[Chapter4.6-4.10] 트랜지스터에서 CPU로, 이보다 더 중요한 것은 없다.

[ella-yschoi]

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• 범위: Chapter 4.6-4.10
• 기한: 7/27(토) 오전 11시까지

[yunseorim1116]

다시 한 번 혼공컴 읽었을때의 기록이 새록새록 떠올랐다. RISC, CISC를 읽으면서 컴퓨터 공학과 친구에게 “이걸 꼭 알아야할까?” 하고 물어봤는데 “당연한거 아니니..?” 하고 답이 왔었던 기억이 났다. 여전히 내 머리는 기억속에서 리셋을 시켜버렸다. 하지만 이 책의 설명이 좀 더 자세해서 다음엔 꼭꼭 기억할수 있을 것 같다. 이번 파트.. 왜 이렇게 생소하고 길고 어려웠을까..? … 개인적으로 제일 어려웠던것같다. 특히 4.9부터는 우다다다 쏟아지는 느낌(TT) 컴퓨터랑 친해지는건 어렵다................복습을 많이 해야겠다고 느꼈다.

정리링크

[sunhpark42]

"당연한거 아니니..?"

[ddongule]

당연하긴 머가당연해!!!!!!!!!!!!!!!!

[ella-yschoi]

감상평

• 역사적 관점에서 CPU를 이해하니 호흡이 빠르고 재밌었습니다.
• 하지만 4.9장은 넘나 자세한 내용을 다루고 있어 저도 조금 어려웠읍니다,,
• 이번 챕터를 읽고나니 이런 기사가 다르게 보이네요! 애플도 MS도 'x86' 떠난다…인텔의 해법은?

4.6장: CPU 진화론(상): 복잡 명령어 집합의 탄생

• 책에 나온 CISC는 비유하자면 암산을 하기 때문에 머리에서 열이 나지만 (발열), 대신 종이를 아낄 수 있고 (메모리 차지 X)
• 반면 RISC(Reduced Insctuction Set Computer)는 종이에 써서 발열은 없지만, 종이를 낭비(메모리 차지) 한다고 하네요.
• 어쨌든 이번 장에서 말하는 역사는 '의미상 간격(semantic gap)'을 좁히려는 과정들 같다는 생각을 했습니다.
• 즉, 사용자가 원하는 작업과 문제해결방식, 그리고 컴퓨터가 실제로 행하는 저수준 연산 간의 차이를 좁히는 것.

4.7장: CPU 진화론 (하): 축소 명령어 집합의 탄생

• 예전에 설탕 값이 비쌌을 때 비해 요즘은 설탕을 사용한 식품이 흔해지고 식품 산업의 발전이 빨라졌듯이,
• 컴퓨터 과학 쪽에서도 메모리 용량 대비 가격이 급격히 떨어지며 컴파일 기술 등 프로그래밍 기술 또한 빨라진 것 같습니다.
• 파레토의 법칙이 여기서도 나올 줄이야..!
• '복잡 명령어 집합에 대한 반성 → 축소 명령어 집합의 등장' 이 스토리에서 '반성' 이라는 단어가 흥미로웠어요.
• 역시 기술의 발전은 이전 기술의 한계로부터 비롯되는 것을 또 한번 느꼈습니다.

4.8장: CPU 진화론 (하): 절체절명의 위기에서의 반격!

• 엎치락 뒤치락 복잡 명령어 집합 vs. 축소 명령어 집합 재격돌!
• 어쨌든 마이크로 명령어와 하이퍼스레딩 덕분에 둘은 원만한 합의를 이룰 수 있었군요,,
• CISC vs. RISC 간 상업적 전쟁 내용에서는 상대적으로 최근인 애플의 M1칩 개발 이야기가 나와서 반가웠습니다.

4.9장: CPU, 스택과 함수 호출, 시스템 호출, 스레드 전환, (헥헥..) 인터럽트 처리 통달하기

• 4.9장은 앞에서 배운 내용을 한번 더 짚고가는 느낌이네요. 뭔가 같은 이야기를 계속 반복해서 설명하는 것 같은데...
• 특히 앞 장에서는 레지스터에 대해 간단하게 짚고 넘어간 느낌이었는데, 이번에 자세하게 설명해주어 좋았습니다.
• 하지만 어려웡.........

[hanana1253]

헥헥..ㅋㅋ

[sunhpark42]

"재밌었습니다."
"하지만 어려웡........."

[iborymagic]

• 4.9를 제외하고는 CPU의 역사에 관한 내용이 대부분이라 술술 읽을 수 있었던 것 같습니다..
• 근데 4.9는 갑자기 내용이 복잡해져서 사실 아직 내용을 완전히 이해하지 못했읍니다.. 특히 마지막에 스레드 전환 부분은 뭐라는지 도통 알아먹지를 못하겠네요.
• 책에서는 RISC와 CISC의 차이가 거의 없어져간다고 했지만, 요즘 인텔과 애플칩의 격차가 점점 벌어지는 걸 생각해보면 결국 근본적인 성능 차이는 좁힐 수 없는건가 싶기도 합니다.. 허허
• CPU의 역사를 읽으면서.. 인텔, AMD, 애플, 테슬라 등 각 회사들의 전성기에는 짐 켈러 아저씨가 있었다는 얘기가 떠올랐읍니다.. 자세히 알지는 못하지만 멋있는 아저씨..

[sunhpark42]

"짐 켈러" 인텔, AMD, 애플, 테슬라 등 각 회사들의 전성기에는 그가 있었다.

[ddongule]

• CPU에 대해 알아가는 시간..이었..습니다..
• 아직 알아가고.. 있습니다...

[hanana1253]

ㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋ 알아가는 단계군요..

[ella-yschoi]

ㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋ천천히... 알아가보아요...

[hanana1253]

지난 주에 좀 쉽다고 생각했는데 사망플래그였구나... 이번에는 이해가 안됨ㅎ..
루 샤오펑(저자) 아조시가 스토리텔링 맛깔나게 잘 하시네.. 중국사람이라 그런가 삼국지 읽는 것 같은 기분이 들었다.
오늘은 왠지 호스트가 안 걸릴 것 같은 느낌적인 느낌... 4.9만 아니면 돼!

맥북에 뭐 깔 때마다 x86이나 ARM 같은거 이해 못해서 검색해서 깔곤 했는데 이젠 그래도 아는 척할 수 있겠다

4.6

CPU & 명령어 집합의 발전도 일련의 정반합 과정을 거친다는 생각이 듭니다.

• 프로그램을 직접 어셈블리어로 작성하기 때문에 풍부한 명령어 집합 필요 , 컴파일러의 미성숙, 저장장치 용량제한 -> 복잡 명령어 집합 등장
• CPU 명령어 집합은 모두 직접 hardwired -> 새로운 명령어 추가 시 CPU 설게 및 디버깅 복잡도 증가 -> 명령어에 포함된 연산을 더 간단한 명령어로 구성된 작은 프로그램으로 정의하여 CPU에 저장 -> 마이크로코드
• 마이크로코드 버그 수정은 일반적인 버그보다 훨씬 어렵고 마이크로코드의 설계는 트랜지스터 소모량 많음 -> 축소 명령어 집합 탄생

4.7

p.329 복잡 명령어 집합에서 성능을 향상시키는 것으로 여겨지는 명령어는 실제로 CPU 내부에서 마이크로코드에 의해 가로막힌다는 것입니다.
p.330 마이크로코드가 없으면 컴파일러에서 생성된 기계 명령어의 CPU 제어 능력이 크게 향상됩니다.

뭔말이지... T_T CPU내부에 마이크로코드가 자리를 차지하고있어서 성능향상에 한계가 있다는 얘긴가? 자리 뿐 아니라 코드 자체로도 성능이슈가 있단 얘긴가?

전에 나왔던 파이프라인 공정이 뜬금없이 튀어나온게 아니었구나... 짧고 균등한 시간을 사용하는 명령어들이 잔뜩 있을 때 어떻게 효과적으로 처리량을 늘리는지 이해가 되었다.

컴퓨터의 CPU 또는 디지털회로가 일정한 속도로 작동하기 위해서는 일정한 간격으로 전기적 진동(pulse)을 공급 받아야 한다. 즉 CPU를 비롯한 컴퓨터의 모든 부품들은 특정한 신호에 맞추어 동작을 하는데, 이 특정한 신호를 가리키는 말이 바로 '클럭'이라는 단어이다. (네이버 블로그)

클럭이라는 단위가 있구나. 세상엔 참 내가 모르는 다양한 것들이 있다는 것을 깨달았다.

4.8

x86이 쉽게 죽지 않는 걸 보면서 선빵 필승과 생태계(보급률 및 대중성)의 확보라는 중요성이 기술 시장이라 해서 피해가지 않는 느낌. 아니 오히려 기술 시장에서 더 중요한 것 같기도.. 그 와중에 또 스마트폰 신시장은 몸집 작고 재빠른 ARM이 낼름 먹었다는 것도 재밌다.

[hanana1253]

맥북 배터리가 없어서 일단 4.8까지 기록했음. 진짜임. 4.9는 지금 하고있어요

[hanana1253]

4.9

분명 이전 챕터들에서 봤던 내용들인데 왜이렇게 생소하지..

p.346 산술 연산이 포함된 명령어는 수행 중에 자리 올림수가 발생하거나 넘침이 발생할 수 있습니다. 이런 정보는 상태 레지스터에 저장됩니다.

저장해서 어따 쓰는겨...? 에러 내는 건가..?

[sunhpark42]

오늘은 왠지 호스트가 안 걸릴 것 같은 느낌적인 느낌... 4.9만 아니면 돼!

예측 성공!

[iborymagic]

동희) 클럭을 몰라??

[ddongule]

숨쉬듯이 무례하네요

[thgr8ganzi]

• 서림닝의 CISC, RISC 의 중요성에 대한 감상평을 읽고 다시 읽어봤습니다.
• 이번장은 개인적으로 읽기가 조금 힘들었습니다. 조금 흥미가 떨어지는 부분이 있었습니다.
• 4.9 부분 같은 경우는 지금까지의 복습과 얼추 비슷하면서 좀 더 설명해주는 게 좋았습니다. 레지스터의 종류가 많네요

[bigsaigon333]

• CISC, RISC 이름만 어렴풋이 기억하고 있었는데, 자세히 알게되어서 좋았습니다.
• x86, ARM ... M1 으로 이어지는
  흐름이 흥미롭네요 ㅎㅎ

[ella-yschoi]

동희님!!ㅋㅋㅋㅋㅋ 댓글로 다셨어요 크크

[sa02045]

1. CPU의 발전과정을 알 수 있었습니다. x86, CISC, RISC 생소한 단어를 습득했습니다
2. 기술의 발전에는 상업적, 비용적 이유가 필연적이라는 것을 느꼈습니다. 비싼 메모리 -> 복합 명령어 집합 등장. 저렴해진 메모리 -> 축수 명령어 집합 등장
3. 하이퍼스레딩처럼 처음듣는 단어가 있어서 흥미로웠습니다."커널 상태 스택"도 있었군요
4. 전반적으로 밑바닥에서 CPU가 어떻게 동작하고 발전해왔는지, 레지스터와 사용자 스택 + 커널 상태 스택을 구분해서 생각할 수 있게되어서 새로운 개념을 배웠고 좋았습니다

• CPU 입장에서 "hello world" 프로그램이든 "포토샵"같은 대규모 프로그램이든 차이가 없다!

  • 단지 처리해야할 명령어가 적거나 많거나

• 명령어 집합: CPU가 할 수 있는 일

  • 명령어 집합의 명령어를 CPU로 보내면 CPU는 해당 명령어를 수행한다.
  • 명령어는 프로그래머가 프로그래밍에 사용한다.

• 명령어집합의 종류: CISC(복합 명령어 집합)

• 폰 노이만 구조: "프로그램이나 데이터나 동일하다. 모두 메모리 안에 저장된다."

• 왜 복합 명령어 집합이 먼저 발전했는가?

  • 메모리 공간 때문!
  • 옛날에는 사용할 수 있는 메모리가 무척이나 적었다.
  • 코드 공간을 절약해야한다!
  • 모두 직접 연결(hardwired) 방식으로 명령어 인출, 해독, 실행 단계를 직접 제어한다.

• 복합 명령어 집합의 문제

  • 하드웨어는 변경이 어렵다! 소프트웨어는 변경이 쉽다!
  • 마이크로코드 의 등장

마이크로코드 설계의 문제점

• 마이크로 코드 설계가 트랜지스터를 많이 소모한다.

• 마이크로코드의 버그를 수정하는 것이 매우 어렵다.

• 축소 명령어 집합의 탄생

  • 컴파일러의 발전 + 메모리 용양의 발전 => 프로그래머가 더이상 어셈블리어로 프로그램을 작성하지 않아도 된다. 고오급 언어로 작성한다!
  • 복잡성을 단순하게 + 컴파일러가 더 많은 CPU 제어권을 가지도록
  • 마치 함수형 프로그래밍처럼 함수를 분리하고 각자의 역할을 할 수 있도록

• 복잡 명령어 집합 진영도 인터페이스를 도입하여 복잡 명령어 집합을 사용해도 축소 명령어 집합을 유사하게 동작하도록 만들었다

• 하이퍼 스레딩

  • CPU가 한 번에 두개 스레드의 명령어 흐름을 처리하는 것
  • 파이프라인 기술으로

[chloe-codes1]

감상평

• CISC 와 RISC 방식의 차이점과 단점을 보완하기 위해 등장한 하이퍼 스레딩, 그리고 apple silicon 의 등장 등 CPU 가 발전한 흐름을 알 수 있어 좋았다
• 전에 하이퍼 스레딩을 공부했었는데, CISC 와 RISC 개념을 정립하고 다시 공부한 내용을 읽어보니 이해가 더 잘되는 것 같다!

하이퍼 스레딩 정리: https://chloe-codes1.gitbook.io/til/os/os-basics/02_what_is_hyper-threading

[ddongule]

다앙~

[sunhpark42]

• 이번 4장 자체는 확실히 역사책 같은 느낌이 있다.
• 교수님이 이분이었다면 난 A+ 을 받을 수 있었을까..? 느껴지는 덕후의 향기로 보았을때 이분 수업이면 B0 였을 듯.
• 확실히 컴퓨터 구조, 스레딩 이런거 보다보면 운영체제 다시 공부하고 싶어지는 것 같다.

[ddongule]

상대평가이기때문에 A+가능할거같아요

[sunhpark42]

저희 절평이라 ㅠ

[bigsaigon333]

• CISC, RISC 이름만 어렴풋이 기억하고 있었는데, 자세히 알게되어서 좋았습니다.
• x86, ARM ... M1 으로 이어지는
  흐름이 흥미롭네요 ㅎㅎ