① 시스템 구조 기술
그 역할은 컴퓨터 시스템이 문제 해결의 효율성과 합리적인 가격 대비 성능을 얻을 수 있도록 하는 것이다. 전자 장치, 마이크로프로그래밍 및 고체 엔지니어링 기술의 발전으로 가상 메모리 기술, 운영 체제 및 프로그래밍 언어의 발전은 컴퓨터 아키텍처 기술에 큰 영향을 미쳤습니다. 컴퓨터 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어의 긴밀한 결합이 되었으며 전기 공학, 마이크로전자 공학, 컴퓨터 과학 이론 등 다학과 기술을 포함하고 있습니다. 현대 컴퓨터 시스템 구조 기술에는 두 가지 주요 측면이 있습니다. 하나는 프로그래머의 관점에서 본 시스템 구조이고, 시스템의 개념 구조와 기능이며, 소프트웨어 설계의 특징과 관련이 있습니다. 둘째, 하드웨어 디자이너가 보는 시스템 구조는 실제로 컴퓨터의 구성 또는 구현으로 가격 대비 성능의 합리화에 초점을 맞추고 있습니다. 그러나 1950 년대부터 프로그래머가 본 시스템 구조는 크게 변하지 않았다. 기존 컴퓨터의 하드웨어 구성은 고급 언어와 심각하게 단절되어 소프트웨어의 신뢰성, 소스 프로그램의 컴파일 효율성, 시스템의 문제 해결 효율성에 악영향을 미쳤다. 이것은 컴퓨터 아키텍처 기술에서 해결해야 할 중요한 과제이다. 시스템 운영 속도를 높이기 위해 개발된 병렬 처리 기술은 1970 년대 이후 시스템 구성 기술의 중요한 방향이었습니다 (병렬 처리 컴퓨터 시스템 참조). 1970 년대에 나타난 데이터 흐름 컴퓨터 아키텍처 사상은 기존의 컴퓨터 명령어 제어 흐름 제어 방식을 바꾸어 데이터 제어 흐름 제어 방식이 되었다. 이렇게 하면 연산 관련성의 장애를 자동으로 피하고 높은 병렬 목적을 달성할 수 있다. 장비 가격의 급격한 하락으로 인해 특정 용도에 맞게 설계된 시스템은 데이터베이스 컴퓨터, 이미지 처리 컴퓨터 등과 같은 가격 대비 성능을 크게 향상시킬 수 있습니다.
② 시스템 관리 기술
컴퓨터 시스템 관리 자동화는 운영 체제를 통해 이루어집니다. 운영 체제의 기본 목적은 컴퓨터의 하드웨어 및 소프트웨어 자원을 가장 효율적으로 활용하여 기계의 처리량을 높이고, 적시에 문제를 해결하고, 운영 및 사용을 용이하게 하며, 시스템의 신뢰성을 높이고, 컴퓨팅 문제 비용을 줄이는 것입니다. 운영 체제의 기본 기능은 작업 관리, 파일 관리, 데이터 관리, 프로세서 관리, 입/출력 관리, 스토리지 공간 관리, 인간-기계 통신 관리, 터미널 네트워크 관리, 시스템 장애 관리, 시스템 재구성 및 기타 소프트웨어 관리를 포함하여 컴퓨터 시스템과 사용자 프로그램을 효과적으로 관리, 스케줄링 및 지시하는 다양한 자원입니다. 또한 사용자 데이터 및 프로그램의 보호 및 기밀성, 비용 계산도 담당합니다. 운영 체제 기술은 공통성, 확장성, 이식성 및 생산성을 향상시키고 보조 시간을 줄이고 있습니다.
③ 시스템 유지 보수 기술
컴퓨터 시스템 자동 유지 보수 및 진단 기술. 수리 진단 자동화를 위한 주요 소프트웨어는 기능 검사 및 자동 진단 프로그램입니다. 기능 검사기는 컴퓨터 시스템의 각 구성 요소의 모든 미시적 기능에 대해 엄격한 데이터 그래픽 또는 동작 재시도를 사용하여 결과의 정확성을 검사 및 테스트하고 비교하여 부품이 제대로 작동하는지 확인합니다. 자동 진단은 구성 요소의 특정 논리에 따라 특정 알고리즘으로 많은 수의 테스트 데이터 및 오류 사전을 생성하고, 진단기 또는 기타 전용 하드웨어를' 하드 코어' 로 만들고, 결함이 있는 구성 요소와 관련된 테스트 경로를 시작하고, 테스트 결과를 복구합니다. 오류가 있는 경우 오류 사전을 조회하여 오류 위치를 결정합니다. 일반 진단의 적용 범위는 약 90% 이며, 오류 위치 지정 범위는 1 ~ 3 개의 플러그인 정도입니다 (피쳐 분석기 참조).
④ 시스템 응용 기술
컴퓨터 시스템이 널리 사용되고 있다. 프로그래밍 자동화와 소프트웨어 엔지니어링 기술은 일반적으로 응용과 관련된 두 가지 측면입니다. 프로그래밍 자동화, 즉 컴퓨터 자동 설계 프로그램은 컴퓨터 보급을 위한 필수 조건이다. 초기 컴퓨터는 기계 지시에 의거하여 수작업으로 프로그래밍하여 시간이 많이 걸리고, 오류가 발생하기 쉽고, 읽기, 디버깅 및 수정이 쉽지 않았다. 1950 년대 초에 사용된 어셈블리 언어는 기계 지시문과 일일이 대응하고, 기계 지시문의 opcode 와 주소 코드를 메모리 코드와 기호 주소로 대체한 다음 번역기를 통해 기계 지시문을 생성하여 프로그래밍 조건을 효과적으로 개선했다. 저급 언어이지만 고품질의 프로그램을 수동으로 작성할 수 있기 때문에 생명력이 남아 있다. 1950 년대 중반에 등장한 고급 프로그래밍 언어는 프로젝트 알고리즘의 규칙과 특성에 따라 엄격한 언어와 설명 방법을 정의하여 디자이너가 프로젝트의 소스 프로그램을 언어로 컴파일할 수 있도록 한 다음 프로그램을 컴파일하여 자동으로 기계 명령 형식으로 대상 프로그램을 컴파일하여 프로그래밍의 노동 생산성을 크게 향상시킬 수 있습니다. 고급 프로그래밍 언어는 수백 가지가 있는데, 그중에는 주로 BASIC, FORTRAN, ALGOL, COBOL, PASCAL 등이 있다. 많은 언어가 서로 통하지 않아 프로그램 이식이 어려워 큰 낭비를 초래했다. 따라서 사람들은 통일된 언어를 만드는 문제를 중요하게 생각합니다. 미국의 ADA 언어가 그 예입니다. 자연어에 가까운 알고리즘 언어도 탐구 중이다. 소프트웨어 생산 공사는 컴퓨터 기술의 발전에 중요한 의의가 있다. 소프트웨어 생산 방식이 비교적 뒤떨어져 있는데, 주로 수작업이며 자동화 수준이 떨어진다. 설계, 수정, 유지 보수 비용이 비싸고 제품 오류율이 높아 이른바' 소프트웨어 위기' 로 이어졌다. 따라서, 60 년대 말,' 소프트웨어 엔지니어링', 즉 소프트웨어 생산을 하나의 공사나 산업으로 제시하여, 소프트웨어 생산이 하드웨어와 비슷한 형태를 취할 수 있도록, 소프트웨어 설계, 디버그, 유지 관리, 생산 조직 및 관리를 위한 과학적 방법을 확립하고, 소프트웨어 표준을 제정하고, 소프트웨어 생산을 개발하는 도구를 개발하였다. 소프트웨어 엔지니어링의 주요 내용은 소프트웨어 개발 방법론 및 소프트웨어 개발 지원 시스템입니다. 방법론은 프로그램 설계의 원리, 원칙, 기술을 연구하여 합리적인 가격, 신뢰성, 가독성이 뛰어난 프로그램을 만들어 낸다. 이 지원 시스템은 주로 소프트웨어 생산의 효율성과 품질을 향상시키기 위해 소프트웨어 생산 프로세스의 모든 단계에 대한 지원 도구를 제공합니다. 소프트웨어 공학은 큰 중시와 광범위한 보급을 받았다. 컴퓨터 시스템은 다양한 구성 요소로 구성됩니다. 각 구성 요소의 기술 내용은 운영 및 제어 기술, 정보 스토리지 기술, 정보 입출력 기술 등 매우 풍부합니다.
1 운영 및 제어 기술 컴퓨터의 운영 및 논리 기능은 주로 중앙 처리 장치, 주 메모리, 채널 또는 I/O 프로세서 및 다양한 외부 장치 컨트롤러에 의해 구현됩니다. 중앙 처리 장치가 핵심입니다. 연산 알고리즘의 연구 성과는 네 가지 연산, 특히 곱셈 및 나눗셈 연산의 가속에 중요한 역할을 한다. 부품 가격이 낮아짐에 따라 반올림과 이동 시간이 논리적으로 크게 단축되었다. 명령어 겹침, 명령어 병렬, 파이프라인 작업 및 캐시 애플리케이션을 통해 중앙 프로세서의 실행 속도를 높일 수 있습니다. 마이크로프로그램 기술의 응용은 원래의 난잡하고 고치기 어려운 무작위 제어 논리를 유연하고 규칙적으로 만들었다. 프로그래밍 개념을 기계 지침의 구현에 적용하는 것은 논리 설계 방법을 제어하는 큰 발전이다. 그러나 속도 제한으로 인해 중소형 컴퓨터, 채널 및 외부 장치 구성 요소 컨트롤러에 많이 사용됩니다. 초기에 다양한 컴퓨터 제어가 프로세서에 집중되어 시스템 효율성이 저하되었습니다. 다중 채널 프로그램 및 시분할 시스템 기술의 출현과 다양한 메모리 및 입/출력 구성 요소의 기능 및 기술 발전으로 컴퓨터 시스템의 내부 정보 관리 방법 및 전송이 중요한 과제가 되었습니다. 컴퓨터 제어는 중앙에서 분산으로 바뀌며 메모리 제어 기술과 채널, 외부 장치 구성 요소 제어 기술 등이 있습니다.
(2) 정보 스토리지 기술 스토리지 기술을 통해 컴퓨터는 시스템에 매우 많은 양의 데이터와 프로그램을 저장할 수 있어 고속 처리를 가능하게 한다. 용량, 속도, 가격 등 저장 수단 간의 첨예한 갈등으로 인해 스토리지는 하향식으로 고속 버퍼 메모리, 고속 주 스토리지 (메모리라고도 함), 대용량 외부 메모리로 구성된 계층 구조를 형성해야 합니다. 주 메모리는 스토리지 시스템의 핵심이며 프로세서의 내부 작업에 직접 관여하므로 프로세서에 적합한 작동 속도와 충분한 용량이 있어야 합니다. 1950 년대 이후 다양한 물리적 원리에 기반한 많은 저장 방법이 등장했지만 이상적인 효과를 얻지 못했습니다. 1950 년대 중반에 철산소 자기심 메모리가 나와 20 년 동안 사용되었다. 70 년대 중반에 이르러서야 MOS 스토리지 기술은 점차 도태되었다. MOS 메모리는 속도, 가격, 전력 소비, 안정성 및 프로세스 성능에 큰 장점이 있으며 이상적인 기본 스토리지 수단입니다. 주 메모리는 프로세서를 따라가지 못하고 보통 5 ~ 10 배 느립니다. 프로세서의 잠재력을 최대한 발휘하기 위해 캐시가 나타났다. 고속 버퍼 메모리는 일반적으로 프로세서와 유사한 바이폴라 장치로 구성되므로 두 장치의 속도가 일치할 수 있지만 가격이 비싸기 때문에 용량은 일반적으로 주 메모리의 몇% 에 불과합니다. 대량의 컴퓨터 데이터는 디스크 드라이브와 테이프 드라이브를 포함하여 더 느리고 저렴한 외부 스토리지에 저장됩니다. 스토리지 계층은 속도, 용량 및 가격 간의 모순을 상대적으로 완화하지만 사용자가 스토리지 공간을 예약하는 데 어려움이 있습니다. 따라서 캐시 공간은 일반적으로 하드웨어에 의해 자동으로 예약되어 사용자에게 투명하게 됩니다. 운영 체제 소프트웨어의 지원을 받아 가상 스토리지 방식 (가상 메모리 참조) 을 통해 주 메모리와 외부 메모리 사이의 자동 일정을 잡을 수 있습니다.
③ 정보 입출력 기술
입/출력 장치는 컴퓨터가 데이터와 프로그램을 입력하고 처리 결과를 출력하는 수단이다. 입력의 기본 방법은 천공 카드나 테이프를 캐리어로 사용하여 카드나 테이프 입력기를 통해 컴퓨터에 데이터와 프로그램을 보내는 것입니다. 1970 년대 초에 등장한 키 플로피 데이터 입력기 (즉, 데이터 입력 스테이션) 가 점차 보편화되고 있다. 인쇄 (또는 손으로 쓴) 텍스트와 데이터를 컴퓨터로 직접 읽는 광학 텍스트 판독기가 구현되었으며 음성 이미지를 컴퓨터에 직접 입력하는 기술도 어느 정도 성과를 거두었습니다. 출력 측면에서 가장 일반적인 것은 다양한 충격 기술 기반 프린터이지만 속도는 기계 모션으로 제한됩니다. 비격식 기술의 출력 장치는 주로 미디어 코팅지에 직접 전압을 적용하여 정전기 잠수상을 얻을 수 있는 정전기 프린터를 포함하여 속도를 크게 높일 수 있습니다. 레이저 스캐닝을 통해 포토컨덕터 드럼에 정전기 잠수상을 형성하는 레이저 정전기 프린터입니다. 잉크젯 프린터 등. 잉크젯 안개 점으로 충전한 다음 전극 편향을 통해 문자를 형성합니다. 휴대용 출력 수단으로서 열 감지 용지의 열 변색 원리에 기반한 열 프린터가 더욱 인기가 있습니다. 인간-기계 대화의 출력은 주로 영상관으로 이미지와 문자를 표시하는 터미널 장치를 사용한다. 컴퓨터 입출력 기술이 지능화로 발전하고 있다. 조립 기술은 컴퓨터 시스템의 신뢰성, 유지 관리 및 디버깅의 편리성, 생산 공정 및 정보 전송의 지연성과 밀접한 관련이 있습니다. 컴퓨터 전자 장치의 신뢰성은 주변 온도와 습도가 증가함에 따라 낮아지며, 먼지가 쌓이면 플러그인이나 백플레인의 단락이나 개방이 발생할 수 있으므로 냉각 및 에어컨은 조립 기술에서 해결해야 할 중요한 문제입니다. 일반적으로 사용되는 방법은 액체 프레온을 플러그인 방열판에 도입하여 직접 냉각하는 것입니다. 프레온 냉각수를 사용한 다음, 냉수를 플러그인 냉각판의 수냉법에 도입한다. 강제 공기 냉각법은 프레온을 사용하여 공기를 식힌 다음 찬 공기를 기계실로 보냅니다. 처음 두 가지의 공예 구조는 비교적 복잡하기 때문에, 늘 공랭을 채택한다. 조립 기술이 해결해야 할 또 다른 문제는 조립 밀도를 높이는 것이다. 컴퓨터 장비가 서브 나노초 수준에 진입 한 후, 몇 센티미터의 전선으로 인한 신호 지연은 기계의 정상적인 작동에 영향을 미치기에 충분하여 조립 밀도 문제가 더욱 두드러집니다. 컴퓨터 전자기기의 변화는 조립 기술에 큰 영향을 미친다. 조립 기술의 진보는 항상 컴퓨터의 교체와 조화를 이루며 소형화, 소형화 방향으로 발전해 왔다. 전자관 시대에' 문' 은 용접못과 전선으로 구성된 플러그인이었다. 트랜지스터는 조립 밀도를 한 단계 높였으며, 각 플러그인에는 단면 또는 양면 인쇄판을 사용하여 여러 개의 "문" 을 포함할 수 있습니다. 집적 회로는 이전 플러그인을 장치에 흡수하고 다중 레이어 인쇄 플러그인 보드 및 백플레인, 배선 기술을 사용하여 조립 밀도를 크게 높입니다. 대규모 및 초대형 집적 회로 도어 어레이의 응용 프로그램은 구성 요소를 소형화합니다. 일반적인 방법은 집적 회로의 원시 칩을 30 층 이상의 세라믹 조각에 용접한 다음 모듈을 10 층 이상의 인쇄판에 용접하는 것입니다.