[임베디드컴퓨터구조] 컴퓨터구조 복습

Components (H/W)

• 센서
  • CCD / CMOS 카메라 센서
  • Haptic / Tactile 센서
  • Gyro 센서 (자이로스코프)

Embedded System (S/W)

• OS: RTOS(Real-time Operating System), Embedded Linux
• System S/W: OS API, Network API, etc
• Application S/W

Examples of Embedded System

• Consumer
  • 3D HDTV, Game Box
  • Home Appliances
  • Entertainment(Audio/Video)
• Communication
  • Smartphone, Mobile Phone
  • Answering Machine
  • Networking(Ethernet, IP Router)
  • 굉장히 복잡하고 특화된 컴퓨터
• Automative
  • Engine Control Unit, Transmission Control Unit
  • Power Windows, seats
  • Safety(Airbags, ABS)
  • Navigation
• Medical
  • MRI, CT, Ultrasonic
  • Pacer
  • Wireless Implant

Course Outline

• 프로세서 구조
  • 컴퓨터 구조에 대한 복습
  • 평가 지표와 ISA
  • 명령어 수준의 병렬성
  • ARM 프로세서 구조와 코드 최적화
• 메모리 시스템
  • 기초/고급 캐시 구조
  • 메모리 시스템과 가상 메모리
• IO 장치와 구동 방법
• 임베디드 시스템의 예

평가 지표

• 퍼포먼스
  • 최고 쓰루풋(throughput, 단위 시간 당 Task 처리량)
  • WCET(Worst Case Execution Time)
• 에너지 소비량
• 예측가능성
• 리소스 활용성
• 디자인과 검증
• 안정성

퍼포먼스

• 알고리즘
  • 실행 명령의 수
  • big-O 노테이션 e.g. O(n log n)
• 프로그래밍 언어, 컴파일러, 아키텍쳐
  • 명령어 당 기계어의 수
• 프로세서와 메모리 시스템
  • 명령어 실행 속도
• IO 시스템 (OS 포함)
  • IO 수행 속도

Instruction Count and CPI

• Clock Cycles = Instruction Count x Cycles Per Instruction
• CPU Time = Instruction Count x CPI x Clock Cycle Time
  • = Instruction Count x CPI / Clock Rate
  • = CPU Clock Cycles x Clock Cycle Time
  • = CPU Clock Cycles / Clock Rate
• Clock Rate가 ~4GHz에서 더이상 늘지 않는 이유는 Clock Rate와 Clock Cycle Time이 서로 Trade Off 관계이기 때문입니다.

Example 1

• com A: 2GHz clock, 10 s CPU Time

• com B: 6 s CPU Time, 1.2 x clock cycles

• com B의 clock rate를 구하시오.

• clock rate B = clock cycles B / cpu time B = 1.2 clock cycles A / 6 s

• clcok cycles A = CPU Time A x clock rate A = 10 s x 2 GHz = 20 x 10^9

• clock Rate B = 1.2 x 20 x 10^9 / 6 s = 4 GHz

• Instruction Count for a Program

  • 프로그래밍 방법, ISA와 컴파일러로 결정됩니다.

• Avg Cycles Per Instruction

  • CPU Hardware에 의해 결정됩니다
  • 다른 명령어가 다른 CPI를 가지면 평균 CPI를 사용하여 계산합니다.

• Dynamic and Static instruction Count

  • Dynamic: 실행 상 명령어 코드 수입니다.
  • Static: 컴파일된 OBJ 파일의 기계어 코드 크기입니다. (= File Size)