컴퓨터 구조 학습 가이드¶

소개¶

이 폴더는 컴퓨터 구조(Computer Architecture)를 체계적으로 학습하기 위한 자료를 담고 있습니다. 데이터 표현부터 CPU 아키텍처, 메모리 시스템, 병렬 처리까지 컴퓨터가 어떻게 작동하는지 이해할 수 있습니다.

대상 독자: 프로그래밍 기초를 아는 개발자, CS 기초를 학습하려는 사람

학습 로드맵¶

[기초]                    [중급]                    [고급]
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컴퓨터 개요 ────────▶ 명령어 집합 ───────▶ 파이프라이닝
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데이터 표현 ────────▶ 제어장치 ─────────▶ 캐시 메모리
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논리 게이트 ────────▶ CPU 구조 ─────────▶ 가상 메모리
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순차 논리 ──────────────────────────────▶ 병렬/멀티코어

선수 지식¶

프로그래밍 기초 (변수, 제어문, 함수)
기본 수학 (이진수, 논리 연산)
C 또는 Python 중 하나 이상의 언어

파일 목록¶

기초 개념 (01-05)¶

파일명	난이도	주요 내용
01_Computer_System_Overview.md	⭐	컴퓨터 역사, 폰 노이만 구조, 하드웨어 구성
02_Data_Representation_Basics.md	⭐	이진수, 8진수, 16진수, 진법 변환
03_Integer_Float_Representation.md	⭐⭐	2의 보수, IEEE 754 부동소수점
04_Logic_Gates.md	⭐	AND, OR, NOT, 불 대수
05_Combinational_Logic.md	⭐⭐	가산기, 멀티플렉서, 디코더

CPU 아키텍처 (06-10)¶

파일명	난이도	주요 내용
06_Sequential_Logic.md	⭐⭐	플립플롭, 레지스터, 카운터
07_CPU_Architecture_Basics.md	⭐⭐	ALU, 레지스터 파일, 데이터패스
08_Control_Unit.md	⭐⭐⭐	하드와이어드/마이크로프로그램 제어
09_Instruction_Set_Architecture.md	⭐⭐⭐	CISC vs RISC, 주소 지정 방식
10_Assembly_Language_Basics.md	⭐⭐⭐	x86/ARM 기초, 기본 명령어

성능 향상 기법 (11-13)¶

파일명	난이도	주요 내용
11_Pipelining.md	⭐⭐⭐	파이프라인 단계, 해저드, 포워딩
12_Branch_Prediction.md	⭐⭐⭐	정적/동적 분기 예측, BTB
13_Superscalar_Out_of_Order.md	⭐⭐⭐⭐	ILP, 레지스터 리네이밍

메모리 시스템 (14-16)¶

파일명	난이도	주요 내용
14_Memory_Hierarchy.md	⭐⭐	지역성, SRAM/DRAM, 메모리 계층
15_Cache_Memory.md	⭐⭐⭐	직접/연관/집합연관 사상, 교체 정책
16_Virtual_Memory.md	⭐⭐⭐⭐	페이지 테이블, TLB, 페이지 교체

입출력 및 병렬 처리 (17-18)¶

파일명	난이도	주요 내용
17_IO_Systems.md	⭐⭐⭐	인터럽트, DMA, 버스
18_Parallel_Processing_Multicore.md	⭐⭐⭐⭐	SIMD/MIMD, 캐시 일관성, Amdahl

실습 환경¶

시뮬레이터¶

# MARS (MIPS 시뮬레이터)
# https://courses.missouristate.edu/kenvollmar/mars/

# Logisim (논리 회로 시뮬레이터)
# https://www.cburch.com/logisim/

# CPU 시뮬레이터
# https://cpuvisualsimulator.github.io/

어셈블리 실습¶

# x86 (Linux)
nasm -f elf64 hello.asm -o hello.o
ld hello.o -o hello

# GCC 어셈블리 출력
gcc -S -O0 program.c -o program.s

복잡도 빠른 참조¶

구성 요소	일반적인 지연 시간
레지스터 접근	~1 사이클
L1 캐시	~4 사이클
L2 캐시	~10 사이클
L3 캐시	~40 사이클
메인 메모리	~100+ 사이클
SSD	~10,000+ 사이클
HDD	~10,000,000+ 사이클

폴더	관련 내용
C_Programming/	포인터, 메모리 관리
Algorithm/	복잡도 분석, 캐시 최적화
Linux/	프로세스, 메모리 관리

학습 팁¶

시뮬레이터 활용: Logisim으로 논리 회로 직접 구현
어셈블리 실습: 간단한 프로그램을 어셈블리로 작성
캐시 분석: perf나 cachegrind로 캐시 미스 분석
단계별 이해: 각 레슨의 연습 문제 반드시 풀기
시각화: 파이프라인, 캐시 동작 등 그림으로 이해

컴퓨터 구조 학습 가이드

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소개¶

학습 로드맵¶

선수 지식¶

파일 목록¶

기초 개념 (01-05)¶

CPU 아키텍처 (06-10)¶

성능 향상 기법 (11-13)¶

메모리 시스템 (14-16)¶

입출력 및 병렬 처리 (17-18)¶

추천 학습 순서¶

1단계: 기초 개념 (1주)¶

2단계: 디지털 논리 (1주)¶

3단계: CPU 아키텍처 (2주)¶

4단계: 성능 향상 (1~2주)¶

5단계: 메모리 시스템 (1~2주)¶

6단계: 입출력 및 병렬 (1주)¶

실습 환경¶

시뮬레이터¶

어셈블리 실습¶

복잡도 빠른 참조¶

관련 자료¶

다른 폴더와의 연계¶

외부 자료¶

학습 팁¶