Computer 기초 - 컴퓨터 시스템 개요

1. 컴퓨터 시스템의 구성

컴퓨터 시스템은 크게 하드웨어(HW)와 소프트웨어(SW)로 구성됩니다.

• 하드웨어 (Hardware): 컴퓨터의 물리적 부품을 의미하며, CPU, 메모리, 저장 장치(Storage), 네트워크 등으로 이루어집니다.
• 소프트웨어 (Software): 컴퓨터의 동작을 제어하고 다양한 작업을 수행하게 하는 프로그램을 의미합니다. 대표적으로 운영체제(OS)와 여러 응용 프로그램들이 있습니다.

컴퓨터의 하드웨어와 소프트웨어는 서로 밀접하게 작동하며, 컴퓨터가 다양한 작업을 수행할 수 있도록 합니다.

2. 폰 노이만 구조 (Von Neumann Architecture)

현대 컴퓨터 시스템의 기본 설계 원칙은 폰 노이만 구조에 기반하고 있습니다.

폰 노이만 구조는 다음과 같은 주요 특징을 가집니다.

• 구성 요소: CPU, 메모리, 프로그램으로 구성됩니다.
• 메모리 저장: 프로그램과 데이터가 메모리에 저장됩니다.
  • 프로그램이 메모리에 저장된 후 CPU가 하나씩 꺼내어 연산을 수행합니다.

• 폰 노이만 구조 이전: 초기 컴퓨터는 작업 변경 시 스위치를 설치하고 전선을 재배치하여 데이터를 전송하고 신호를 처리해야 했습니다.
• 폰 노이만 구조 이후: 소프트웨어만 변경하면 다른 작업을 수행할 수 있게 되어, 컴퓨터의 유연성이 크게 향상되었습니다.

3. CPU (중앙처리장치, Central Processor Unit)

CPU는 컴퓨터 시스템에서 가장 중요한 장치로, 주로 연산과 제어 기능을 수행합니다.

• 연산 (Arithmetic Logic Unit, ALU): 산술 연산(Arithmetic Operation)과 논리 연산(Logic Operation)을 담당합니다.
• 제어 (Control Device): 입출력 장치(IO Device), 메모리, ALU의 동작을 제어합니다.

CPU는 컴퓨터 시스템의 두뇌와 같은 역할을 하며, 다양한 연산과 제어를 통해 프로그램을 수행합니다.

4. Memory (메모리, 기억 장치)

메모리는 프로그램 코드와 데이터를 저장하는 장치입니다.

메모리는 내부 기억장치와 외부 기억장치로 나눌 수 있습니다.

• 내부 기억장치 (주기억장치): CPU 내에 위치한 레지스터(Register)와 캐시(Cache Memory), 그리고 DRAM과 같은 메모리가 포함됩니다. 예를 들어, RAM (DDR4 등)이 여기에 해당합니다.
• 외부 기억장치 (보조기억장치): SSD, HDD와 같은 장치들이 여기에 포함됩니다.

메모리는 CPU가 필요로 하는 데이터와 명령어를 저장하여, CPU가 이를 즉시 사용할 수 있도록 합니다.

5. IO Devices (입출력 장치)

입출력 장치는 컴퓨터 시스템의 입력과 출력을 담당하는 장치입니다.

• 입력 장치: 마우스, 키보드, 터치패드 등 사용자의 입력을 컴퓨터로 전달하는 장치들입니다.
• 출력 장치: 모니터, 프린터, 스피커 등 컴퓨터의 연산 결과나 정보를 사용자에게 출력하는 장치들입니다.

입출력 장치는 컴퓨터와 사용자가 상호작용할 수 있도록 하는 중요한 구성 요소입니다.

6. Bus (버스)

버스는 컴퓨터의 CPU, 메모리, IO 장치들을 연결해주는 통로 역할을 하는 장치입니다.

• CPU, 메모리, IO 장치 간의 데이터 전송을 담당하며, 각 장치들 간의 원활한 소통을 가능하게 합니다.
• 개별적인 IO 장치들을 연결하고 데이터를 송수신하여 시스템의 일관성을 유지하는 중요한 역할을 합니다.

System Bus는 메인보드 상에서 CPU와 각 장치들을 연결해주며, 컴퓨터 시스템의 핵심적인 데이터 전송 통로로 사용됩니다.

마무리

이번 포스팅에서는 컴퓨터 시스템의 기본 구성과 그 원리를 이해하기 위해 컴퓨터의 하드웨어와 소프트웨어, 그리고 폰 노이만 구조에 대해 살펴보았습니다.

• 컴퓨터의 각 구성 요소들은 유기적으로 연결되어 있으며, 이러한 구조가 현대 컴퓨터의 유연성과 강력함을 가능하게 합니다.
• 특히, 폰 노이만 구조는 프로그램과 데이터를 메모리에 저장하고 CPU가 이를 순차적으로 처리할 수 있도록 함으로써, 컴퓨터가 다양한 작업을 소프트웨어만으로도 변경하여 수행할 수 있게 해줍니다.

다음 포스팅에서는 컴퓨터 시스템의 기초 단위인 비트와 논리 게이트에 대해 다루어 보겠습니다.