컴퓨터구조 - 컴퓨터를 구성하는 요소

Leezi·2023년 2월 18일

컴퓨터구조

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컴퓨터를 구성하는 핵심요소에는 CPU(중앙처리장치), 메모리(주기억장치), 보조기억장치, 입출력 장치 4가지로 구성되어 있습니다.
이 4가지 요소의 역할을 이해하고 있으면 컴퓨터 작동 원리를 대부분 알 수 있습니다.

컴퓨터 구조 - 메인보드

① 가장 큰 사각형은 메인보드입니다.
② 메인보드 안에 시스템 버스(양방향 수직 화살표)가 있습니다.
③ CPU 내부에는 ALU(산술논리연산장치), 제어장치와 여러 레지스터가 있습니다. CPU는 메인보드 내 시스템 버스와 연결되어 있습니다.
④ 메모리는 메인보드 내 시스템 버스와 연결되어 있습니다.
⑤ 보조기억장치는 메인보드 내 시스템 버스와 연결되어 있습니다.
⑥ 모니터, 키보드, 마우스 등은 메인보드 내 시스템 버스와 연결되어 있고, 이들을 입출력장치라고 부릅니다.

CPU(중앙처리장치, Center Processing Unit)

CPU는 컴퓨터 두뇌로, 메모리에 저장된 명령어를 읽고, 해설하고 실행하는 역할을 합니다.

CPU 구성요소

1. ALU(산술논리연산장치)

계산기. 덧셈, 뺄셈 같은 두 숫자의 산술연산과 배타적 논리합, 논리곱, 논리합 같은 논리연산을 계산하는 디지털 회로입니다.

2. 레지스터(Register)

CPU가 요청을 처리하는 데 필요한 데이터를 일시적으로 저장하는 기억장치입니다.

3. 제어장치(CU, Control Unit)

제어 신호(control signal)를 통해서 명령어의 조작을 지시하는 장치입니다.

명령어 수행 과정

명령어 읽기
- 제어 장치를 통해서 메모리에 저장된 명령어를 읽어옵니다. 메모리로부터 읽어온 명령어는 레지스터(Register)라는 CPU 내부의 기억장소에 저장됩니다.
명령어 해석(Decode Instruction)
- 레지스터에 저장된 명령어는 제어장치를 통해서 명령어를 해석한 다음 저장된 데이터가 필요하다고 판단하면 추가적으로 메모리를 읽어 데이터를 가져와 레지스터에 저장합니다.
명령어 실행 (Decode Instruction & (Execute Instruction)
- 레지스터에 저장된 데이터를 이용해서 ALU에서 산술 연산을 수행한다.
결과 기록(Write Back)
- 계산한 결과값은 레지스터에 저장되었다가 저장하는 추가 명령어에 의해 메모리에 계산된 결과값을 저장합니다.

메모리(주기억장치, main Memory)

컴퓨터가 이해하는 정보로는 명령어와 데이터가 있습니다.

명령어 : 데이터를 움직이고 컴퓨터를 작동시키는 정보
데이터 : 컴퓨터가 이해하는 정적 정보(숫자, 문자, 이미지, 동영상 등)

메모리는 현재 실행되는 프로그램의 명령어와 데이터를 저장하는 요소입니다.
메모리 주소를 사용하면 메모리 내에 저장된 값에 빠르고 효율적으로 접근 할 수 있습니다.
메모리 구조

주기억장치에는 크게 RAM(Random Access Memory)와 ROM(Read Only Memory) 두가지가 있는데 메모리는 일반적으로 RAM을 지칭한다.

보조기억 장치(secondary Storage)

보조기억장치는 물리적인 디스크가 연결되어 있는 기억장치입니다. 주 기억장치보다는 느리지만 컴퓨터 전원을 끄더라도 저장된 데이터가 사라지지 않고 영구적으로 보관할 수 있는 장치입니다.

대표적인 보조기억장치는 HDD, SSD, USB메모리, DVD, CD-ROM 같은 것들이 있습니다.

메모리가 현재 '실행되는'프로그램을 저장한다면 보조기억장치는 '보관할'프로그램을 저장한다고 생각해도 좋습니다.

입출력장치 (I/O device)

입출력장치는 마이크,스피커, 프린터, 마우스, 키보드 처럼 컴퓨터 외부에 연결되어 컴퓨터 내부와 정보를 교환하는 장치를 의미합니다.

메인보드와 시스템버스

메인보드(MainBoard, MotherBoard, M/B)는 컴퓨터의 부품들을 판에 부착할 수 있는 슬롯과 연결단자가 있어서 각 부품에 전원을 공급하고 신호를 주고 받는 통로를 담당합니다.
시스템 버스는 '하드웨어 구성 요소를 물리적으로 연결하는 선'으로 각 구성 요소가 다른 구성 요소로 데이터를 보낼 수 있도록 통로 입니다. 용도에 따라 데이터 버스, 주소 버스, 제어 버스로 나누어집니다.