[컴퓨터 구조] 컴퓨터의 형태, 목적, 성능에 따른 분류와 폰노이만 구조

안녕하세요 이번 시간에는 여러 컴퓨터의 종류에 대해 알아봅시다.

요즘 컴퓨터가 급격하게 발전했다는 얘기는 들으셨지만 정확하게 슈퍼 컴퓨터 하이브리드 컴퓨터 같은 것이 어떤 의미인지 정확하게 알지 못하셨죠? 이번 시간에 한 번 알아봅시다.

 

 

 

우선 오늘 소개할 내용의 선 요약은 아래와 같습니다. 아래 내용에 폰 노이만과 하버드 구조를 더해서 소개하겠습니다.

 

 

 

 

1. 폰 노이만 구조

폰노이만폰 노이만 구조는 현재까지 프로그램을 메모리에 저장하여 처리하는 모든 컴퓨터를 폰 노이만 구조를 따르는 것으로 알려졌다. 폰 노이만 구조는 주기억 장치에 프로그램과 데이터를 넣고 차례로 인출하여 처리하는 방식이다. 

 

 

    (1) 폰노이만 구조

        명령어와 데이터 영역이 물리적 분리 X, 주기억 장치에 프로그램 데이터를 넣고 차례로

        인출 (폰 노이만 병목 현상 발생)

 

    (2) 비 폰노이만 구조

        비폰 노이만 구조란 폰 노이만 구조가 아닌 컴퓨터를 통틀어 이르는 말 - 병렬 처리 기능, 신경망, 양자 컴퓨터

 

    (3) 하버드 구조

        명령어와 데이터 영역이 물리적으로 분리 O, 병목 현상을 일부 해결

 

폰노이만 병목 현상은 입구는 좁은 데 갈 데이터(명령어, 데이터)가 많아서 느려지는 현상입니다.

이는 명령어 영역과 데이터 영역이 물리적 구분이 없어서 하나의 통로(시스템 버스)를 이용함에 따른 병목 현상입니다.

 

하버드 구조는 명령과 데이터를 분리하여 병목현상을 일부 해결했지만 메모리를 순차적으로 실행하는 기본 구조는 그대로입니다. 그래서 최근 CPU 설계에서는 폰 노이만 구조와 하버드 구조를 모두 도입해서 캐시 메모리는 명령고 데이터로 분리되어 있고  외부에서는 분리되어 있지 않은 폰 노이만 구조입니다.

 

 

 

2. 데이터 형태에 따른 분류

우선 컴퓨터를 데이터에 형태에 따라 나누면 아래와 같이 나눌 수 있다.

아날로그 컴퓨터는 전압, 전류, 온도, 압력 등을 데이터를 처리하고 옛날 컴퓨터다 보니 값을 직접 입력 가능 프로세스를 제어할 수 있습니다. 

 

그리고 디지털 컴퓨터는 숫자나 문자를 입력 받아서 코드로 변환해서 처리하고 다시 숫자나 문자로 반환해줍니다. 다음으로 하이브리드 컴퓨터는 아날로그와 디지털 컴퓨터의 장 접을 조합했다.

그래서 A/D 변환기나 D/A 변환기를 사용하여모든 유형의 데이터를 처리할 수 있다.  

아날로그 컴퓨터	연속적이고 끊김 X, 전압 전류 온도 압력 데이터 처리
디지털 컴퓨터	숫자/문자 ➜ 코드 ➜ 숫자/문자
하이브리드 컴퓨터	아날로그+디지털 장점 조합, 모든 유형의 데이터 처리 가능

 

 

3. 사용 목적에 따른 분류

컴퓨터는 사용 목적에 따라 아래와 같이 전용 컴퓨터와 범용 컴퓨터로 나뉜다. 이름에서 알 수 있듯이 전용 컴퓨터는 특수목적으로 사용하고 범용 컴퓨터는 일반적으로 사용된다.

전용 컴퓨터	서버용, 특수 목적 사요으 고정 프로그램, 일정 데이터만
범용 컴퓨터	개인용, 일반 목적용 컴퓨터, 유연한

 

 

 

4. 성능과 규모에 따른 분류

이제 여기서 우리가 아주 익숙한 슈퍼컴퓨터 같은 문구들이 나온다. 결론부터 말하면 현재 가장 최첨단의 컴퓨터는 슈퍼 컴퓨터로 인공지능과 병렬 컴퓨팅 처리가 가능하다. 그리고 미니 컴퓨터는 회사나 기업에서 중규모로 공유해서 사용하는 컴퓨터다. 워크스테이션은 개인용 서버 NAS와 비슷한데 조금 더 고성능이다.

 

아래 테이블은 아래 행으로 갈수록 규모와 성능이 높아진다.

마이크로 컴퓨터	범용 컴퓨터, CPU 사용
워크스테이션(WorkStation)	전문직을 위한 고성능 컴퓨터
미니 컴퓨터	다수의 사용자, 대규모 기억, 고속
메인 프레임 컴퓨터	업체가 사용하는 고속 컴퓨터
슈퍼 컴퓨터	병렬처리 가능한 대규모 컴퓨터