-휴대폰, 인터넷, 의학 분야의 급속한 발전 등 마이크로프로세서는 우리에게 혁신을 가져왔다.
-반도체 산업은 1985년 210억 달러에서 2011년 3,000억 달러로 성장했다.
1. The Game Plan
1) 학습 목표
-컴퓨터 내부 구조에 대해 이해하기
-디지털 설계의 원리를 배우기
-점점 더 복잡해지는 설계를 체계적으로 디버깅하는 법 배우기
2) 복잡성 관리 기술
-추상화(Abstraction): 필요하지 않은 세부 정보들을 줄임으로써 복잡성을 줄이는 것, 시스템 마다 추상화 정도가 다르다.
>상위 레벨의 추상화는 하위 레벨의 추상화가 어떻게 돌아가는지 알 필요가 없다.
(1) Physics
-핵심 요소: 전자(electrons)
-컴퓨터의 가장 낮은 수준. 물리 법칙(양자역학&Maxll's 방정식)에 따라 전자가 어떻게 움직이는지가 핵심이다.
(2) Devices
-핵심 요소: transistors diodes
-전자기기를 구성하는 기본 소자들이고, 전기 신호를 조절한다.
(3) Analog Circuits
-핵심 요소: amplifiers filters
-아날로그 신호를 처리하는 회로들
(4) Digital Circuits
-핵심 요소: AND gates NOT gates
-이진수를 처리하는 논리 회로
(5) Logic
-핵심요소: adders memories
-디지털 회로에 존재하는 논리 게이트를 이용하여 논리가 탄생하고 계산기나 메모리와 같이 더 복잡한 프로그램을 생성
-논리 회로를 바탕으로 데이터 연산 수행
(6) Micro-architecture
-핵심요소: datapaths controllers
-CPU 내부 구조로서, 명령어를 실행하기 위한 구조
(7) Architecture
-핵심요소: instructions registers
-프로그래머가 명령어를 통해 하드웨어를 제어할 수 있도록 변환하는 인터페이스
(8) Operating Systems
-핵심요소: device drivers
-하드웨어를 관리하고, 소프트웨어와 하드웨어를 연결해주는 계층
(9) Application Software
-핵심요소: programs
-사용자와 가장 가까운 계층으로, 프로그램, 앱 등을 포함
-규율(Discipline)
(1) 더 productive하고 높은 수준의 추상화를 위해 설계 선택지를 의도적으로 제한하는 것
ex) 디지털 규율(Digital discipline)
> 연속적인 전압 대신 이산적인 전압 사용
> 아날로그 회로보다 설계가 더 간단하며, 더 정교한 시스템을 구축 가능
> 디지털 시스템이 아날로그 선행 기술을 대체함(디지털 카메라, 디지털 TV, 휴대폰, CD 등)
(2) Optimization(it may take longer but still we can control all the design parameters) <=> abstraction(interested in reducing design time then by sacrificing the optimization)
ex) discreted voltages(0,1) VS continuous voltages(voltage level zero, nonzero voltage value)
-세 가지 -Y 요소(The Three -Y's)
(1) Hierarchy: A system divided into modules and submodules
(2) Modularity: Having well-defined functions and interfaces(시스템을 독립된 부품들로 나누는 것)
(3) Regularity: Encouraging uniformity, so modules can be easily reused(부품을 표준화하여 서로 교체 가능하도록 설계)
ex) The Flintlock Rifle
<Hierarchy>
-Three main modules: lock, stock, and barrel
-Submodules of lock: hammer, flint, frizzen, etc
<Modularity>
-Function of stock: mount barrel and lock
-Interface of stock: length and location of mounting pins
<Regularity>
-Interchangeable parts
ex) Car
<Hierarchy>
-Engine, transmission, steering system, body, fuel supply, etc.-Submodule of transmission(pedal, axle, clutch, wheel, gear, etc.)
<Modularity>
-Function of engine: provide power to the car-Interface of engine: start, fuel, rotating wheel
<Regularity>
-We may use same parts for different models
