4. The Von Neumann Model

Computer Concept & Practice(컴퓨터 개념 및 실습)

컴퓨터에 대해서 배우기전에 개론의 역할을 하는 "Computer Concept & Practice(컴퓨터 개념 및 실습)" 수업.
컴퓨터를 처음 접하는 학생들을 대상으로 컴퓨터에 대한 일반적인 기초개념 등을 설명하고, 프로그램이 수행되는 과정과 프로그램 작성을 위한 논리적인 사고에 대하여 강의한다.

오늘 강의에서는 지금 보기엔 구식 처럼 보이지만, 뜯어보면 지금과는 크게 다르지 않은 Von Neumann Model에 대해 알아보도록 하자.

 

 

The stored Program Computer

우선 stored program computer 이란, program 자체가 memory에 있는 computer를 말한다. 
이전에는 배선을 조정하거나, punched card(천공카드)등을 이용하여 program의 역할을 하게 했다! 이 방식은 프로그램이 바뀔 때 마다 대공사를 해야 했으므로 효율적이지 못했다.
하지만 program을 그냥 memory에 저장하는 방식이 개발 되면서 훨씬 더 큰 program도 간편하게 돌릴 수 있게 되었다. 현대의 컴퓨터는 거의 대부분 stored program computer이다.

수 많은 전선을 재배열하거나, 천공카드를 수없이 만드는 것은 많은 시간을 소비한다.

1943년. ENIAC
Eckert와 Mauchly가 ENIAC을 개발함. 흔히 알고 있는 1번째 electronic computer.
하지만 다이얼과 스위치로 조작했어야 했다.

1944년 EDVAC
이후, EDVAC의 발명으로 stored program 방식이 쓰이기 시작했다.
드디어 프로그램을 메모리에 저장하여 사용할 수 있게 되었다.

1945년 John von Neumann
그리고 von Neumann의 논문, "First Draft of a Report on EDVAC"에서 stored program의 개념들이 설명 되었다.
그래서 여기서 설명된 computer모델을 von neumann machine, von neumann model 이라고 한다.
이 모델에선,
a memory, containing instructions and data
a processing unit, for performing arithmetic and logical operations
a control unit, for interpreting instructions
라고 각각을 정의했다.
*이 정의를 잘 새기며, 밑의 Von Neumann Model의 그림을 보도록 하자!

 

Von Neumann Model

Von Neumann Model

우선은 위에서 개념정리를 했던, Memory, Processing unit, Control unit 을 찾아 볼 수 있다.
그리고 또한 다양한 Input, Output도 찾아 볼 수 있다! 
(Disk 같은 경우는, 읽을 수 도 있고, 쓸 수도 있기 때문에 input, output에 둘 다 포함된다.)

우선은 위의 요소들 중 Memory에 대해서 더 자세히 알아보자.

Memory에 대한 개념

우리가 이전 강의에서 이미 배웠듯이, 
각 array마다 adress가 있어서 해당하는 adress가 입력되면 그안의 contents가 읽히는 방식이다.

이런 memory의 기능은 크게 2가지다. 바로 Load와 Store.
Load: address 입력 -> 해당 address의 contents 읽기.
Stroe: address + 저장할 contents 입력 -> 해당 address에 저장할 contents 저장.

memory에 대한 기본적인 개념은 알았으니, 이제 interface도 살펴보자.

interface to memory

memory를 보면 MAR과 MDR이 있다.
MAR (Memory Adress Register)은 adress 값을 주고받는 통로,
MDR (Memory Data Register)은 data 값을 주고 받는 통로라고 생각하면 된다.

그래서 memory에서 Load나 Store가 일어날 때는 MAR과 MDR을 통하여 일어나게 된다.

To LOAD a location (A):
1. MAR에 address(A)를 쓴다.
2. Memory에 read 신호를 보낸다.
3. MDR로 부터 data를 읽는다.

To STORE a value (X) to a location (A):
1. MDR에 data(X)를 쓴다.
2. MAR에 adress(A)를 쓴다.
3. Memory에 write 신호를 보낸다.