컴퓨터

shin·2023년 1월 17일
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  • Data - 관찰이나 측정을 통해 얻은 결과값
  • information - 의사결정에 도움을 주는 형태, 자료를 처리한 것

컴퓨터 구성

  • 컴퓨터 = 소프트웨어 + 하드웨어



소프트웨어

  • 하드웨어를 사용하기 위한 명령의 집합, 일반적으로 프로그램이라고 부름

소프트웨어 = 시스템 소프트웨어 + 응용 소프트웨어

  • 하드웨어 전체를 제어, 운영하는 시스템 소프트웨어
  • 특정 업무를 처리하기 위한 응용 소프트웨어




하드웨어

  • 하드웨어는 중앙처리장치, 기억장치, 입출력장치로 구성되어 있다.
    이 장치들은 시스템 버스로 연결되어 있고, 시스템 버스는 데이터와 명령 제어 신호를 각 장치로 실어나르는 열할을 한다.

시스템 버스

  • 하드웨어 구성 요소를 물리적으로 연결하는 선이라고 생각하면 된다.

  • 용도에 따라 데이터 버스, 주소 버스, 제어 버스로 나누어진다.

  • 데이터 버스

    • CPU와 기타 장치 사이에서 데이터를 전달하는 통로이다.
    • I/O와 기억장치의 명령어와 데이터를 CPU로 보내거나 CPU의 연산 결과를 I/O와 기억장치로 보내는 양방향버스 이다.
  • 주소 버스

    • CPU가 I/O와 기억장치로 주소를 전달하는 역할을 하기 떄문에 단방향버스이다.
  • 제어 버스

    • 주소 버스와 데이터 버스는 모든 장치에서 공유되기 때문에 제어할 수단이 필요하다.
    • 제어 버스는 CPU, I/O와 기억장치에 제어 신호를 전달하는 역할을 한다.
    • 제어 버스 종류에는 기억장치 읽기 및 쓰기, 버스 요청/승인, 리셋 등 읽기/쓰기 동작을 모두 수행하기 때문에 양방향버스이다.


중앙처리장치(CPU)

  • 인간으로 따지면 두뇌에 해당한다.
  • 컴퓨터시스템에 부착된 모든 장치의 동작과 명령을 실행하는 장치
  • 제어장치, 연산장치, 레지스터로 구성되어 있다.


제어장치

  • 컴퓨터에 있는 모든 장치의 동작을 지시, 제어하는 장치이다
  • 명령레지스터(IR)에서 읽어들인 명령어를 해독해서 해당하는 장치에 제어신호를 보내 수행하도록 지시

    제어장치 명령 실행 순서
    1.PC(프로그램카운터)에 저장된 주소값을 MBR(번지 레지스터)로 옮긴다.
    2. 명령어를 주기억장치에서 인출
    3. PC를 증가사킨다
    4. 명령코드를 IR로 옮긴다
    5. IR의 내용을 해독, 실행한다.



연산장치(ALU)

  • 제어장치의 명령에 따라 실제로 연산하는 장치
  • 가산기(2진수 덧샘수행), 누산기(AC), 보수기(뺄셈수행을 위해 보수변환 회로) 등으로 구성


레지스터

  • CPU 내부에서 처리할 명령어나, 연산의 중간 결과값을 임시로 저장하는 장소
  • 메모리 중 속도가 가장 빠름
  • 새로운 데이터가 들어오면 기존 데이터는 지워짐
  • 연산속도 향상시키기 위해 사용
  • 레지스터 종류
    - PC(프로그램 카운터) : 다음 번에 실행할 명령어의 번지를 기억
    - IR(명령 레지스터) : 현재 실행중인 명령어내용을 기억
    - AC(누산기) : 연산된 결과를 일시적으로 저장, 연산의 중심
    - MAR(메모리 주소 레지스터) : 기억장치를 출입하는 데이터의 번지를 기억
    - MBR(메모리 버퍼 레지스터) : 기억장치를 출입하는 데이터를 잠시 기억




자료구성

자료구성 단위

  • 비트(bit) : 자료표현 최소의 단위, 2진수 1자리
  • 니블(nibble) : 4개의 비트가 모여 1니블, 16진수 1자리
  • 바이트(byte) : 문자표현 최소의 단위, 8개 비트가 모여 1바이트, 1byte = 256가지 정보 표현, 주소지정단위, 영문자 1byte로 한글자 표현, 한글한문 2byte로 한글자 표현
  • 워드(word) : cpu가 한번에 처리할 수있는 단위
  • 필드(field) : 파일구성 최소단위
  • 레코드(record) : 하나 이상의 관련된 field가 모여 구성,
  • 블록(block) : 하나 이상의 record가 모여 구성, 저장매체 입출력단위
  • 파일(file) : 프로그램 구성 기본단위
  • 데이터베이스(database) : 여러 개의 파일 집합

보수

  • 컴퓨터가 덧샘 연산을 이용하여 뺄샘을 수행할 때 사용

    N + N' = r
    N'를 N에 대한 r의 보수라고함





명령어 및 제어

명령어

  • 컴퓨터에 실행되는 명령어는 크게 두 가지로 구성되는데 연산자가 표시되는 연산자(operation code)부와 연산의 수행에 필요한 자료정보가 표시되는 자료부(operand)로 구성된다

연산자부

  • 명령어 형식, 동작코드, 데이터 종류등이 표시된다
  • 연산자의 크기는 nBit일때 최대 2ⁿ개의 명령어를 사용할 수 있다
  • 흔히 OP-Code라고 부른다

  • 연산자의 기능으로는 함수연산, 자료전달, 제어, 입출력 기능이 있다

    ㅇ함수연산
    -산술연산 : add,sub,div...
    -논리연산 : not,and,or,xor...
    ㅇ자료전달
    cpu와 기억장치 사이에서 정보를 교환하는 기능
    Load : 기억장치에 있는 정보를 CPU로 전달
    Store : CPU에 있는 정보를 기억장치에 기억

자료부

  • 실제 데이터에 대한 정보를 표시
  • 기억장소의 주소, 레지스터 번호, 사용할 데이터, 명령어 순서등 표시

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