[컴퓨터구조] #4 컴퓨터 연산 - 추가 사설 문제

문제

1. 2진수 연산에서 산술 논리 장치(ALU)의 역할을 설명하시오. 어떤 연산을 수행할 수 있는가?
2. 인터럽트란 무엇인가? 소프트웨어의 맥락에서 예외란 무엇인가?
3. 2진수 연산에서 곱셈과 나눗셈의 과정을 설명하시오. 하드웨어는 어떻게 이러한 연산을 빠르게 수행하는가?
4. 부동소수점 수에 대해 설명하시오. IEEE 754 부동소수점 표준이란 무엇인가?
5. 단정밀도(float)와 배정밀도(double) 부동소수점 수의 차이점은 무엇인가? 메모리에서 어떻게 표현되는가?
6. 바이어스 표기법이란 무엇이며 왜 사용하는가?
7. 부동소수점 덧셈, 뺄셈, 곱셈 및 나눗셈이 어떻게 수행되는지 설명하시오.
8. 서브워드 수준 병렬성이란 무엇인가? 행렬곱셈의 성능을 향상시키기 위해 어떻게 사용될 수 있는가?
9. FP16과 FP32의 차이점은 무엇인가? 언제 하나를 다른 것보다 사용해야 하는가?

 

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정답

1. 산술 논리 장치(ALU)는 2진수 연산에서 중요한 역할을 합니다. ALU는 AND/OR, 덧셈/뺄셈 등의 연산을 수행할 수 있습니다.
2. 인터럽트는 하드웨어나 소프트웨어에 의해 발생하는 신호로, 프로세서에게 중요한 사건이 발생했음을 알리는 역할을 합니다. 소프트웨어 예외는 프로그램 실행 중 발생하는 예외적인 상황으로, 프로그램 오류나 예외적인 입력 등에 의해 발생합니다.
3. 2진수 연산에서 곱셈과 나눗셈은 여러 단계를 거쳐 수행됩니다. 하드웨어는 이러한 연산을 빠르게 수행하기 위해 여러 가지 기술을 사용합니다. 예를 들어, 빠른 곱셈 하드웨어는 여러 개의 덧셈기를 사용하여 덧셈 시간을 줄입니다.
4. 부동소수점 수는 실수를 컴퓨터에서 표현하기 위한 방법입니다. IEEE 754 부동소수점 표준은 부동소수점 수의 표현 방식과 연산 방식에 대한 국제 표준입니다.
5. 단정밀도(float)와 배정밀도(double) 부동소수점 수의 차이점은 정밀도와 범위입니다. 단정밀도 부동소수점 수는 32비트로 표현되며, 배정밀도 부동소수점 수는 64비트로 표현됩니다.
6. 바이어스 표기법은 음수 지수를 계산하기 빠르게 하기 위한 표현 방식입니다. 이 방식에서 지수는 양수로 표현되며, 실제 지수 값은 바이어스 값에서 표현된 지수 값을 뺀 값입니다.
7. 부동소수점 덧셈, 뺄셈, 곱셈 및 나눗셈은 복잡한 과정을 거쳐 수행됩니다. 일반적으로 이러한 연산은 부동소수점 전용 하드웨어를 사용하여 수행됩니다.
8. 서브워드 수준 병렬성은 작은 비트의 연산자를 동시에 연산하는 기술입니다. 예를 들어, 128비트 adder를 사용하여 8개의 16비트 정수를 동시에 더할 수 있습니다. 이 기술은 행렬곱셈과 같은 작업의 성능을 향상시키는 데 사용될 수 있습니다.
9. FP16과 FP32의 차이점은 정밀도와 범위입니다. FP16은 IEEE 754 반정밀도 부동소수점 수로, FP32에 비해 두 배 이상 높은 성능을 보입니다. 그러나 FP16은 FP32에 비해 정밀도가 낮기 때문에, 정확한 계산이 필요한 작업에서는 FP32를 사용해야 합니다.

 

2023.04.15 - [컴퓨터구조] - [컴퓨터구조] #4 컴퓨터 연산