기본적인 컴퓨터 하드웨어 개념에 대한 세련된 접근

새로 개정된 이 책은 정보 시스템을 다루고 있는 현장 종사자들에게 필수적인 컴퓨터 구조에 대한 기본적인 모든 것을 다루고 있다. 이 책은 최근 컴퓨터의 내부 동작에 대해 주의 깊고, 깊이 있게, 비공학적인 관점에서 설명하였다. 학생들은 오래 전에 제시된, 변하지 않고 있는 컴퓨터의 기본 개념을 이해할 것이며, 시스템에 대한 지식을 토대로 의사결정을 할 수 있게 될 것이다. 컴퓨터 상호연결에 관련된 진보된 기술을 새로 개정된 이 책에 담았다.

이 책의 특징

최신 기술을 반영하여 모든 장과 예제를 완전히 업데이트하였다.
시스템의 개념을 설명하기 위하여 1장을 완전히 개정하였다.
버스에 관한 내용을 대폭 확장하여 11장의 ‘컴퓨터 시스템 구조’ 부분에 새로 추가하였다.
예제들은 개인용 컴퓨터에서 메인프레임까지 하드웨어의 여러 분야를 광범위하게 다루었다.

제 4판의 구성

이 책의 저자로서 가장 고심했던 점은 컴퓨터 사용에 관한 중요한 변화를 반영하면서, 새로운 기술을 채택하고, 결과적으로 이러한 변화를 IS/IT 교육과정에 반영하면서도, 제 1판에서 만든 원칙을 유지하는 것이었다. 제 4판은 최신의 가장 본질적인 개정판으로, 새로운 주제와 시스템에 대한 새로운 장, 네트워킹에 대한 부분을 상당히 늘려 다루었다. 프로그래밍 도구와 논리 설계 및 명령어 주소 방식에 대한 장을 보완함에 따라, 사례 연구의 장은 웹 부분으로 옮겼다. 그래도 여전히, 예전 개정판 사용자들은 많은 부분이 유사한 것을 느낄 것이다. 결국 IS/IT 분야는, 컴퓨터 사용 방식은 변하게 되겠지만, 컴퓨터 구조의 기본적인 원칙은 앞으로도 오랫동안 본질적으로 변함이 없을 것이다.

이 책은 총 11장으로 3부로 나누어져 있으며, 추가의 3개 부록 장은 웹으로 제공하였다. 제 1부는 정보 시스템에서 컴퓨터의 역할에 대한 소개와 개요를 다루고 있다. 즉, 시스템의 개념과 현대 컴퓨터 시스템을 구성하는 요소들에 대해 간단하게 소개하였다. 나머지 두 개의 부는 컴퓨터 시스템의 개별적인 구조를 다루었다.
제 2부에서는 컴퓨터에서의 데이터 표현과 역할을 다루었다. 여기서는 숫자, 텍스트, 사운드, 이미지, 비디오 및 여러 형태의 데이터를 다루었다. 제 3부에서는 하드웨어 구조와 동작 개념을 설명하였다. 컴퓨터의 요소들을 소개하고, 이들이 어떻게 컴퓨터 명령어를 협업하여 수행하는지를 보였고, 명령어 집합의 본질에 대해 언급하였으며, CPU 및 메모리, 주변 입출력장치 사이의 상호작용에 대해 설명하였다.

각 장들 사이에는 계층적인 접근방법을 사용하였다. 새로운 계층의 내용은 이전의 내용을 더욱 깊이 있게 다루어, 독자들이 이전의 내용을 자세히 이해할 수 있도록 하였다. 각 주제에 대한 절은 컴퓨터 시스템의 관점에서, 그 주제를 다룰 해당 부분에서 소개하였다. 각 주제는 학생들이 친숙한 예나 아이디어를 사용하여 최대한 쉽게 제시하였다. 계속 사용되는 자료들은 집약된 내용을 담고 있다. 많은 예가 이 책 전반에 걸쳐 계속 사용되고 있을 뿐만 아니라, 부록의 장에서 제시하고 있는 사례 연구는 최근의 중요한 예에 대한 교재의 자료를 응용하고 있다. 결국 이러한 접근 방법은 세련되고, 점진적이며, 함축적이다. 가능한 한 각 절의 내용은 독립적이 되도록 구성하였다.

각 부의 시작 부분에는 그 부의 개요를 제시하였다. 더 세부적인 내용은 각 절을 소개하는 부분에서 제시하였다.
제 1부는 두 개의 장으로 구성하였으며, 컴퓨팅의 간략한 소개와 정보 기술의 내용에 구조적 개념을 포함하여 설명하였다. 1장은 컴퓨터 시스템의 구성 요소를 소개하였고, 요소들 사이의 관계를 보였다. 또한 간단한 컴퓨팅 모델을 제시하고, 컴퓨터 시스템의 발전에서 표준과 프로토콜의 중요성에 대해 언급하였다. 1장의 마지막 부분은 구조적 관점에서 본 컴퓨터의 간단한 발달 역사를 제시하였다. 2장은 여러 유형의 컴퓨터 시스템을 예로 사용하였으며, 시스템 및 모델, 시스템 구조의 개념에 초점을 맞추었다.
제 2부는 3장부터 5장까지로 구성하였다. 3장은 수의 체계와 기본적인 수 체계의 동작을 소개하였다. 그런 후 다른 진법 체계와 진법 사이의 변환 기술을 다루었다. 4장은 영숫자, 이미지, 비디오, 오디오와 같은 여러 유형의 데이터 포맷을 소개하였다. 숫자와 문자 기반 표현 사이의 관계를 다루고, 데이터 입출력에 사용되는 데이터 포맷과 여러 가지 입출력 장치를 소개하였다. 5장은 정수와 부동소수점 계산을 수행하는 데 사용되는 여러 가지 포맷을 다루었다.

제 3부는 하드웨어 구조와 컴퓨터의 동작 특성에 대해 다루었다. 6장에서는 간단한 모델이면서도, 놀라울 정도로 정확하게 CPU와 메모리를 표현하는 ‘리틀 맨 컴퓨터 (Little Man Computer)꾡를 소개하였다. 이 모델은 명령어 집합의 개념을 제시하고, 폰 노이만 구조의 기본 원리를 설명하는 데 사용된다. 7장에서는 실제 컴퓨터에 관한 내용을 설명하였다. CPU의 구성요소를 소개하고, 이들과 Little Man Computer와의 관계를 설명한다. 버스의 개념을 소개하고, 메모리의 동작, 명령어 인출-실행 사이클, 명령어 집합에 대해 설명한다. 명령어의 중요한 유형을 구분하고, 명령어를 구분하는 방법에 대해 논의한다.
8장은, 7장에서 다룬 내용을 확장하여, 더욱 향상된 기능을 가진 CPU와 메모리에 대해 논의한다. 여러 가지 CPU 구조에 대한 개요를 제시한다. 메모리 접근에 대한 개선된 기술과 특히 캐시 메모리에 대해 알아보고, 최근의 CPU 구조, 설계, 구현 기술, 파이프라이닝과 슈퍼스칼라 처리에 대해 소개한다. 이 장에서는 멀티프로세싱(또는 최근의 용어인 멀티코어)의 개념도 소개한다.

9장은 I/O 동작의 원리를 설명하며, 10장에서는 여러 입출력 장치에서 어떻게 입출력이 수행되는지를 설명한다. 11장은 컴퓨터 시스템을 전체적으로 설명한다. 즉, 상호연결 기술과 여러 가지 하드웨어 요소를 결합하는 기술을 소개한다. 또, 컴퓨터 성능과 신뢰성을 향상시키는 컴퓨터 연결 기술을 클러스터링과 그리드(grid) 컴퓨팅에 초점을 맞춰 언급한다.

웹으로 제공하는 세 개의 부록은, 제 3부에 해당하는 장에 대한 자료를 추가적으로 제공한다. 부록 1장은 부울 대수, 조합회로, 순서회로에 대한 것이다. 부록 2장은 중요한 구조에 대한 3개의 세부적인 사례 연구에 관한 것으로, 인텔(x86 계열, 펜티엄 4 구조 및 이타늄(Itanium)), PowerPC, IBM zSystem에 대한 것이다. 부록 3장은 명령어 주소지정 방식에 대한 대안적인 접근 방식을 다루었다.

참고 자료

학생들과 강사를 위한 추가적인 자료는 교재의 웹 사이트인 아래에서 찾을 수 있다.
www.wiley.com/go/global/englander
또한 저자의 e-메일 주소는 ienglander@bentley.edu이다.