[CA] 컴퓨터 시스템 개요

최율·2022년 10월 28일
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ComputerArchitecture

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컴퓨터의 기본 구성

  • 컴퓨터는 기본적으로 하드웨어와 소프트웨어로 이뤄져있다.
    • 하드웨어
      • 정보, 데이터의 전송 및 처리가 실제로 일어나는 물리적인 실체
    • 소프트웨어
      • 정의: 컴퓨터가 일을 처리하기 위해 컴퓨터가 이해할 수 있는 언어로 작성한 명령어들의 집합
      • 종류
        • 시스템 소프트웨어
          • 컴퓨터의 하드웨어를 제어하는 소프트웨어
          • 응용 소프트웨어를 실행하기 위한 플랫폼 역할을 하는 소프트웨어
        • 응용 소프트웨어(APP)

컴퓨터 시스템의 개념적 구성

  • 다음과 같은 구성 요소로 컴퓨터 시스템은 이루어져있다.
    • 입력
      • 특정 문제의 데이터 값의 입력을 의미
    • 프로세스
      • 입력으로부터 출력을 위한 컴퓨터 내 전반적인 연산을 의미함.
    • 저장
      • 프로세스 내에서 연산된 값을 일시적 혹은 지속적으로 기록하기 위한 절차
    • 출력
      • 입력받은 값에 대한 출력을 의미

컴퓨터 HW의 구성요소

  • 중앙처리장치(Central Processing Unit)
    • 프로세서
    • 연산장치 + 제어장치 + 레지스터 + CPU 내부 버스로 이루어짐.
    • 컴퓨터 시스템에 부착된 모든 장치의 동작을 제어하고 명령을 실행함
    • 메모리에서 명령어를 갖고 와서 그대로 실행하는 작업을 빠르게 반복함(Fetch and Execution)
  • 기억장치
    • 주 기억장치(RAM)
      • CPU 가까이 위치해서, CPU가 처리할 프로그램과 데이터를 일시적으로 저장
      • 전원 공급이 중단되면 내용이 휘발됨
    • 보조저장장치
      • 2차 기억장치로 읽기/쓰기 속도가 느리지만 저장 밀도가 높고 가격이 낮음
      • 영구적인 저장이 가능함.
    • ROM
      • Read-Only Memory로, 데이터를 읽을 수만 있는 비휘발성 메모리
      • 전원이 꺼졌을 때 없어지면 안되는 시스템 프로그램(부팅)을 회로에 기록

부팅이란?

  • 부팅
    • 보조기억장치에 저장된 OS(SW)를 주 메모리에 올리는 과정
    • 전원을 켰을 때, RAM은 비어있기 때문에 Operating System을 적재시켜줘야 한다.
    • ROM에 Bootloader라는 프로그램이 저장되어 있음(이를 펌웨어라고 칭함)
  • 부팅 과정
    1. 컴퓨터에 전원을 인가하면, ROM에 저장된 부트로더가 실행 됨.
    2. 부트로더가 보조저장장치에 있는 운영체제 커널을 찾아 RAM에 적재함.
    3. 부트로더는 제어권을 운영체제에 전달함.

시스템 버스

  • 컴퓨터 시스템 내에는 구성 요소들 간에 정보를 교환하는 통로가 필요함.
  • 이를 버스라 지칭, 버스는 실세계의 차량 도로에 비유할 수 있다.
  • 시스템 버스의 구성
    • 주소 버스
      • CPU가 외부로 주소 정보를 전송할 때 사용하는 신호 선들의 집합
        • 주소 버스의 비트 수에 따라서 최대 주소 지정값이 결정된다.
    • 데이터 버스
      • CPU가 기억장치 혹은 I/O 장치 간 데이터를 전송하기 위한 신호 선들의 집합
        • 데이터 버스의 폭에 따라서 CPU와 기억장치 간 데이터 교환의 최대 표현값이 결정된다.
    • 제어 버스
      • CPU가 시스템 내 각종 요소들의 동작 제어를 위한 신호 선들의 집합
        • 기억장치 읽기, 쓰기 신호
        • I/O 읽기, 쓰기 신호
        • 인터럽트, 버스 제어 신호 등
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