Havard & Neumann Architectures

현재 시대에 컴퓨터 구조를 이루는 2가지 큰 아키텍처를 알아보자

이러한 아키텍처는 2가지로 나눌 수 있다

- 폰노이만 구조

- 하버드 구조

 

각 구조에 대해 알아보자

폰노이만 구조

존 폰노이만이 제시한 컴퓨터 구조로, 프로그램 내장 방식을 의미한다.

폰노이만 구조를 이제부터 편의상 P라 하겠다.

 

P가 등장하기 이전의 컴퓨터는 어떘을까?

단지 스위치와 전선으로 이루어진 데이터 신호를 처리하는 박스였다. 이러한 시기에는 전쟁을 위해 빠른 기계적 연산을 위해서 만들었다. 하지만 이는 무게, 크기, 소비 전기량 등의 문제가 있었고, 이는 P로 인해서 어느 정도 해결되게 된다.

 

P는 간단히 말해서 CPU와 메모리 (Memory, disk, etc..)가 같이 동작하는 구조를 말한다.

P의 등장 이전에는 "1 + 2" 명령을 처리할 때 1과 2는 서로 다른 데이터로 취급하며, 서로 다른 숫자 연산 시 전선의 위치를 일일이 바궈주는 귀찮은 일이 있었다.

하지만 P의 구조는 이를 비트 형태로 저장하며 CPU에서 메모리에 접근할 수 있게 하며, 이를 순차적으로 반복한다.

 

장점 

범용성

예전처럼 전선을 바꿔 끼지 않아도, 소프트웨어만 바꾸면 모든 기능을 수행할 수 있다.

 

편의성

전선을 빼지 않고, 코드만 짜면 된다.

 

단점

CPU와 메모리 사이에 버스가 좁기 때문에 생기는 병목을 해결하지 못한다.

하버드 구조

하버드 구조는 폰노이만 구조의 병목 문제를 해결하는 구조이다.

하버드 구조를 이제부터 편의상 H라고 하겠다.

 

H의 등장은 P의 단점을 보완하는 구조이다. 하나의 버스에서 Instruction Bus와 Data Bus를 나눈 구조이다. 그렇기 때문에 CPU가 다음 할 일을 메모리에서 읽어오며, 동시에 현재 처리 중인 계산에 필요한 데이터를 읽거나 쓸 수 있다.

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P의 목적은 어떤 작업이든 수행할 수 있는 하나의 표준 기계를 저렴하게 만드는 것이다.

- 하드웨어 최소화

- 소프트웨어 유연성

이 두가지를 목표로 볼 수 있다.

 

H의 목적은 비용이 더 들더라도 연산 속도를 극대화하는 것이다.

- 병렬성 확보

- 예측 가능성