컴퓨터시스템구조론 | CHAPTER 3 복습문제 | 폰 노이만 구조와 PCIe, QPI 프로토콜 계층의 역할

 

✅ CHAPTER 3 최상위에서 본 컴퓨터의 기능 및 상호연결

💡 1. 폰 노이만 구조의 세 가지 핵심 개념들을 설명하라

• 중앙처리장치(Central Processing Unit, CPU): 입력받은 명령어를 해독하고 실행하는 중심적인 역할을 수행하는 구성 요소이다.
• 주기억장치(Main Memory): 컴퓨터의 모든 데이터와 명령어를 저장하는 메모리로, 중앙처리장치가 데이터를 읽고 쓸 수 있도록 한다.
• 명령어와 데이터의 분리: 폰 노이만 구조에서는 명령어와 데이터를 메모리에 따로 저장하고, 명령어와 데이터를 구분하기 위한 주소 인코딩 방식을 사용한다. 

 

💡 2. 입출력(I/O) 주소 레지스터 및 입출력(I/O) 버퍼 레지스터 간의 차이점을 설명하라

• 입출력(I/O) 주소 레지스터는 입출력 장치의 주소를 식별하는 레지스터이다.
• 입출력(I/O) 버퍼 레지스터는 CPU와 입출력 장치 간에 데이터를 전송하는 데 사용되는 레지스터이다.

 

💡 3. 인터럽트를 불가능하게 하는 방식의 단점은 무엇인가? 적절한 예를 들라

• 시스템의 응답성과 처리 능력을 저하시킬 수 있다.
• 운영체제의 프로세스 스케줄링, 입출력 작업, 하드웨어 오류 처리 등의 작업에 영향을 미칠 수 있다.

 

💡 4. 어떤 유형의 전송들이 컴퓨터의 상호 연결 조직(예: 버스)을 지원해 주는가?

• 병렬 전송(Parallel Transmission): 데이터 비트를 병렬로 전송하는 방식이다. 
• 직렬 전송(Serial Transmission): 데이터 비트를 직렬로 전송하는 방식이다. 
• 인터럽트 전송(Interrupt Transmission): 하드웨어나 소프트웨어에서 발생하는 이벤트나 상황에 대한 처리를 위해 CPU에게 알리는 방식이다. 
• DMA 전송(Direct Memory Access): 입출력 장치가 메모리에 직접 접근하여 데이터를 전송하는 방식이다. 
• 네트워크 전송(Network Transmission): 여러 컴퓨터나 장치들을 네트워크로 연결하여 데이터를 전송하는 방식이다.

 

💡 5. QPI 프로토콜 계층들을 열거하고 간략히 정의하라

• 물리 계층(Physical Layer): QPI 링크 간의 전기적인 신호 변환을 수행한다. 
• 링크/전송 계층(Link/Transport Layer): 데이터 전송을 위한 물리적 링크를 설정하고, 데이터 패킷을 분할하고 재조립하는 등의 역할을 수행한다. 
• 라우팅 계층(Routing Layer): 데이터 패킷의 전송 경로를 결정한다.
• 프로토콜 계층(Protocol Layer): QPI 프로토콜을 구현하며, 데이터 전송 및 수신에 대한 제어를 수행한다. 

 

💡 6. PCIe 프로토콜 계층들을 열거하고 간략히 정의하라

• 물리 계층 (Physical Layer): 물리적인 전송 매체와 전기 신호를 다루는 계층으로 전송 속도, 대역폭, 인터페이스 종류 등을 정의한다.
• 데이터 링크 계층 (Data Link Layer): 논리적인 링 구조와 패킷 전송을 담당하는 계층으로 패킷 흐름 제어, 에러 검출 및 정정, 패킷 우선순위 등을 제어한다.
• 전송 계층 (Transaction Layer): 패킷에 담긴 데이터의 응용 계층 전송을 담당하는 계층으로 주변장치 간의 트랜잭션 관리, 데이터 흐름 제어, 에러 검출 및 정정 등을 담당한다.
• 응용 계층 (Application Layer): PCIe가 통신하는 주변장치들 간의 트랜잭션, 응답, 메모리 액세스 등을 담당하는 계층으로 메모리 맵퍼, 입력/출력(I/O) 포트 맵퍼, 메모리 캐시 제어 등을 제공한다.