이 글은 한빛미디어 출판사의 '혼자 공부하는 컴퓨터 구조+운영체제(강민철 저)'를 정리한 내용입니다.
1. 컴퓨터가 이해하는 정보
- 컴퓨터는 0과 1로 표현된 정보만을 이해할 수 있다
- 0과 1로 표현되는 정보에는 데이터와 명령어 2가지가 있다
1-1. 데이터와 명령어
- 데이터: 컴퓨터와 주고받는 정보, 컴퓨터에 저장된 정보, 컴퓨터가 이해하는 숫자, 문자, 이미지, 동영상과 같은 정적인 정보
- 명령어: 데이터를 움직이고 컴퓨터를 작동시키는 정보
데이터는 명령어를 위해 존재하는 일종의 재료
2. 컴퓨터의 4가지 핵심 부품
중앙처리장치 CPU, 주기억 장치 memory, 보조 기억장치, 입출력 장치
- 메모리(주기억 장치)에는 RAM과 ROM이 있다
- RAM(Random Access Memory): '메모리'라는 용어는 보통 이 램을 지칭
- ROM(Read Only Memory)
2-1. 메모리
- 현재 실행되는 프로그램의 명령어와 데이터를 저장하는 부품
- 즉, 프로그램이 실행되려면 반드시 메모리에 저장되어 있어야 한다
- 주소: 메모리에 저장된 값에 빠르고 효율적으로 접근하기 위해 사용
- 메모리는 전원이 꺼지면 저장된 내용이 날아감
2-2. CPU
- 한 마디로 컴퓨터의 두뇌
- 메모리에 저장된 명령어를 읽어들이고, 읽어 들인 명령어를 해석, 실행
- CPU의 구성 요소 중 제일 중요한 3가지는 산술논리연상장치 ALU, 레지스터, 제어장치
2-2-1. ALU
- 쉽게 말하면 계산기
- 계산만을 위해 존재하는 부품
- 컴퓨터 내부에서 수행되는 대부분의 계산은 ALU가 수행
2-2-2. 레지스터
- CPU 내부의 작은 임시 저장 장치
- 프로그램을 실행하는 데 필요한 값들 임시 저장
- CPU 안에는 여러 가지 레지스터가 존재하고 각기 다른 이름과 역할 가짐
2-2-3. 제어장치
- 제어 신호를 보내고 명령어를 해석하는 장치
- 제어 신호란 컴퓨터 부품들을 관리하고 작동시키기 위한 일종의 전기 신호
- CPU가 메모리에 저장된 값을 읽고 싶을 땐 메모리로 '메모리 읽기'라는 제어 신호 보냄
- CPU가 메모리에 어떤 값을 저장하고 싶으면 메모리로 '메모리 쓰기'라는 제어 신호 보냄
2-2-4. CPU가 작동하는 과정
- CPU의 제어장치는 1번지에 저장된 명령어를 읽기 위해 메모리에 '메모리 읽기' 제어 신호를 보냄
- 메모리는 해당 명령어를 CPU에게 건내주고, 이 명령어는 CPU의 레지스터에 저장
2-1. CPU의 제어장치는 이 명령어를 해석한 뒤 3번지와 4번지에 저장된 데이터가 필요하다고 판단
2-2. 제어장치는 3,4번지에 저장된 데이터를 읽기 위해 메모리에 '메모리 읽기' 제어 신호 보냄 - 메모리는 3,4번지의 데이터를 CPU에게 건내주고, 이 데이터는 CPU의 서로 다른 레지스터에 저장
3-1. ALU는 읽어들인 데이터로 연산 수행
3-2. 계산의 결과값은 레지스터에 저장 - 1번지 명령어 실행 끝.
- 제어장치는 2번지에 저장된 다음 명령어를 읽어 들이기 위해 메모리에 '메모리 읽기' 제어 신호 보냄
즉,
1. CPU는 메모리에 저장된 값을 읽어 들이고, 해석하고, 실행하는 장치
2. CPU 내부에는 ALU, 제어장치, 레지스터가 있다
3. ALU는 계산하는 장치, 레지스터는 임시 저장 장치, 제어장치는 제어 신호를 발생시키고 명령어를 해석하는 장치
2-3. 보조 기억 장치
- 메모리보다 크기가 크고 전원이 꺼져도 저장된 내용을 잃지 않는 메모리를 보조하는 저장 장치
- 하드 디스크, SSD, USB 메모리, DVD, CD-ROM과 같은 저장 장치가 보조 기억 장치의 일종
- 메모리는 '현재 실행되는' 프로그램을 저장, 보조 기억 장치는 '보관할' 프로그램을 저장
2-4. 입출력 장치
- 컴퓨터 외부에 연결되어 컴퓨터와 정보를 교환하는 장치
- 마이크, 스피커, 프린터, 마우스, 키보드 등
그런데, 보조 기억 장치인 하드 디스크, SSD, USB 메모리, CD-ROM도 '외부에 연결되어 컴퓨터와 정보를 교환하는 장치(= 입출력 장치)'가 아닌가?
맞는 말! 보조 기억 장치와 입출력 장치를 '컴퓨터 주변에 붙어있는 장치'라는 의미에서 '주변 장치'라고 통칭하기도 한다.
다만, 보조 기억 장치는 모니터, 마우스, 키보드 등과 같은 일반적인 입출력 장치에 비해
'메모리를 보조'한다는 특별한 기능을 수행하는 입출력 장치이다.
출처 - '혼자 공부하는 컴퓨터 구조+운영체제(강민철 저)'
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