컴퓨터의 구성

▣ 컴퓨터의 구성 : 하드웨어,소프트웨어

□ 하드웨어 : 컴퓨터를 구성하는 기계적 장치이다. 중앙처리장치, 기억장치, 출력장치로 나눌 수 있다.

- 중앙처리장치

• 인간으로 따지면 두뇌에 해당하는 부분
• 프로그램의 명령을 수행하여 다양한 입력 장치로부터 데이터를 받아서 기억장치와 연계하여 처리한 후 출력 장치로 보내는 모든 과정을 제어하고 연산하는 장치.
• 주기억장치에서 프로그램 명령어와 데이터를 읽어와 명령어의 수행 순서를 제어함.
• 산술논리연산장치, 제어장치, 레지스터로 구성

1) 산술논리연산장치 : 데이터를 처리하고 계산하는 장치. 컴퓨터 시스템의 중앙 처리 장치(CPU)를 구성하는 핵심 부분의 하나로, 산술 연산과 논리 연산을 수행하는 회로의 집합이다.

2) 제어장치 : 데이터의 연산을 차례대로 실행하기 위해 기억 장치, 연산 장치, 입출력 장치에 제어 신호를 보내고, 이들 장치로부터 신호를 받아 다음에 처리해야 할 작업들을 제어하는 장치. 프로그램을 제어하려면 인출 주기(fetch cycle)와 명령 실행 주기(execution cycle)의 두 단계를 거쳐야 한다. 인출 주기는 기억장치의 명령어를 호출하여 명령어 레지스터에 저장하는 단계이고, 명령 실행 주기는 명령어를 해독하여 실행하는 과정이다.

3) 레지스터 : 산술적/논리적 연산이나 정보 해석, 전송 등을 할 수 있는 일정 길이의 정보를 저장하는 중앙 처리 장치(CPU) 내의 고속의 기억 장치.

- 기억장치

• 프로그램, 데이터, 연산의 중간 결과를 저장하는 장치
• 실행중인 프로그램과 같은 프로그램에 필요한 데이터를 일시적으로 저장한다.
• 주기억장치와 보조기억장치로 나뉘어짐.

1) 주기억장치 : 컴퓨터 내부에서 현재 CPU가 처리하고 있는 내용을 저장하고 있는 기억장치, 비교적 용량이 크고 처리 속도가 빠르다.
ex) ROM, RAM

• Rom : 전원이 끊어져도 기록된 데이터들이 소멸되지 않는 비휘발성 메모리, 기억된 데이터를 읽기만 가능한 장치.

• Ram : Rom과 달리 읽고 쓰기가 가능하며 응용 프로그램, 운영체제 등을 불러와 CPU가 작업할 수 있도록 하는 기억장치. 데이터를 읽는 속도가 같고 프로그램을 로딩하거나 데이터를 임시 저장하는 곳에 사용됨.

2) 보조기억장치 : 주기억장치에 비해 속도는 느리지만 많은 자료를 영구적으로 보관 가능 ex) 하드디스크, SSD

• 하드디스크 : 물리적인 디스크를 고속으로 회전시켜 데이터를 저장하는 장치. 가장 대중적인 보조기억장치였으나 SSD가 나오면서 최근에 많이 소멸되는중.
• SSD : 반도체 기반의 정보를 기억하는 기억장치. 전기적으로 데이터를 저장하기 때문에 하드디스크에 비해서 속도가 월등히 빠르고 소음도 발생하지 않음.

- 입출력장치

• 입력장치와 출력 장치로 나뉘어짐.

1) 입력장치 : 사람이 사용하는 숫자, 문자, 음성, 동영상 등의 정보를 컴퓨터가 이해할 수 있는 형태로 변환시켜 주는 장치

2) 출력장치 : 중앙 처리 장치로부터 결과를 입력받아 사용자가 볼 수 있는 형태의 정보로 변화시켜 주는 장치

□ 소프트웨어 : 컴퓨터를 비롯한 시스템에서 특정 작업을 수행하게 하는 프로그램의 집합으로 그 수행에 필요한 절차, 규칙, 문서 등의 총칭.

- 시스템 소프트웨어(system software):

• 컴퓨터 시스템의 개별 하드웨어(HW) 요소들을 직접 제어, 통합, 관리하는 소프트웨어.
• 사용자가 컴퓨터 하드웨어의 물리적인 특성이나 구조를 전부 알지 못하더라도 컴퓨터 시스템을 사용할 수 있게 도와주는 역할을 하는 소프트웨어를 말한다.
• 시스템 소프트웨어에는 운영 체제, 링커나 로더 컴파일러 ,유틸리티 등이 있다.

※ 운영 체제 : 컴퓨터의 기동과 함께 커널(kernel)이 주기억 장치에 올려져 컴퓨터를 작동시키고 운영을 관리하여 응용 프로그램이 효율적으로 실행될 수 있는 환경을 제공하는 기본 소프트웨어.

- 응용 소프트웨어(application software):

• 사용자가 원하는 기능을 수행하기 위해 제작되어 사용자가 직접 사용하는 소프트웨어.
• 대표적인 예로 워드프로세서, 스프레드시트, 메신저, 웹 브라우저 등 사무용 소프트웨어가 있다.
• 그 외로 모바일 앱 등 개인용 소프트웨어, 회계, 기업 자원 관리(ERP) 등 기업 업무용 소프트웨어, 시뮬레이션, 컴퓨터 지원 설계(CAD) 등 특정 기술용 소프트웨어가 있다.

□시스템 버스 :

하드웨어 구성 요소를 물리적으로 연결하는 선

각 구성요소가 다른 구성요소로 데이터를 보낼 수 있도록 통로가 되어줌

용도에 따라 데이터 버스, 주소 버스, 제어 버스로 나누어짐

- 데이터 버스

• 중앙처리장치와 기타 장치 사이에서 데이터를 전달하는 통로
• 시스템 모듈들 간의 데이터 이동 경로 제공
• 선들의 수는 한 번에 전송할 수 있는 비트 수 결정
• 기억장치와 입출력장치의 명령어와 데이터를 중앙처리장치로 보내거나, 중앙처리장치의 연산 결과를 기억장치와 입출력장치로 보내는 '양방향' 버스임

- 주소 버스

• 데이터의 근원지나 목적지의 일정한 메모리 주소를 전달하는 버스
• 주소버스는 중앙처리장치가 주기억장치나 입출력장치로 기억장치 주소를 전달하는 통로이기 때문에 '단방향' 버스임
• 주소 버스의 폭은 최대 기억장치의 용량을 결정지어 줌.

- 제어 버스

• 데이터 버스와 주소 버스를 제어하기 위해 사용되는 버스
• 데이터 주소와 주소 버스는 공유하는 선들의 집합이므로 이들을 제어하는 수단이 반드시 필요
• 제어 버스는 읽기 동작과 쓰기 동작을 모두 수행하기 때문에 '양방향' 버스임