향을 미치나요?
3. 시간이 지남에 따라 CPU 성능은 클럭 스피드와 멀티 코어 기술 측면에서 어떻게 변화하였나요?
4. 암달의 법칙은 무엇이며 프로세서의 병렬화와 어떤 관련이 있나요?
5. 벤치마크는 무엇이며 연산 성능을 어떻게 측정하는데 사용되나요?
6. 프로세서의 에너지 소비는 용량성 부하와 전압과 어떤 관계가 있나요?
7. 누설 전류는 무엇이며 서버 CPU의 에너지 소비에 어떤 영향을 미치나요?
8. 멀티 코어와 멀티 CPU 기술의 차이점은 무엇인가요?
9. 암달의 법칙에 따르면 개선의 크기가 프로그램의 실행 시간에 어떤 영향을 미치나요?
10. 고수준 언어와 컴파일러 또는 인터프리터의 차이점은 무엇인가요?
11. CISC와 RISC 아키텍처의 차이점은 무엇인가요?
12. 어셈블리 명령어의 종류는 무엇인가요?
13. 명령어의 피연산자 개수가 중요한 이유는 무엇인가요?
14. CPU에서 워드란 무엇이며 메모리 접근과 어떤 관계가 있나요?
15. 빅 엔디언과 리틀 엔디언 바이트 순서의 차이점은 무엇인가요?
16. 컴퓨터 시스템에서 부호 있는 숫자와 부호 없는 숫자의 차이점은 무엇인가요?
17. 다른 비트 크기 간 변환시 부호 확장은 어떻게 사용되나요?
18. 명령어 형식에서 다른 필드들은 무엇인가요?

 

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정답

1. 프로세서의 클럭 속도는 성능을 결정하는 요인 중 하나입니다. 클럭 속도가 높을수록 프로세서가 초당 더 많은 명령어를 실행할 수 있어 성능이 빨라질 수 있습니다.
2. 전력 장벽은 프로세서에서 발생하는 열 때문에 클럭 속도를 높이기 어려운 문제를 말합니다. 클럭 속도가 증가하면 프로세서에서 발생하는 열도 증가하여 결국 클럭 속도의 추가 증가를 제한할 수 있습니다.
3. 시간이 지남에 따라 CPU 성능은 클럭 스피드의 증가와 멀티 코어 기술의 사용을 통해 향상되었습니다. 클럭 스피드는 약 1 GHz에서 4-5 GHz까지 증가했으며, 멀티 코어 기술은 여러 개의 코어를 하나의 CPU 다이에 집적할 수 있게 해주었습니다.
4. 암달의 법칙은 병렬화에 의한 프로그램의 속도 향상이 병렬화할 수 없는 프로그램 부분의 비율에 의해 제한된다는 것을 의미합니다. 이는 프로그램의 큰 부분이 병렬화 가능하더라도 순차적인 부분 때문에 전체적인 속도 향상에 한계가 있음을 의미합니다.
5. 벤치마크는 시스템의 연산 성능을 측정하는데 사용되는 테스트입니다. 일반적인 벤치마크 테스트로는 SPECint 및 SPECpower, Passmark, Geekbench 등이 있습니다.
6. 프로세서의 에너지 소비는 용량성 부하와 전압의 제곱에 비례합니다. 이는 프로세서의 출력 단자에 연결된 트랜지스터의 개수와 공정 기술에 따라 결정되는 용량성 부하와 전압이 증가함에 따라 에너지 소비가 증가함을 의미합니다.
7. 누설 전류는 트랜지스터가 꺼져 있을 때도 발생하는 전류를 말합니다. 서버용 CPU에서는 이러한 누설 전류가 에너지 소비의 주요 원인 중 하나로 약 40%를 차지합니다.
8. 멀티 코어 기술은 하나의 CPU 다이에 여러 개의 코어를 집적하는 기술을 말합니다. 반면, 멀티 CPU 기술은 하나의 메인보드에 여러 개의 CPU를 지원하는 기술을 말합니다.
9. 암달의 법칙에 따르면 개선 후 실행 시간은 개선에 의해 영향받는 실행 시간/개선의 크기 + 영향받지 않는 실행 시간으로 계산됩니다. 이는 개선의 크기가 클수록 영향받는 실행 시간이 줄어들어 전체 실행 시간이 단축됨을 의미합니다.
10. 고수준 언어는 기계어로부터 추상화된 프로그래밍 언어로 개발이 더 쉽게 할 수 있는 반면 컴파일러 또는 인터프리터는 고수준 언어 코드를 실행 가능한 기계어로 변환합니다.
11. CISC (Complex Instruction Set Computing) 아키텍처는 많은 수의 전문화된 명령어를 가지고 있는 반면 RISC (Reduced Instruction Set Computing) 아키텍처는 더 적은 수의 명령어와 간단한 연산을 가집니다.
12. 어셈블리 명령어에는 데이터 이동 (레지스터 또는 메모리 주소로 데이터 로드), 산술 연산 (+/-), 논리 연산 (and/or/nor/shift), 분기 명령어 (조건부 또는 무조건부) 등이 있습니다.
13. 명령어의 피연산자 개수는 연산에 참여하는 값의 수를 결정합니다. 예를 들어, add 명령어에는 세 개의 피연산자가 있습니다: 두 개의 입력 피연산자와 하나의 출력 피연산자.
14. CPU에서 워드란 CPU가 한 클럭 사이클에서 처리할 수 있는 데이터 양을 말합니다. 일반적으로 8, 16, 32 또는 64 비트이며 메모리에서 한 번에 접근할 수 있는 데이터 양을 결정합니다.
15. 빅 엔디언과 리틀 엔디언은 메모리에 바이트가 저장되는 순서를 나타냅니다. 빅 엔디언 시스템에서는 가장 중요한 바이트가 먼저 저장되고 리틀 엔디언 시스템에서는 가장 중요하지 않은 바이트가 먼저 저장됩니다.
16. 부호 있는 숫자는 양수와 음수 모두를 나타낼 수 있지만 부호 없는 숫자는 양수만을 나타낼 수 있습니다. 이는 주어진 비트 수에 대해 부호 없는 숫자가 부호 있는 숫자보다 큰 범위의 양수 값을 나타낼 수 있음을 의미합니다.
17. 다른 비트 크기 간 변환시 부호 확장은 부호 있는 숫자의 부호를 유지하기 위해 사용됩니다. 이 작업은 변환 중 추가된 새로운 비트에 부호 비트를 복사하여 수행됩니다.
18. 명령어 형식은 실행할 연산과 그 피연산자를 지정하는 다양한 필드로 구성됩니다. 일반적인 필드로는 opcode (연산을 지정), 소스 및 대상 레지스터 (피연산자 지정), 즉시 값 (상수 피연산자 지정) 등이 있습니다.

 

2023.04.15 - [컴퓨터구조] - [컴퓨터구조] #3 명령어 종류, 기능과 형식

[컴퓨터구조] #3 명령어 종류, 기능과 형식