[컴퓨터구조] 개요

‘혼자 공부하는 컴퓨터구조+운영체제 - 강민철’ 책을 참고하여 작성한 포스트입니다.

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컴퓨터 구조를 이해하고 있어야 문제 해결의 실마리를 다양하게 찾을 수 있고,
문법만으로는 알기 어려운 성능/용량/비용 등을 고려하며 개발이 가능하다!

컴퓨터 구조 지식은 크게 1. 컴퓨터가 이해하는 정보, 2. 컴퓨터의 네 가지 핵심 부품 으로 나눌 수 있다.

컴퓨터가 이해하는 정보

• 컴퓨터는 0과 1로 표현된 정보만을 이해하며, 이 정보에는 ‘데이터’와 ‘명령어’가 있다.

데이터(data)

• 컴퓨터가 이해하는 정적인 정보

명령어(instruction)

• 데이터를 움직이고 컴퓨터를 작동시키는 정보
• 컴퓨터 프로그램을 ‘명령어들의 모음’ 으로 볼 수 있다.

컴퓨터의 4가지 핵심 부품

• 중앙처리장치(CPU, central processing unit), 주기억장치(메모리, main memory), 보조기억장치(secondary storage), 입출력장치(input/output(I/O) device) 가 있다.

주기억장치에는 크게 RAM(random access memory), ROM(read only memory)가 있는데, 메모리는 보통 RAM을 지칭한다.

메모리

• 현재 실행되는 프로그램의 명령어와 데이터를 저장하는 부품이다.
• 프로그램이 실행되려면 반드시 메모리에 저장되어 있어야 한다.
• 메모리에 저장된 값에 빠르고 효율적으로 접근하기 위해 주소(address) 개념이 사용된다.

CPU

• 메모리에 저장된 명령어를 읽어 들이고, 그 명령어를 해석하고 실행하는 부품이다.
• CPU 내부 구성 요소 중 중요한 세 가지는,
  • 산술논리연산장치(ALU, arithmetic logic unit)
    • 컴퓨터 내부의 대부분의 계산을 수행한다
  • 레지스터(register)
    • CPU 내부의 작은 임시 저장 장치로, 프로그램을 실행하는 데 필요한 값들을 임시로 저장한다.
    • 여러 레지스터가 존재하고 각기 다른 역할을 한다.
  • 제어장치(CU, control unit)
    • 제어 신호(control signal)라는 전기 신호를 내보내고 명령어를 해석하는 장치이다.
    • 제어 신호를 통해 부품들을 관리하고 작동시킨다.

보조기억장치

• 메모리는 가격이 비싸 저장 용량이 적고, 전원이 꺼지면 저장된 내용을 잃는다.
• 메모리의 단점을 보완하기 위한 저장 장치가 보조기억장치다.

입출력장치

• 컴퓨터 외부에 연결되어 컴퓨터 내부와 정보를 교환할 수 있는 부품

메인보드와 시스템 버스

• 위 네가지 핵심 부품들은 모두 메인 보드(main board)라는 판에 연결된다. 마더 보드라고도 불린다.
• 메인 보드 내부의 버스(bus)라는 통로를 통해 서로 정보를 주고 받는다.
• 네 핵심 부품을 연결하는 가장 중요한 버스는 시스템 버스(system bus)이다.
• 시스템 버스는 주소 버스(address bus), 데이터 버스(data bus), 제어 버스(control bus)로 구성 되어 있다.
• 말 그대로 각각 주소, 데이터와 명령어, 제어 신호를 주고 받는 통로이다.
• 예를 들어 CPU가 메모리를 읽을 때 제어 버스를 통해 메모리를 읽는 다는 제어 신호를 보내고, 동시에 읽고자 하는 주소를 주소 버스를 통해 보낸다.
• 그러면 메모리는 데이터 버스를 통해 CPU가 원하는 데이터를 CPU로 보낸다.

정리

• 컴퓨터가 이해하는 정보에는 데이터와 명령어가 있다
• 메모리는 현재 실행되는 프로그램의 명령어와 데이터를 저장하는 부품
• CPU는 메모리에 저장된 명령어를 읽어들이고, 해석하고, 실행하는 부품
• 보조기억장치는 전원이 꺼져도 보관할 프로그램을 저장하는 부품
• 입출력장치는 컴퓨터 외부에 연결되어 컴퓨터 내부와 정보를 교환할 수 있는 부품
• 시스템 버스는 컴퓨터의 네 가지 핵심 부품들이 서로 정보를 주고받는 통로