컴퓨터 구조 정리

컴퓨터 주요 구성 요소

• CPU ( 중앙 처리 장치)
  • 연산 : ALU ( Arithmetic Logic Unit)
    • 산술 연산 : Arithmetic Operation
    • 논리 연산 : Logic Operation
  • 제어 : Control Device
    • IO Device ( 입출력 장치 ), Memory, ALU 동작 제어
• Memory(코드와 데이터를 저장하는 장치 )
  • 프로그램과 프로그램 수행에 필요한 데이터를 저장
  • 내부 기억장치 ( 주 기억 장치 )
    • CPU 내부의 레지스터, 캐쉬
    • DRAM
  • 외부 기억장치 ( 보조기억장치 )
    • SSD, HDD
• IO Devices (입출력 장치 )
  • 입력 장치 : 마우스, 키보드, 터치패드 등
  • 출력 장치 : 모니터, 프린터, 스피커 등
• Bus ( 버스 )
  • CPU, Memory, IO Devices를 연결해주는 장치
  • 개별적인 IO Devices들을 연결해주고 데이터를 송수신해주는 장치

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AND, OR ,NAND, NOR gate

연산 표

A In	B In	AND Out	OR Out	NAND Out	NOR Out	XOR Out
0	0	0	0	1	1	0
0	1	0	1	1	0	1
1	0	0	1	1	0	1
1	1	1	1	0	0	0

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이진수의 덧셈 ( 가산기 )

• 반가산기 ( half adder) : 두 bit를 덧셈하는 가산기를 의미한다
• 전 가산기 : 두 bit 외, carry 까지 계산할 수 있는 가산기를 의미한다

  carry : 자리 올림

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플립 플롭

• 플립플롭 ( filp-flop ) : 데이터를 저장하는 조합논리회로
  • 두번째 스위치를 킨 후, 끄면 ?
    • 첫 번째 스위치를 키면 불이 켜지고, 스위치를 꺼도 불은 켜진채로 지속
    • 두번째 스위치를 끄면 불이 꺼지고, 스위치를 꺼도 불은 꺼진채로 지속
  • 스위치를 키고 끄고를 저장할 수 있다.
    • 불이 켜져 있다 : 최근에 첫 번째 스위치가 켜졌었다.
    • 불이 꺼져 있다 : 최근에 두 번째 스위치가 꺼졌었다.

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컴퓨터 CPU의 기본 구조

• CPU에 레지스터라는 저장 공간이 있음 - 빠른 실행
  • PC ( Program Counter ) : 다음 실행할 명령어 주소를 가리키는 레지스터
  • IR ( Instruction Register ) : 가장 최근에 인출한 명령어 보관 레지스터
  • 누산기 ( ACC, Accumulatoer ) : 데이터 일시 보관 레지스터
  • MAR ( Memory Address Register ) : CPU가 메모리 참조를 위해 보관하는 데이터 주소를 가진 레지스터
  • MBR ( Memory Buffer Register ) : CPU가 메모리로부터 읽거나, 저장할 데이터 자체를 보관하는 레지스터

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RISC vs CISC

이해 하기 쉬운 영상 -> https://youtu.be/G-fJJ-OHLDw

• CISC ( Complex Instruction Set Computing ) - INTELL, AMD
  • 명령어의 포맷이나 길이에 관한 규칙이 없음
  • 하나 이상의 사이클로 명령어 ( 세부작업 ) 실행
  • 전체 명령이 얼마나 걸릴지 예측 불가
  • 하나의 명령어 실행으로 가능한 한 많은 작업을 수행 ( 복합 명령어 )
  • 복합 명령어 수행읠 위해 CPU 로직 회로 복잡도 증가
    • 하나의 명령어 실행 시간 증가
• RISC ( Reduced Instruction Set Computing ) - ARM
  • 명령어의 포멧과 길이 고정
  • 하나의 사이클로 명령어 ( 세부 작업 ) 실행
  • 전체 명령 시간 예측 가능
  • 전력 효율이 CISC방식보다 상대적으로 높음 ( 맥북 m1,m2 등)