폰 노이만 구조

폰 노이만 구조

현대에서 사용하는 대부분의 컴퓨터는 폰 노이만 구조로 이루어져 있습니다.

그렇기 때문에 내부적으로 프로그램이 어떻게 실행되고, 컴퓨터가 동작하는지 알기 위해서는 폰노이만 구조에 대해 알고있어야 하죠.

 

폰 노이만 구조는 프로그램 내장 방식입니다.

이 구조가 나오기 전까지는 계산을 할 때마다 사람이 손으로 직접 진공관의 회로 스위치를 조정하여 새 입력을 처리하는 외부 프로그램방식이 주를 이루었죠.

따라서 폰 노이만 구조가 현대 컴퓨터에 얼마나 큰 기여를 했는지 짐작할 수 있을 겁니다.

 

 

폰 노이만 구조의 특징

폰 노이만 구조

폰 노이만 구조는 세 가지 요소로 구성되어 있습니다

• 중앙 처리 장치 (CPU)
• 메모리
• 프로그램

CPU와 메모리는 서로 분리되어 있고, 이 둘을 연결하는 버스를 통해 명령어 읽기, 데이터 읽기 및 쓰기가 가능합니다.

 

폰 노이만 병목 현상

폰 노이만 병목 현상이란 기억장치의 속도가 전체 시스템의 성능 저하를 야기시키는 현상을 말합니다.

 

폰 노이만 구조에서는 프로그램 메모리와 데이터 데이터 메모리가 물리적 구분 없이 하나의 버스를 통해 교류하기 때문에 CPU는 명령어와 데이터에 동시에 접근할 수 없게 됩니다.

따라서 CPU에서 명령을 처리하기 위해 메모리에서 명령어를 불러오고, 데이터를 변경하기 위해 다시 똑같은 버스를 통해 데이터를 불러오기 때문에 기억장치에 접근하는 속도가 성능저하의 원인이 되는 것입니다.

 

이를 해결하기 위한 방법으로 여러가지 방법들이 등장했는데, 그 중 하나가 하버드 구조입니다.

 

 

하버드 구조

폰 노이만 구조의 가장 큰 문제점인 병목현상을 해결하기 위해 나온 구조입니다.

가장 큰 차이점은 명령용 버스와 데이터용 버스가 물리적으로 분할되어 있기 때문에, 명령을 메모리에서 읽는 것과 데이터를 메모리에서 읽는 것을 동시에 할 수 있다는 것입니다.

초기 하버드 구조