컴퓨터는 크게 하드웨어(Hardware)와 소프트웨어(Software)로 구성되어 있습니다. 주요 소프트웨어로는 운영체제와 응용 프로그램이 있으며, 주요 하드웨어로는 CPU(중앙처리장치), Memory, Storage, Network등이 있습니다.
폰 노이만 구조
폰 노이만 구조(또는 폰 노이만 아키텍처)는 컴퓨터의 기본적인 구조 중 하나로, 프로그램 명령어와 데이터를 같은 기억장치 내에 저장하고, 순차적으로 처리하는 아키텍처입니다. 이는 대부분의 현대 컴퓨터 아키텍처의 기본 원리로 사용되고 있습니다.
폰 노이만 구조의 주요 특징
-
프로그램과 데이터가 같은 메모리에 저장됨
폰 노이만 구조에서는 명령어와 데이터가 같은 메모리 공간에 저장됩니다. 이는 프로그램이나 데이터를 구분하지 않고 모두 같은 형태의 비트로 저장한다는 의미입니다. -
명령어의 순차적 실행
명령어는 메모리에 순차적으로 저장되며, CPU는 이를 한 번에 하나씩 읽어와 실행합니다. 따라서 프로그램은 명령어의 순차적인 실행을 통해 작동합니다. -
명령어 해독과 실행
CPU는 메모리에서 읽어온 명령어를 해독하고 실행합니다. 이는 CPU 내부에 있는 제어 유닛(Control Unit)이 담당합니다. 명령어에는 연산을 수행하거나 데이터를 이동하는 등의 작업이 포함됩니다. -
저장 장치와의 입출력
필요한 경우에는 메모리에서 데이터를 가져와 연산을 수행하고, 그 결과를 다시 메모리에 저장하거나 외부 저장 장치에 기록할 수 있습니다. -
한 번에 하나의 명령어 처리
폰 노이만 구조에서 CPU는 한 번에 하나의 명령어만 처리합니다. 따라서 병렬 처리가 어렵고, 연산이 순차적으로 실행됩니다.
이러한 구조는 폰 노이만이 1940년대 후반에 제안한 것으로, 이후 컴퓨터의 발전과 함께 다양한 변형과 최적화가 이루어졌으며, 현대 컴퓨터 시스템의 핵심 원리 중 하나로 자리 잡았습니다.
프로그래머라는 직업의 시작
컴퓨터 주요 구성 요소
컴퓨터의 기본적인 구성 요소는 세 가지로 나눌 수 있습니다. 중앙처리장치(Central Processing Unit, CPU), 메모리, 그리고 입출력 장치입니다.
- 중앙처리장치(Central Processing Unit, CPU)
- CPU는 컴퓨터의 "두뇌"로서 모든 연산과 처리를 담당합니다.
- 프로그램 명령을 실행하고 데이터를 처리하는 역할을 합니다.
- 주요 구성 요소로는 연산 유닛(ALU, Arithmetic Logic Unit), 제어 유닛(Control Unit), 레지스터(Register) 등이 있습니다.
- CPU의 속도와 성능은 컴퓨터의 전반적인 성능에 영향을 미치므로 중요한 부품입니다.
- 메모리(Memory)
- 메모리는 컴퓨터가 데이터를 저장하고 필요할 때 읽거나 쓸 수 있는 공간을 제공합니다.
- 주 기억장치인 랜덤 엑세스 메모리(RAM, Random Access Memory)는 프로그램이 실행되는 동안 필요한 데이터와 명령을 일시적으로 저장합니다.
- 보조 기억장치인 하드 디스크 드라이브(HDD)나 고성능의 솔리드 스테이트 드라이브(SSD)는 데이터를 장기적으로 저장하고 필요할 때 불러올 수 있습니다.
- 메모리는 CPU와의 데이터 교환에 중요한 역할을 합니다.
- 입출력 장치(IO Devices)
- 입출력 장치는 사용자와 컴퓨터 사이의 상호작용을 도와줍니다.
- 입력 장치 : 마우스, 키보드, 터치패드 등
- 출력 장치 : 모니터, 프린터, 스피커 등
- 이들 장치는 데이터를 입력하고 출력함으로써 컴퓨터와의 커뮤니케이션을 가능케 합니다.
- 네트워크 카드나 USB 포트 같은 장치도 이 범주에 속합니다.
이 세 가지 요소는 현대 컴퓨터의 기본적인 구성을 이루며, 서로 연결되어 효율적인 작동을 가능케 합니다.
- 버스(Bus)
- 위 주요 3가지 요소를 연결해주는 기능
- 개별적인 입출력장치들을 연결해주고 데이터를 송수신해주는 장치
메인보드 칩셋에서 지원
