컴퓨터의 구성

Dayon·2023년 1월 13일

CS공부

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컴퓨터 아키텍처, 하드웨어와 소프트웨어를 포함하는 시스템 전체의 설계방식

컴퓨터 구조는 크게 하드웨어와 소프트웨어로 나뉜다.

하드웨어는 컴퓨터를 구성하는 기계적 장치를 말하고, 소프트웨어는 하드웨어의 동작을 지시하고 제어하는 명령어 집합을 일컫는다.

컴퓨터의 주요 구성요소 5가지는 중앙처리장치(CPU), 입력장치, 출력장치, 기억장치, 시스템버스 이다.

CPU (Central Processing Unit)는 인간으로 따지면 두뇌의 역할을 하는 곳으로, 모든 컴퓨터의 작동이 CPU의 제어를 받음
‘프로그램 실행’ 과 ‘데이터 처리’ 라는 중추적인 기능의 수행을 당담

주기억장치에서 프로그램 명령어와 데이터를 읽어와 처리하고 명령어의 수행 순서를 제어함
중앙처리장치는 비교와 연산을 담당하는 산술논리연산장치(ALU)와 명령어의 해석과 실행을 담당하는 제어장치, 속도가 빠른 데이터 기억장소인 레지스터로 구성되어있음
프로세서, 처리기, 마이크로프로세서 라고도 함
마이크로프로세서는 CPU를 직접회로 형태로 만든 물리적 구성요소

주기억장치와 보조기억장치로 나뉜다. 프로그램 명령어, 데이터, 연산의 중간 결과를 저장하는 장치

1. 주기억장치 (메인 메모리)

2. 보조기억장치

CPU는 해당 장치 제어기를 통해 동작 제어한다.

I/O 장치 제어기

CPU로부터 I/O 명령을 받아서, 해당 I/O 장치를 제어하고, 데이터를 이동함으로써 명령을 수행하는 전자회로 장치

CPU와 I/O 장치 제어기 내부의 레지스터(상태, 데이터 레지스터) 들이 시스템 버스를 통해 연결

입력 장치 : 컴퓨터 내부로 자료를 입력하는 장치

출력 장치 : 컴퓨터에서 외부로 표현하는 장치

기계어는 명령어로 프로그램 코드를 말함, 2진 비트들로 구성
어셈블리 언어는 고급언어와 기계어 사이의 중간언어로 니모닉스를 사용함
고급언어는 C, JAVA 등 영문자 숫자로 구성되어 사람이 이해하기 쉬운 언어이며 컴파일러 또는 인터프리터를 이용해 기계어로 번역한다.

하드웨어 구성 요소를 물리적으로 연결하는 선으로 전기적 신호선의 묶음을 의미함

각 구성요소가 다른 구성요소로 데이터와 명령 제어신호를 보낼 수 있도록 통로 역할을 하며, 용도에 따라 데이터 버스, 주소 버스, 제어 버스로 구성됨

CPU가 주기억장치 또는 입출력장치 들로 주소를 보내는 주소 신호선들의 통로
단방향 버스 → CPU에서만 주소 생성
주소 선의 수는 CPU와 접속 될 수 있는 최대 기억장치 용량을 결정 예를 들어, 주소 버스의 비트수가 8비트라면 최대 2^8 = 256개의 기억 장소들의 주소지정 가능

CPU 와 기타 장치 사이에서 데이터를 전달하는 통로
기억장치와 입출력장치의 명령어와 데이터를 중앙처리장치로 보내거나, CPU의 연산 결과를 기억장치와 입출력장치로 보내는 '양방향' 버스 이다.
데이터 선의 수는 CPU가 한번에 전송할 수 있는 비트 수 결정
예를 들어 데이터 버스 폭이 32비트이면 CPU와 기억장치 간의 데이터 전송은 한 번에 32비트씩 가능

제어 버스는 CPU가 기억장치나 입출력장치에 제어 신호를 전달하는 통로
(주소 버스와 데이터 버스는 모든 장치에 공유되기 때문에 이를 제어할 수단이 필요함)
제어 신호 종류 : 기억장치 읽기 및 쓰기, I/O의 읽기 및 쓰기, 버스 제어 요청 및 승인, 인터럽트 요청 및 승인, 클락, 리셋 등
제어 버스의 신호선의 방향은 신호에 따라 다름 (일반적으로 단방향이 많다)