컴퓨터구조

윈도우 시스템 프로그래밍 책 review

컴퓨터 구조

폰 노이만 구조 : 프로그램이 컴퓨터 내부에 저장되어 순차적으로 실행되는 구조

1. fetch$($Load$)$
2. Decode, Control unit이 어떤 명령어 인지 해석
3. execution. ALU에서 실제 실행

c언어 실행 방법

preprocessing -> compiler -> Assembly -> Linking
preprocessing 과정에서 실행할 코드들을 가지고 옴.
compile 과정에서 parcing, semantic analysis, Optimizing이 일어남
Assembly 부터는 cpu의 구조에 따라 나뉨 AT&T와 Intel의 assembly가 있음
linking 과정에서는 assembly를 가지고 instrucion이 됨.$($0과 1로 64bit, 32bit로$)$
이런 명령어도 cpu종류에 따라 x86 명령어와 ARM명령어 등으로 나뉨.
ex$)$ ADD r1 r2 7, r1에 r2 의 값과 7의 값을 더해라. //SUB DIV ocode
ex$)$ LOAD r3 $[$0x11$]$ // 0x11에 저장된 주소로 가서 값을 읽어 r3 register에 실어라.
ex$)$ STORE r2 0x08 // r2의 값을 0x08번지에 넣어라
ex$)$ PUSH POP

DIRECT vs INDIRECT
$[$0x22 15 33$]$

CPU눈 구조에 따라 RISC와 CISC으로 나뉨

RISC에는 ARM과 MIPS 등이 있고, CISC에는 INTEL과 AMD 등의 회사가 존재.

함수 호출 방법

IR, PC, SP, FP
호출과 반환 과정은 스택 관리 방법과 실행 위치 관리방법으로 구분됨.ㅌ
함수가 호출 됐을 때, 호출 정보를 저장하는 memory block이다. stack에 저장되 stack frame이라고 함.
stack pointer register : stack에 쌓아올릴 다음 주소값이 저장되어있다. 함수 호출시에 점프되어 있다.
frame pointer register : 함수가 호출 될 때, jump하기전 sp의 주소값을 복사한다. 이 값을 stack frame의 함수와 함수 사이 경계 부분에 저장한다.
RAM : 함수가 호출 될 때, sp에 저장된 주소를 fp에 대입한후, sp는 jump. fp는 원래 sp에 저장된 주소값 ram에 한번더 저장한다.
return 할 때는 fp의 값을 sp에 넣는다.
code 영역에는 코드를 compile한 명령어가 저장된다.
Program Counter register
이 명령어를 순차적으로 fetch 하기 위해, 다음에 실행될 명령어의 주소는 PC register에 저장된다.
32bit computer에서는 명령어가 실행될 때마다 pc에 저장된 주소값이 4씩 증가된다.
fetch$($명령어가 Load$)$ 될 때 자동적으로 pc의 값이 증가한다.
PC의 값을 임시 백업하는 역할이 IR$($Instruction Register$)$이다.

Calling convention을 통해 관리된다.

stack frame을 반환하는 주체가 누구인지 같은 것을 설정 할 수 있다.

Memory hierarchy

cache의 사용!
temporal locality와 spatial locality
속도가 빠른 곳일 수록 적은 메모리를 여러번 옮기고, 속도가 느린 곳일 수록, 많은 메모리를 한번에 옮긴다.
multi thread를 이용하면 빠른이유이다.
하나라도 느리면 bottle neck현상이 일어난다.

가상메모리

mmu$($Memory management unit$)$은 cpu가 실제 물리 메모리가 아닌 가상 메모리를 인식하게 함.
physical address를 Virtual address로 확장.
swap File, auxilaray memory보조 기억장치를 쓴다.
page table에 page별로 메모리를 관리함.
page$(SW)$, page frame.$(HW)$
즉, 보조 기억장치와 주기억장치의 관계를 cache와 ram 관계로 확장한다.
context switching이 일어나서 다른 process를 사용할 때, 기존 것은 보조 기억장치에 저장한다
LRU$($least recently used$)$를 physical memeory에서 빼고, 보조기억 장치에 저장한다.