컴퓨터 구조 분야의 8가지 위대한 아이디어

1. Moore의 법칙을 고려한 설계

Moore의 법칙은 Intel 창립자 중 한 명인 Gordon Moore의 1965년 예측에서 유래한다.
컴퓨터를 설계하는 데에는 수년이 소요되기 때문에 프로젝트를 시작해서 끝나는 기간 동안 칩에 집적되는 소자가 2배 내지 4배 증가할 것이다.
컴퓨터를 설계하는데에는 많게는 수년이 걸릴 정도로 매우 오래 걸린다.
그러므로 Moore의 법칙을 통해 발전되는 하드웨어들을 예상하여 설계하는 것이 필요하다.

 

2. 설계를 단순화하는 추상화

컴퓨터 설계자와 프로그래머는 Moore의 법칙에 따라 자원의 수가 급격히 증가함에 따라 설계시간이 길어지는 것을 방지하기 위해서 생산성을 높이기 위한 기술을 개발해야 했다.
하드웨어와 소프트웨어의 생산성을 높이는 핵심 기술 중 하나는 여러 수준에서 설계를 명시하는 추상화를 사용하는 것이다. 하위수준의 상세한 사항을 안보이게 함으로 써 상위 수준 모델을 단순화 한다.
복잡한 설계를 최대한 단순하게 표현하여 단순화하는 작업이 필요하다.

 

3. 자주 생기는 일을 빠르게

자주 생기는 일을 빠르게 만드는 것이 드물게 생기는 일을 최적화하는 것보다 성능 개선에 도움이 된다.
이 말은 자주 생기는 일이 무엇이지 미리 알고있다는것을 가정하고 있지만 시제로는 세심한 실험과 측정을 거쳐야만 알 수 있는 방법이다.

 

4. 병렬성을 통한 성능 개선

컴퓨팅의 여명기부터 컴퓨터 설계자들은 작업을 병렬적으로 수행하여 성능을 높이는 설계를 해 왔다.
1 ~ 100까지 한 사람이 더하는 것 보다 1~50까지 더하는 사람과 51~100까지 더하는 사람을 나눠 값을 더하는 것이 빠를 것이다.

 

5. 파이프라이닝을 통한 성능 개선

파이프라이닝은 컴퓨터 구조에서 많이 볼 수 있는 병렬성의 특별한 형태이다. 

쉽게 생각하면 분업이다. 자기는 자기한테 맡겨진 일만 하는것이다.
사람들이 인간 사슬을 구성하면 각자 양동이를 들고 왔다 갔다 하는 것이 훨씬 빨리 물을 나를 수 있다.

 

6. 예측을 통한 성능 개선

예측을 잘못해서 이를 복구하는 비용이 비싸지 않고 예측이 성공할 확률이 비교적 높은 경우, 예측을 해서 미리 일을 수행하는 것이 평균적으로 빠른 경우가 종종 있다.

 

7. 메모리 계층 구조

프로그래머는 빠르고 크고 값싼 메모리를 원한다. 왜냐하면 메모리의 속도가 성능을 좌우하고, 메모리의 크기가 풀 수 있는 문제의 크기를 제한하며, 메모리 가격이 오늘 날 컴퓨터 가격에서 차지하는 비중이 높기 때문이다. 컴퓨터 설계자들은 이렇게 상층 되는 요구를 메모리 계층구조로 해결하고 있다. 최상위 계층에는 비트 당 가격이 제일 비싸지만 작고 빠른 메모리를 사용하고, 최하위 계층에는 느리지만 크고 비트당 가격이 제일 싼 메모리를 사용한다.

 

8. 여유분을 이용한 신용도 개선

컴퓨터는 빠르기만 해서는 안되고, 신뢰할 수 있어야 한다. 모든 무릴 소자는 장애가 발생할 수 있으므로, 장애를 감지하고 장애가 난 소자를 대치할 수 있도록 여유분을 준비하면 컴퓨터의 신용도를 개선할 수 있다.