컴퓨터의 구성과 하드웨어
컴퓨터 시스템은 크개 하드웨어와 소프트웨어로 나눠진다.
- 하드웨어 : 컴퓨터를 구성하는 기계적 장치
- 소프트웨어 : 하드웨어의 동작을 지시하고 제어하는 명령어 집합
소프트웨어
소프트웨어는 운용체제와 응용 프로그램으로 나눌 수 있다.
- 시스템 소프트웨어 : 운영체제, 컴파일러
- 응용 소프트웨어 : 우리가 사용하는 어플리케이션들
하드웨어
하드웨어의 종류
주요 하드웨어로는 CPU, Memory, Storage, Network 등이 있다.
- CPU(중앙 처리 장치)
- Memory(기억장치) : RAM, ROM
- Storage(저장 장치) : SSD/HHD
- 입출력장치 : 마우스, 프린터
- 네트워크 등
컴퓨터의 주요 구성요소 3가지
하드웨어는 CPU, 기억장치, 입출력 장치로 구성되어있다. 이들은 시스템 버스로 연결되어 있으며, 시스템 버스는 데이터와 명령제어 신호를 각 장치로 실어나를 역할을 한다.
CPU
- CPU
- ALU : 연산
- 산술연산
- 논리연산
- Controller Unit : 제어
- 입출력장치, 메모리, ALU 동작 제어
- ALU : 연산
컴퓨터의 두뇌역할
주기억장치에서 프로그램 명령어와 데이터를 읽어와 처리하고 명령어의 수행 순서를 제어한다.
cpu는 비교와 연산을 담당하는 ALU(산술논리 연산 장치)와 명령어의 해석과 실행을 담당하는 Control Unit, 속도가 빠른 데어터 저장소인 레지스터로 구성되어있다.
Memory
- Memory : 코드와 데이터 저장하는 장치
- 프로그램과 프로그램 수행에 필요한 데이터 저장
- 주기억장치(내부기억장치) : 속도가 빠르고, 휘발성, 일시적 저장
- CPU내 레지스터, 캐쉬
- DRAM과 같음 메모리(RAM, DDR4)
- CPU내 레지스터, 캐쉬
- 보조기억장치(외부기억장치) : 속도가 느리고, 비휘발성, 영구저장
- SSD, HDD
프로그램, 데이터, 연산 중간 결과를 저장하는 장치
주기억장치와 보조기억장치로 나뉜다.
주기억 장치에는 RAM, ROM등이 있다. 실행중인 프로그램과 같은 프로그램에 필요한 데이터를 일시적으로 저장한다.
보조기억장치는 하드디스크 등을 말하며, 주기억장치에 비해 느리지만 많은 자료를 영구적으로 보관할 수 있다는 장점이 있다.
입출력장치
- IO Devices
- 입력장치: 마우스, 키보드, 터치패드 등
- 출력장치: 모디터, 프린터, 스피커 등
입력장치는 컴퓨터 내부로 데이터를 입려하는 장치로, 키보드, 마우스 등이 있다.
출력장치는 컴퓨터에서 외부로 표현하는 장치로, 프린터, 모니터, 스피커 등이 있다.
시스템 버스
하드웨어 구성요소를 물리적으로 연결하는 선
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데이터버스 :
- CPU와 기타 장치 사이에서 데이터를 전달
- 양방향
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주소버스 :
- 데이터를 정확히 실어나르기 위해 기억장치 주소를 정해주어야 함
- 주소버스는 CPU가 주기억장치나 입출력장치로 기억장치 주소를 전달하는 통로
- 단방향
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제어버스 :
- 주소버스와 데이터버스는 모든 장치에 공유되기 때문에 이를 제어할 수단이 필요
- 중앙처리장치가 기억장치나 입출력장치에 제어신호를 전달하는 통로
- 제어신호의 종류 : 기억장치 읽기 및 쓰기, 버스요청 및 승인, 인터럽트 요청 및 승인, 클락, 리셋 등
- 양방향(읽기와 쓰기 동작 모두 수행
폰노이만 구조 (현 컴퓨터 구조)
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폰노이만 구조는 CPU, Memory, 프로그램으로 구성
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Memory에 프로그램과 데이터가 저장
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하나씩 꺼내서 CPU-ALU로 연산
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폰노이만 구조 이전: 하드웨어의 구조를 바꿔야 했다. (컴퓨터는 다른 작업을 하려고 하면 스위치 설치, 전선 재배치를 하여 데이터전송 및 신호처리를 해야 했다).
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폰노이만 구조 이후: 소프트웨어만 교체하면 된다!
컴퓨터의 기본 동작
READ -> PROCESS -> WRITE
컴퓨터는 기본적으로 읽고, 처리하고, 저장하는 과정으로 동작한다.
이 과정을 진행하며 끊임없이 RAM(주기억장치)과 소통하는데, 이때 운영체제가 64bit라면, CPU는 RAM으로부터 데이터를 한번에 64bit씩 읽어온다.
참고자료
