컴퓨터 구조특론1. 병렬처리 시스템1) 병렬처리의 필요성컴퓨터를 이용하는 응용 분야들(인공지능, 로보틱스, 신호처리, 유체역학, 일기예보, 입자 물리학 및 우주과학 분야 등) 중에는 현존하는 초고속 컴퓨터의 성능으로도 처리 시간이 매우 오래 걸리는 것들이 많이 있다.2) 병렬처리를 위한 선결조건1 많은 수의 프로세서들로 하나의 시스템을 구성할 수 있도록 작고 저렴하며 고속인 프로세서들의 사용이 가능해야 한다. 2 한 프로그램을 여러 개의 작은 부분들로 분할하는 것이 가능해야 하며, 분할된 부분들을 병렬로 처리한 결과가 전체 프로그램을 순차적으로 처리한 경우와 동일한 결과를 얻을 수 있어야 한다.3) Flynn의 분류1 단일 명령어 스트림 - 단일 데이터 스트림(SISD) : 한번에 한 개씩의 명령어와 데이터를 순서대로 처리하는 단일 프로세서 시스템(파이프라이닝, 슈퍼 스칼라 구조)2 단일 명령어 스트림 - 복수 데이터 스트림(SIMD) : 여러 개의 처리기가 한 개의 제어 처리기에 의해 제어되는 구조(배열 프로세서, 분산 기억장치 구조)3 복수 명령어 스트림 - 단일 데이터 스트림(MISD) : SIMD 구조와는 반대로 여러 개의 처리기에서 수행되는 인스트럭션은 서로 다르나 전체적으로 하나의 데이터 스트림을 가지는 시스템(실제로 설계된 예는 없다)4 복수 명령어 스트림 - 복수 데이터 스트림(MIMD) : n개의 프로세서들이 서로 다른 명령어와 데이터들을 처리하는 시스템으로 프로세서들간의 상호작용 정도에 따라 그 정도가 높은 구조를 갖는 시스템을 밀결합 시스템, 그 정도가 낮은 구조를 갖는 시스템을 소결합 시스템이라 한다.(다중 프로세서 시스템, 다중 컴퓨터 시스템)2. 병렬 컴퓨터의 기능1 프로세서들 간의 데이터 교환 - 하나의 문제를 여러 개로 분할하여 프로세서들이 나누어서 처리하기 때문에 필요한 기능2 시스템 공유 자원의 상호 배타적 사용 - 프로세서들이 기억장치나 입출력 장치와 같은 시스템 자원들을 공유하는 과정에서 중복 사용되지 않도록 하기 위하여 필기화 - 동기식 병렬 알고리즘을 처리하는 과정에서 각 계산 주기마다 프로세서들의 처리 시작 시간이 일치되도록 하기 위하여 필요한 기능3. 성능 향상을 위한 첨단 프로세서 구조1) 슈퍼스칼라 : 프로세서 내에 파이프라인된 기능 유니트를 여러 개 포함시켜서 매 사이클마다 한 개 이상의 명령어들이 동시에 실행될 수 있도록 하는 구조로 동시 실행 가능한 명령어들에 대한 검색과 재배열은 컴파일러에 의하여 이루어진다. 기억장치와 레지스터의 수가 유니트의 수와 같다2) VLIW : 프로세서 내에 여러 개의 기능 유니트들을 가지고 있으며 컴파일러가 동시에 실행될 수 있는 연산을 가진 명령어들을 찾아서 하나의 명령어 코드 내에 재배열한다. 명령어 코드에 포함된 여러 개의 연산 코드들은 적절한 기능 유니트들로 분산되어 실행된다.슈퍼스칼라와의 차이점은 명령어 코드가 길지만 하나로 취급되기 때문에 인출과 해독은 하나의 회로에 의하여 이루어지고, 각 연산의 실행 사이클만 여러 개의 기능 유니트들로 나누어져 동시에 처리된다는 것이다.3) 슈퍼파이프라인 : 앞의 두 가지 방식들은 기능 유니트들의 수를 증가시키는 것과는 달리, 파이프라인의 클럭 사이클 시간을 줄이는 방식을 이용하는 구조로 슈퍼파이프라이닝의 정도가 n인 기능 유니트의 클럭 사이클 시간은 기본 사이클의 1/n로 짧아진다. 벡터계산을 고속화시킨다.{슈퍼스칼라와 VLIW의 구조슈퍼파이프라인의 구조장점.다수 기능 유니트를 프로세서에 포함시킴으로써 클럭 당 실행되는 명령어의 수를 증가시킴..기능 유니트를 더 작은 파이프라인 단계로 세분함으로써 클럭 사이클 시간을 단축시킴.단점.동시에 실행할 수 있는 명령어들의 수가 충분하지 않으면(=명령어 수준의 병렬성이 높지 않으면), 하드웨어의 이용률이 떨어진다..고속의 부품들로 구성되는 스위칭 메커니즘을 구현할 수 있어야 하는 어려움이 있다.4. 파이프라인 구조에서 데이터 전송 방법1) 비동기식 전송 방법 : 각 유니트들 간의 데이터 전송 동작이 직접 접속된 유니트들 사이에 주고받는 제어 신호 시스템에서 사용)- 장점 : 각 유니트들이 동작을 완료하는 즉시 다음 데이터를 받아서 처리할 수 있다.- 단점 : 1 유니트가 연산 처리를 완료하여도 앞 단계의 유니트가 더 느리다면 데이터를 보내줄 때까지 기다려야 한다. 2 다음 단계의 유니트가 연산 시간이 더 길다면, 연산을 완료한 후에도 데이터를 즉시 보내지 못하고 기다려야 하므로 새로운 입력 데이터를 받아서 처리하지 못하게 된다.(파이프라인을 이용하는 대부분의 시스템에서 사용)2) 동기식 전송 방법 : 모든 유니트들이 하나의 공통 클럭(파이프라인 클럭)에 의하여 동시에 연산을 수행한다. 각 유니트들 간에 임시 저장을 위한 레지스터(래치회로)가 삽입된다.- 단점 : 클럭의 주기는 가장 느린 유니트의 연산 시간과 같아져야 하기 때문에 연산 시간이 짧은 유니트들은 남는 시간동안 기다려야 한다.(→처리시간이 긴 유니트들의 연산을 세분화하여 비효율성을 줄인다. 그러나 부분연산으로 더 이상 나눌 수 없는 경우도 많기 때문에 속도향상에 한계가 있다.)5. 공유-기억장치 시스템(Shared-memory system)(=Tightly coupled system ; 밀결합 구조)주기억장치가 어느 한 프로세서에 속해있지 않고 모든 프로세서들에 의해 공유되는 시스템으로 각 프로세서는 특수 프로그램을 저장하고 있는 적은 용량의 지역기억장치를 별도로 가질 수는 있으나, 운영체제와 사용자 프로그램 및 데이터들은 모두 공유 기억장치에 저장된다.- 장점 : 1 별도의 프로세서간 데이터 교환 메커니즘이 필요하지 않다. 2 프로세서 이용률을 극대화시킬 수 있어 시스템 효율을 높일 수 있다.- 단점 : 1 경합으로 인한 지연 시간이 길어질 수 있다. 2 두 개 이상의 프로세서들이 공유자원을 동시에 사용하고자 하는 경우 충돌이 발생한다.1) 충돌 지연이 발생하는 이유 - 두 개 이상의 프로세서들이 공유자원을 동시에 사용하고자 하는 경우에 충돌이 발생하여 대기 상태에 들어가게 된다.2) 충돌 지연을 해결하는 방안 - 상호연결망의 고속화, 캐빙1 버스구조 : 한 개의 시스템 버스에 모든 시스템 요소(프로세서, 기억 장치, 입출력 장치 등)이 접속되는 구조- 장점 : 하드웨어가 매우 간단- 단점 : 버스 경합이 높아져서 지연시간이 길어진다.2 크로스바 스위치 : 프로세서의 수가 많은 시스템에서는 버스병목현상을 줄이기 위하여 크로스바 스위치와 같은 연결성이 높은 상호연결망 구조를 사용- 장점 : 프로세서들과 기억장치들 사이에 완전 연결성 제공- 단점 : 비용이 많이 들고 하드웨어가 복잡해진다.3 다단계 상호연결망 : 크로스바 스위치의 개념을 이용하면서도 하드웨어의 복잡성을 줄인 구조- 장점 : 크로스바 스위치에 비하여 하드웨어가 간단6. 기억장치 인터리빙MIMD형 병렬컴퓨터에서의 빈번한 기억장치 충돌로 인한 지연시간이 발생을 해결하기 위해 기억장치를 여러 개의 독립적인 모듈들로 나누고 각 모듈에서 동시에 액세스 동작이 일어날 수 있도록 한 방식- 하위 인터리빙, 상위 인터리빙, 혼합 인터리빙의 세 가지 구성 방법들이 있다.- 장점 : m개의 모듈로 구성된 메모리에서는 m개의 연속된 명령어가 동시에 fetch 가능- 단점 : 명령어와 데이터가 각 모듈 내에서 순차적으로 저장되어 있는 경우 특정 기억장치 모듈로 액세스들이 집중됨으로써 액세스의 동시성이 감소하게 된다.8. 상호 배타 메커니즘 방식1) 버스 잠금 방식 : 임의의 프로세서가 버스에 접속된 공유자원을 사용하는 동안 버스를 독점하는 방식- 장점 : 1 공유변수 사용 불필요 2 사용방식 간단 3 버스 경합이 발생하지 않은 임계 영역의 실행시간이 짧다.- 단점 : 임계영역을 실행하는 동안 대기해야 하므로 전체 시스템 성능이 저하된다.2) 반복 검사 방식 : 공유변수가 2진수 값을 가지는 잠금 변수로 사용된다.- 장점 : 어떤 프로세서가 공유자원을 사용하는 동안에도 다른 프로세서들이 버스를 사용할 시스템 동작을 계속할 수 있다.- 단점 : 1 버스 경합으로 인한 지연시간이 길어져 시스템 성능이 저하된다. 2 소프트웨어의 오버헤드 때문에 전체 프로그램 식 : 정수값과 리스트로 구성된 공유변수가 레코드형 변수로 정의되고, 두 가지 원자 연산인 P연산과 V연산에 의해 액세스된다.- 장점 : 1 반복 검사과정이 없으므로 버스 교통량이 높아지지 않는다. 2 버스 잠금도 없기 때문에 다른 공유 자원의 사용도 가능하다.- 단점 : 1 소프트웨어 오버헤드가 크다. 2 V연산에서 wakeup 신호 발생을 위한 별도의 하드웨어가 필요하다.4) Full/Empty 플래그를 이용한 방식 : 각 공유변수가 자신의 상태를 알려주는 플래그를 k지고 있다.(데이터 의존성이 존재하는 경우에 데이터를 교환하는 두 프로세서들 간의 관계를 공급자-소비자 관계라고 한다.)- 장점 : 소비자 프로세서가 공유 변수를 사용할 시점보다 먼저 그 us수가 전송되는 경우 즉시 변수를 인출하여 사용 가능하다.- 단점 : 소비자 프로세서가 공유 변수를 원하는 시점까지 그 변수가 전송되지 않은 경우 소비자 프로세서는 변수가 도착할 때까지 대기 상태에 들어간다.5) Fetch-and-Add 명령어를 이용한 방식 : 두 개 이상의 프로세서들이 기억장치에 저장된 공유 변수를 액세스하거나 수정하는 경우에 발생하는 동기화 문제를 Fetch-and-Add(V,e)라는 특수한 명령어를 이용하여 해결한다.- 장점 : 스위칭 소자의 하드웨어가 동일한 기억장소에 대한 동시 액세스들을 직렬화시켜줌- 단점 : 스위칭 소자의 하드우어가 복잡해져서 지연 시간이 길어지고 비용이 높아진다.9. 버스 중재 방식1) 병렬 중재 방식 : 각 버스 마스터가 독립적인 버스 요구 신호선을 가지고 있으며, 이들이 모두 중재 회로로 입력되는 방식으로 버스 마스터와 같은 수의 버스 요구선 및 승인 신호선이 필요하다.- 1 중앙집중식, 고정 우선순위 방식 2 분산식, 고정 우선순위 방식 3 가변 우선순위 방식으로 분류2) 직렬 중재 방식 : 버스 요구와 승인 신호선이 각각 한 개씩만 있으며, 각 신호선이 버스 마스터들 간에 직렬로 접속되는 방식으로 접속되는 순서는 마스터들의 우선순위에 다라 결정된다. 이한다.
교육조직관리론{목 차1. 교육조직관리이론2. 교육조직관리기법1) 고전적 관리론2) 인간 관계론3) 행동과학이론1) Gantt 차트2) 과업평가검토기법3) 목표관리기법4) 정보관리체제5) 예산편성기법1. 교육조직관리이론1) 고전적 관리론Taylor의 과학적 관리론, 관리과정론, 관료제론에 대해 살펴본다.(1) 과학적 관리론(테일러주의( Taylorism))Taylor가 과학적 관리론에 크게 공헌을 하여 이를 테일러주의( Taylorism)라고도 부른다. 이것은 18세기 급격한 산업혁명의 진행과 더불어 관리상에도 과학을 이용하여야 한다고 하여 시작되었다.Taylor의 과학적 관리인 4가지 원리를 살펴보면 먼저 1근로자의 관리를 위해서 진정한 과학을 발전시켜야 하고, 2노동자를 과학적으로 선발하며, 3노동자를 교육하여 능력 계발해야 하고, 4관리자는 노동자가 과학적 원리에 맞추어 일할 수 있도록 유지해야 한다고 하였다. 과학적 관리론은 능률과 생산 그리고 이윤추구를 기본이념으로 인간을 가능한한 최선의 방법으로 생산과정을 활용하는 기술과 지식체계를 확립하는 큰 공헌을 했다. 그러나 인간의 성질, 전통, 개성, 잠재력과 상호간의 심리적 정서적인면을 도외시하고 인간을 기계로만 보려고한다는 문제로 비판을 받아왔다.교육관리에서의 과학적 관리론은 1910년경 미국의 비능률적인 학교관리에 대해 비판을 받으면서, Spaulding(1910)과 Bobbitt(1913: 7-96)은 교육의 취약점은 교육행정의 비능률이라고 보고, 학교행정에 Taylor의 과학적 관리를 적용할 것을 주장했다.그러나 과학적 관리론은 인간을 합리적인 기계로 전환하여 가시적인 생산성을 높이고자 하였으나, 이러한 것은 교육의 유일한 목표가 될 수는 없었으며, 교사들은 기계와는 달리 개인차를 가지고 있어 교육행정에서 교사의 과업을 일률적으로 표준화 하는 것도 비현실적이다.과학적 관리론을 도입하는 데에는 많은 문제점을 내포하고 있음에도 불구하고 교육행정에 주는 시사점 또한 많다고 볼 수 있다. 그러므로 이제는 교 제기되고 있다.(2) 관리과정론Fayol의 행정과정론 : 행정에서 관리과정을 최초로 주장했으며, 행정에 관한 과학적 접근을 일종의 순환적 과정 즉 기획, 조직, 명령, 조정, 통제 다섯가지로 제시하였다.Gulick의 행정과정론 : 행정의 과학화에 Urwick와 함께 큰 공헌을 했으며, Fayol의 다섯가지 행정 이론을 기획, 조직, 인사, 지시, 조정, 보고, 예산편성 일곱 가지로 확대시켰다. 이과정의 머리글자를 따서 POSDCoRB이라는 용어로 정리하였다.Sears : 행정과정론을 교육행정에 처음으로 도입한 사람이며, Fayol의 행정과정론을 그대로 받아들여 교육행정의 과정을 기획, 조직, 지시, 조정, 통제로 보았으며 다만, 명령을 지시로 바뀌었을뿐이다.1955년 미국 교육행정가연합회 : 교육행정의 과정을 기획 배분 자극 조정 평가등으로 보아 좀더 부드럽게 용어를 표현했다.Gregg(1947 : 152) : 기획, 조직, 의사소통, 영향, 조정, 평가의 7단계로 제시하여 교육행정의 상호 작용적인 측면을 강조하였다.(3) 관료제론관료제의 개념은 간단히 정의하기가 그리 쉽지 않으므로 Weber의 합리적인 구조로서의 관료제를 살펴보고자 한다. Weber는 조직체가 갖게되는 권위의 유형을 1카리스마적인 권위, 2전통적 권위, 3합리적 합법적 권위 세가지로 나누어 지적하였다.특히 합리적 합법적 권위를 바탕으로 이상형의 관료제 특징을 다음과 같이 일곱 가지로 들고 있다.첫째, 조직의 정규활동은 공식상의 직무로서 배분된다.둘째, 직무의 조직은 계층제의 원리에 따른다.셋째, 직무의 수행은 규칙에 의해 통제를 받는다.넷째, 직무의 수행은 공식적이고 비정의적인 정신에 입각한다.다섯째, 직원의 선발은 전문적 자격에 의해 선박되고 임용된다.여섯 번째, 직원의 규정에 의해서만 해직되며, 언제나 사임할 수 있는 자유를 가진다.일곱 번째, 직원의 보수는 계층제의 직위에 위해서 지급되며, 승진은 경력이나 실적에 의해 결정된다.Hoy와 Miskel(1987: 112-113)은 분업과 른 역기능과 순기능을 아래와 같이 제시하였다.{역기능관료제의 기능순기능권태분업과 전문화전문성사기의 저하비정의성합리성의사소통의 저해권한의 위계성엄격한 순응 조정경직성과 본말전도규칙과 규정계속성과 통일업적과 연공간의 갈등경력지향성유인체제따라서 학교조직을 관리하는 데에 있어 관료제의 모형을 채택하는 것은 필연적인 일이다. 그러나 앞서 지적한 역기능을 고려하여 신중을 기해야 한다.2) 인간 관계론인간관계론은 Taylor, Fayol, Weber 등의 고전적 이론에 대한 비판. 즉 인간의 개성이나 잠재능력에 대한 고려보다는 인간을 기계화하여 사회적, 심리적, 정서적인 측면을 무시하는 고전적 이론 때문에 인간관계론의 필요성이 대두되었다.(1) Hawthorne실험이 실험은 Mayo와 Roethlisberger는 시카고 교외에 있는 서부전기회사에서 1924년부터 1932년까지 8년 동안 조직내의 인간적 요인의 변화에 따라서 생산성이 어떻게 달라지는가를 실험 연구한 것이다. 이 실험은 1조명실험, 2전화계전기, 3조립실험, 4건반배선조립 관찰실험 등이다. Hawthorne실험의 결과는 물리적 작업조건보다는 인간의 사회적, 심리적, 요인의 중요성을 일깨워 주었다.그러나 인간관계론 또한 비판이 없는 것은 아니다. 조직내의 인간적 측면만 지나치게 집착하여 조직의 구조적인 측면과 생산성 제고측면을 경시하였다. 또한 조직을 폐쇄체제로 보아 환경과의 관계를 다루지 못했으며, 조직의 중요한 경영상의 문제를 다루지 못하고 사소한 반응만 다루었다.(2) 인간관계론 학자교육행정에서의 인간관계론은 교육행정의 민주화에 크게 공헌하였다. 민주교육, 민주교육행정, 민주적 장학 등의 용어를 강조하는 계기를 마련하였다. 교육행정에 인간관계론을 도입한 학자에는 Koopman, Yauch, Moehlman, Griffths, 등이 있다.1Koopman(1943: 7-12) : 교육행정의 민주화를 위해 교육의 사회적책임규명, 민주적 지도성의 개념규정, 조직형태의 민주화, 모든 사람들의 적극적인 참여 교사의 수평적 관계여야 하며, 학교행정에서는 교사가 참여해야 한다고 제시하였다.3Moehlman(1951: 9) : 교육행정은 교수의 목표달성을 위한 수단이므로 교육과정의 실현을 위한 봉사활동이 되어야 한다고 주장했다.4Griffths(1956) : 인간관계란 상호존중, 호의 인간의 권위와 가치에 대한 굳은 신념을 바탕으로 성립되는 것이라고 주장했다.3) 행동과학이론과학적 관리론과 인간관계론적 한계를 극복하기 위해서 성립된 이론이며, Barnard와 Simon의 공헌으로 행정에 대한 행동과학적 접근이 이루어졌다.1 Barnard : 「행정의 기능」(1938)을 썼다. 행동과학적 접근이 처음으로 주장했으며, 공식조직내의 비공식조직을 지적하고, 효과성과 효율성의 개념으로 조직의 목표와 개인의 만족을 상호관련 시켰으며, 행정책임자의 기능과 역할수행 방법을 연구한 것이 그의 큰 공헌이라 할 수 있다.2 Simon : 「행정행위론」(1957)을 썼다. Barnard의 이론을 더욱 확대하여 발전시켰으며, 행정에서는 최적의 대안보다는 제한된 합리성으로 만족스런 대안을 추구하는 행정적 인간이 효과적이라고 주장하였다.Barnard와 Simon이래 많은 학자들이 행정에 관심을 가지고 이론의 체계화에 노력하였다. 당시 교육행정 분야에서의 이론화 경향을 신운동이라고 불렀다. 이에 공헌한 학자들은 Griffths, Getzels, Guba, Campbell, Gregg 등이며, 이들의 대표적인 개념은 조직의 현실적 개념, 공식조직과 비공식조직간의 관계, 체제이론, 역할이론, 개인과 조직의 통합, 경제적, 사회적, 상징적 보상에 의한 동기부여 등이다.2. 교육조직관리기법교육을 효과적이고 효율적으로 달성하기 위하여 일반 경영조직에서 개발된 여러 가지 관리기법들이 있다. 그 중에서 교육경영에도 이용가능한 관리기법들은 Gantt 차트, 과업평가검토기법, 목표관리기법, 정보관리체제, 예산편성기법, 조직개발기법등이 있다. 아래에서 이에 대해 자세히 살펴보고자 한다.1) Gantt 차트생산과정에서 기계이 간편하다.단점·상황의 변황에 대한 변경이 어렵다.·처리과정의 문제점이 명확하게 드러나지 않는다.·총소요시간을 예측할 수 없다.2) 과업평가검토기법(PERT : Program Evaluation and Review Technique)과업의 수행과정을 도표화하여 합리적이고 체계적으로 수행하도록 하는 방법이다. 구체적인 작업활동인 활동(activity)과 이 활동을 구별해주는 시점인 단계(event)로 이루어진다. 도표에서는 활동은 화살표로, 단계는 둥근 원으로 표시한다. 학교의 교육계획, 행사계획에 적절히 활용하면 교육조직의 효율성을 향상시킬 수 있다.{장점·사건에 문제점을 예측할 수 있다.·실정에 맞는 계획을 선택할 수 있다.·계획의 입안자, 집행자, 감독자가 모두 참여할 수 있다.·계획을 수시로 보완, 조정, 수정할 수 있다.·시간과 비용을 절감(Gantt 차트보다 시간: 20∼30%, 비용: 15%)할 수 있다.단점·계획에 필요한 모든 자료를 세밀하게 검토하여야 한다.·관계되는 사람들 전원이 참가와 책임을 져야 한다.·효과적인 계획을 위해 고도의 훈련을 쌓아야 한다.3) 목표관리기법(MBO : Management by Objectives)구성원의 참여를 통해 활동목표를 명료화, 체계화하여 관리의 효율성을 높이는 관리기법이다.{장점·학교교육활동을 학교교육의 목표에 집중시킴으로써 교육의 효과성과 효율성을 높일 수 있다.·교직원들의 참여로 인한 사기와 직무만족을 높일 수 있다.·학교조직의 관료화를 방지하여 교직의 전문성을 높일 수 있다.단점·교직원의 참여는 업무부담의 가중을 초래하여 불만의 원인이 될 수 있다.·교육적 성과의 계량적인 측정에 치우쳐 교육을 오도한 위험성도 있다.·교육은 과정도 중요함에도 불구하고 목표 달성에 집착하여 부작용을 초래할 수 있다.4) 정보관리체제(MIS : Management Information System)의사결정자가 합리적인 결정을 내릴 수 있도록 필요한 정보를 즉각적으로 제공하는 체제이며, 정보의 수집, 분류, 저장, 인출,
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