컴퓨터 구조와 운영체제

Goofi·2023년 1월 5일

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컴퓨터 구조와 운영체제

1) 컴퓨터 구조를 알아야 하는 이유

1) 문제 해결 능력이 향상된다.
2) 성능, 용량, 비용의 중요성을 알게 된다.

📌문제 해결 능력

ex)분명 코드를 제대로 작성했는데 왜 동작하지지 않는 거지?
→ 내가 편집기에 입력한 소스코드는 잘못된게 아니다.
그렇기 때문에 편집기의 문제로 보는게 아니라 컴퓨터 내부 구조를 탐색하게 된다.

📌성능, 용량, 비용의 중요성

웹에서 클라우드 서비스를 이용하게 하더라도 성능, 용량, 비용을 알아야 한다.

2) 컴퓨터 구조의 큰 그림

컴퓨터 구조에는 크게 두가지 있다.

📌데이터, 명령어

컴퓨터가 이해하는 정보

데이터

숫자, 문자, 이미지, 동영상과 같은 정적인 정보
컴퓨터와 주고 받는 내부에 저장된 정보를 데이터라 칭하기도 한다.

명령어

컴퓨터는 결국 명령어를 처리하는 기계
컴퓨터를 실질적으로 움직이는 정보
데이터는 명령어를 위한 일종의 재료
1과 2를 더하라
'1'이랑 '2'가 데이터이다.
'안녕하세요'를 출력하라
'안녕하세요'가 데이터이다.
실제로 명령어는 0과1만로만 이루어져 있다.(기계어)

> 개발자가 작성한 소스 코드
#include<stdio.h>

int main(){
	pritf("Hello, World!");
    return 0;
}
	    
		↓ Compile
        

> 명령어
01101001111
11011101110
...

📌컴퓨터의 네가지 핵심 부품

1. 메인보드

컴퓨터에 연결된 하드웨어를 연결하는 전자회로기판

2. 시스템버스

컴퓨터 4가지 핵심 부품이 서로 정보를 주고 받을 수 있는 통로이다.

3. 메모리

현재 실행되고 있는 프로그램의 명령어와 데이터를 저장하는 부품이다.
메모리는 실행되는 프로그램의 명령어와 데이터를 저장한다.
메모리에 어떤 값을 어디에 저장했는지 특정짓기 위해서는 메모리 어디에 저장했는지 위치정보가 필요하다.
번지는 메모리 어디에 저장되었다는 위치 정보이다.
프로그램이 실행되려면 메모리에 저장되어 있어야 한다.
메모리에 저장된 값의 위치는 주소로 알 수 있다.

4. CPU

메모리에 저장된 명령어를 읽어 들이고, 해석하고, 실행하는 부품이다.

CPU 내부 구성

ALU(산술연산장치)
레지스터 : CPU 내부의 작은 저장장치이다.
제어장치 : 제어신호를 내보내고 명령어를 해석하는 장치이다.
제어신호란?
컴퓨터 부품들을 관리하고 작동시키기 위한 전기신호
(e.g. 메모리 읽기 신호, 메모리 쓰기 신호)

1) CPU가 메모리에 저장된 명령어를 읽고 싶으면 CPU가 메모리를 향해서 메모리 읽기 신호를 쏜다.
2) CPU가 메모리에다가 어떤 값을 저장하고 싶으면 메모리 쓰기 신호를 쏘게 된다.

CPU 작동 방식

First)

1️⃣ 1번지에 있는 명령어를 실행하고 싶으면 메모리 읽기 신호를 보낸다.

Second)

1️⃣ 메모리는 제어신호(메모리 읽기 신호)를 받았으면 1번지에 있는 명령어를 CPU 내부에 있는 작은 저장장치에 있는 레지스터로 보내게 된다.
2️⃣ 제어장치는 제어신호를 내보내기도 하지만 명령어도 해석하기 때문에 1번 과정으로 읽어 들인 명령어를 해석하게 된다(3번지와 4번지에 저장된 데이터가 필요)
3️⃣ 제어장치는 3번지와 4번지 데이터를 읽기 위해 제어장치에서 메모리 읽기 신호를 보내게 된다.

Third)