[3주차 TIL] KnockOn Bootcamp 아키텍처

💡 아키텍처(Architecture)란?

아키텍처는 건축학, 소프트웨어, 컴퓨터 분야 등에서 사용되는 용어로 복잡한 구조를 어떻게 설계하고 구성할 것인가를 다루는 개념이다.

이 글에서는 그 중에서도 컴퓨터 분야에서의 아키텍처에 대해 다루고자 한다.

컴퓨터 아키텍처는 컴퓨터 시스템이 어떻게 구성되어 있으며 내부에서 어떤 방식으로 동작하는지를 설계한 구조를 의미한다.

예를 들어 CPU는 어떻게 작동하는지, 메모리는 어떤 순서로 데이터를 처리하는지, 입출력 장치는 어떻게 연결되는지 등과 같이 모든 구성 요소들이 어떤 원리로 연결되었으며 어떻게 정보를 주고받고 동작하는지를 정의한 것이 컴퓨터 아키텍처이다.

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🔎 폰 노이만 구조(Von Neumann Architecture)

폰 노이만 구조는 1945년 수학자 존 폰 노이만(John von Neumann)이 제안한 컴퓨터 구조 설계 방식이며 오늘날 대부분의 컴퓨터가 이 구조를 기반으로 만들어졌다고 할 수 있다.

 

폰 노이만의 구조는 3가지 주요 구성 요소로 이루어져 있다.

 

1. 중앙 처리 장치(CPU)

• 명령어를 해석하고 실행하는 핵심 장치
• 제어 장치와 산술 논리 장치로 구성
• 계산과 제어 역할을 담당

 

2. 기억 장치(Memory)

• 프로그램(명령어)과 데이터를 같은 저장 공간에 함께 보관
• CPU는 메모리에서 명령어를 불러와 실행하고 데이터를 읽거나 저장

 

3. 프로그램

• 명령어들의 집합으로 컴퓨터가 실행할 작업을 정의
• 데이터를 처리하는 절차를 담고 있으며 메모리에 저장되어 있다가 CPU가 순차적으로 읽어 실행

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🔎 마이크로 아키텍처

컴퓨터 아키텍처의 하위 개념으로 같은 명령어 집합(ISA)를 어떻게 실제 하드웨어로 구현할 것인가를 다루는 개념이다.

즉, 아키텍처를 설계도라 생각한다면 마이크로 아키텍처는 그 설계도를 실제로 구현하는 방식이라고 볼 수 있다.

 

종류

• x86 계열(인텔 / AMD)
• ARM 계열(Cortext / Apple)
• RISC-V 계열(SiFive )

	x86	x86_64(x64)	AMD	ARM	MIPS	RISC-V
명령어 형식	CISC	CISC	CISC	RISC	RISC	RISC
비트 수	32bit	64bit	64bit(x86_64기반)	32 / 64 bit	32 / 64 bit	32 / 64 / 128 bit
대표 제조사	인텔	인텔, AMD	AMD	ARM Ltd, Apple 등	MediaTek 등	SiFive 등
특징	전통적 PC 구조	x86 대비 넓은 주소 공간과 성능	고성능 구현	저전력, 고효율	현재는 자주 쓰이지 않음	누구나 자유롭게 설계 가능
코드 호환성	x86 간 호환	x86_64 내에서 호환	x86_64 내에서 호환	설계에 따라 다름	일부 OS/기기 지원	자유롭게 확장 가능(모듈화)
사용 분야	PC, 임베디드	PC, 서버	고성능 PC, 서버	스마트폰, 태블릿, IoT, 노트북	라우터, 네트워크 장비, 임베디드	연구, IoT, 커스텀 칩