Memory Protection메모리에서 각 각의 프로세스가 서로 간섭해서는 안되기 때문에 memory protection이 필요함process가 시작하는 메모리 주소를 base, 끝나는 주소를 base+limit로 정하고 이 정보는 각각 레지스터에 담겨있다. Address BindingCPU는 프로세스를 실행시킬 때 프로세스의 논리적 주소(logical address)를 참고한다. 이때 logical address만으로는 실제 메모리의 주소를 없으므로 logical memory와 실제 메모리의 주소인 physical memory를 연결시키는 작업이 필요하고 이를 address binding이라 한다. source program을 컴파일하면 machine instruction을 가지고 있는 objec..
컴파일 과정에서부터 data dependeces을 감지하고 nop을 넣어 depenceces를 제거하는 것 data를 write하기 이전에 미리 그 값을 다음 명령어로 전달해주는 방식 다음 명령어로 data를 전달해줄 수 있는 line 만들어 data dependences를 줄인다. 하지만 모든 경우에 적용될 수 있는 것은 아니고 어쩔 수 없이 stall 해줘야 하는 상황이 있을 수 있다. ex) lw 다음에 and 명령어가 올 때 등 그 이전에 하드웨어를 추가로 둬서 branch가 taken인지 not taken인지, taken이라면 어디로 가야하는지를 ALU 이전에 계산하는 방식 장점 - branch를 잘못 예측했을 때의 패널티를 줄일 수 있다 -> CPI가 줄어듬 단점 - clock cycle ti..
파이프 라인으로 인해 줄일 수 있는 시간은 가장 긴 pipeline state의 영향을 받는다. Pipeline state의 개수가 많아질수록 속도가 빨라질 수 있다. Pipeline state의 시간의 언벨런스 하면 속도가 느려진다. 1. Instruction fetch(IF) - 메모리에서 instruction을 불러와서 instruction register에 저장, pc+4 - IR을 다음 state 전까지 가지고 있음(한 싸이클마다 state가 바뀜) 2. Instruction Decode/Register Fetch Cycle(ID) - Instruction을 디코딩하고 register value를 읽어옴 - 16비트를 확장 - 다음 state 전까지 가지고 기다림 3. ALU Execution(..
메모리에 instruction data가 올라오고 cpu는 매 클럭마다 instruction을 수행 컴파일러: high lever language를 다른 언어로 변환(컴파일)하고 그 결과를 목적 파일에 써 놓는 프로그램 인터프리터: 기계어로의 컴파일 과정을 거치지 않고 소스코드를 바로 실행하는 일종의 가상머신 어셈블러: 어셈블리 언어 프로그램을 기계어 프로그램으로 변환함 레지스터 - 레지스터는 메모리에서 가져온 데이터를 저장하는 CPU 내부 스토리지이다. - 한 사이클에 읽거나 쓸 수 있다. - 산술논리 연산자가 동작한다 - MIPS ISA에는 32개의 32bit 레지스터가 존재한다. 각 레지스터는 32개의 플립플롭을 가지고 있다. - 레지스터가 32개인 이유는 레지스터 수가 매우 많으면 단순히 더 멀리..
컴퓨터의 세가지 중요 요소 - computation, communication, storage/memory 성능이 높아질수록 필요한 파워가 늘어나 효율이 좋지 않음 -> 하나의 코어의 성능을 높이기보다는 여러 개의 코어를 사용하는 것으로 바뀜 Performance = 1/execution time Cpu execution time = Cpu clock cycles(required for executing a program) X Clock cycle time Clock cycle time = 1/clock speed Execution time = clock cycle time X instructions X avg CPI(avg clock cycle per instruction) SPEC: System Pe..
Cash coherence캐시는 현대 컴퓨터 아키텍처, 특히 성능에서 중요한 구성 요소입니다. 캐시는 메모리에 데이터 복사본을 유지 관리하므로 프로세서 코어의 데이터에 더 빨리 액세스할 수 있습니다. 일반적으로 프로세서는 여러 레벨의 캐시를 포함하며, 이는 그림 1과 같이 속도와 크기 면에서 다릅니다. 이 경우 캐시와 메인 메모리에 여러 개의 데이터 복사본이 존재할 수 있습니다. 한 코어가 로컬 캐시의 데이터를 수정하는 경우 다른 코어가 로컬 캐시의 오래된 데이터를 사용하지 않기 때문에 프로세서는 캐시 간의 데이터 일관성을 보장해야 합니다. 캐시 쓰기를 처리하는 데는 두 가지 일반적인 접근 방식이 있습니다:Write through: 캐시와 메모리를 즉시 write (시간이 오래 걸림)Write back:..
Deadlock프로세스가 자원을 얻지 못해 다음 처리를 하지 못하는 상태로 ‘교착 상태’라고도 한다. System model- CPU, files, I/O device 등의 리소스들은 R로 표현- 각 리소스 R은 인스턴스 W를 가짐(R이 CPU라면 W는 CPU 코어들)- Request , use, release Deadlock 발생조건1. Mutual exclusion – 하나의 리소스는 하나의 스레드만 사용할 수 있다.2. Hold and wait – 이미 하나의 리소스를 가지고 있고 추가적으로 다른 스레드의 리소스를 원할 때3. No preemption – 리소스를 한번 가져가면 작업을 수행하기 전까지는 리소스를 release하지 않는다.4. Circular wait – wait cy..
1. Bounded buffer problem Semaphore mutex는 버퍼 풀 접근에서 mutual exclusion이 적용되도록 하기 위해 사용 Semaphore full은 채워진 버퍼의 개수를 세줌(0개로 초기화) Semaphore empty는 빈 버퍼의 개수를 세줌(n개로 초기화) 2. Readers-writers problem Readers는 여러 명이 같이 읽을 수 있지만 writer는 한명 만 write할 수 있음 The first readers-writers problem: reader에게 우선권을 줌(writer가 starvation할 수 있음) Read_count: 실행중인 reader의 개수 Semaphore mutex: read_count가 mutual exclusion될 수 ..
Race condition 공유 데이터에 대한 엑세스가 제어되지 않았을 때 경쟁 상태(race condition)가 존재하며, 데이터 값이 손상될 수 있다. 실행결과는 엑세스가 수행되는 순서에 따라 달라진다. Critical section 각 프로세스는 critical section이라는 코드의 한 부분을 가지고 있다. 한 프로세스가 critical section에 접근했으면 다른 프로세스는 기다려야 한다. entry section: entry section에서 critical section에 접근하겠다고 요청, 허가되면 들어가고 아니면 entry section에서 기다려야함 exit section: 프로세스가 exit section으로 나오며 critical section을 빠져나왔다고 알리면 다른 프..
- Memory layout 프로세스는 프로그램을 메모리로 불러들여 실제로 실행시키고 있는 것을 의미한다. 프로세서의 현재 활동 상태는 프로세서 카운터의 값과 프로세서 레지스터의 내용으로 표시된다. 프로세서의 메모리 레이아웃은 일반적으로 여러 섹션으로 나뉜다. text section – 실행가능한 코드들(read only) data section – global variables(initialized, uninitialized) heap section – 프로그램 실행 시간동안 동적으로 할당되는 메모리 stack section – 함수 호출 시 임시 데이터 저장소(함수 매개변수, 반환 주소 및 로컬변수) text section과 data section의 사이즈는 고정되어 있고, 프로그램 실행 시간 동안 ..
