[컴퓨터구조] 컴퓨터 핵심 부품

컴퓨터구조

• 컴퓨터구조에서 알아야하는 지식은 크게 두 가지이다.
  • 컴퓨터가 이해하는 정보
  • 컴퓨터의 4가지 핵심 부품

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컴퓨터가 이해하는 정보

• 컴퓨터는 0과 1로 표현된 정보만을 이해함
  • 데이터
  • 명령어
• 데이터
  • 컴퓨터가 이해하는 숫자, 문자, 이미지, 동영상과 같은 정적인 정보
• 명령어
  • 컴퓨터를 실질적으로 작동시킴
  • 데이터를 움직이고 컴퓨터를 작동시키는 정보

1과 2를 더해라 ( 1,2: 데이터 | 더해라: 명령어)

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4가지 핵심 부품

• 아두이노, 라즈베리 파이, 스마트폰, 노트북, 서버 컴퓨터, 데스크톱 등 많은 컴퓨터가 존재함
• 이를 이루는 핵심 부품은 크게 다르지 않음
  • 중앙처리장치(CPU)
  • 주기억장치(메모리) RAM, ROM
  • 보조기억장치
  • 입출력장치

컴퓨터 부품

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메모리

• 명령어와 데이터를 저장하는 부품으로 프로그램이 실행되기 위해서는 반드시 메모리에 저장되어 있어야 함
• 메모리에 저장된 값에 빠르게 접근하기 위해 주소(address)라는 개념을 도입함
• 메모리에 저장된 값의 위치는 주소로 알 수 있음

CPU

• 컴퓨터의 두되
• 메모리에 저장된 명령어를 읽어 들이고 해석하고 실행함
• CPU의 내부 구성요소
  • 산술논리연산장치 (ALU)
    • 계산만을 위해 존재하는 부품, 컴퓨터 내부에서 수행되는 대부분의 계산을 수행함
  • 레지스터 (Register)
    • 작은 임시 저장 장치, 프로그램을 실행하는데 필요한 값들을 임시로 저장함
    • CPU 안에는 여러 개의 레지스터가 존재하고 각기 다른 이름과 역할을 가지고 있음
  • 제어장치 (CU)
    • 제어 신호라는 전기 신호를 내보내고 명령어를 해석하는 장치
    • 제어 신호란 컴퓨터 부품들을 관리하고 작동시키기 위한 전기 신호
    • CPU가 메모리에 저장된 값을 읽고 싶을 땐 메모리를 향해 메모리 읽기 제어 신호를 보냄
    • CPU가 모메리에 어떤 값을 저장하고 싶을 땐 메모리를 향해 메모리 쓰기 제어 신호를 보냄

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1

• 1번지에 저장된 명령어를 읽어 들이기 위해 메모리에 메모리 읽기 제어 신호를 보냄

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2

• 메모리는 1번지에 저장된 명령어를 CPU에 건네주고, 이 명령어는 레지스터에 저장됨
• 제어장치는 읽어 들인 명령어를 해석한 뒤 3번지와 4번지에 저장된 데이터가 필요하다고 판단 
• 제어장치는 3번지와 4번지에 저장된 데이터를 읽어 들이기 위해 메모리에 메모리 읽기 제어 신호를 보냄

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3

• 메모리는 3번지와 4번지에 저장된 데이터를 CPU에 건네주고 서로 다른 레지스터에 저장됨
• ALU는 읽어 들인 데이터로 연산을 수행함 ( 120 + 100 ) 
• 계산의 결과값은 레지스터에 저장됨
• 첫번째 명령어 끝

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4

 

• 제어장치는 2번지에 저장된 다음 명령어를 읽어 들이기 위해 메모리에 메모리 읽기 제어 신호를 보냄

• 메모리는 2번지에 저장된 명령어를 CPU에 건네주고 레지스터에 저장함
• 제어장치는 명령어를 해석한 뒤 메모리에 계산 결과는 저장해야 한다고 판단함

• 제어장치는 계산 결과를 저장하기 위해 메모리 쓰기 제어 신호와 함께 계산 결과인 220를 메모리에 저장

CPU 정리

• CPU는 메모리에 저장된 값을 읽어 들이고, 해석하고, 실행하는 장치이다.
• CPU 내부에는 ALU, 레지스터, 제어장치가 있다.
• ALU는 계산하는 장치, 레지스터는 임시 저장 장치, 제어장치는 제어 신호를 발생시키고 명령어를 해석하는 장치이다.

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보조기억장치

• 메모리의 약점
  • 가격이 비싸 저장 용량이 적음
  • 전원이 꺼지면 저장된 내용을 잃음
• 보조기억장치는 메모리보다 크기가 크고 전원이 꺼져도 저장된 내용을 잃지 않음
• 메모리를 보조하는 저장 장치 (하드디스크, SSD, SD, USB 등)
• 메모리는 현재 실행되는 프로그램 저장, 보조기억장치는 보관할 프로그램 저장

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입출력장치

• 컴퓨터 외부에 연결되어 컴퓨터 내부와 정보는 교환하는 장치
• 보조기억장치와 입출력장치는 주변장치라고 통칭함
  • 보조기억장치는 일반적인 입출력장치가 아닌 메모리를 보조한다는 특별한 기능을 수행하는 입출력장치임

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메인보드와 시스템 버스

• 메인보드는 컴퓨터 핵심 부품을 연결하는 판이다. 마더보드라고도 부름
• 메인보드에는 여러 컴퓨터 부품을 부착할 수 있는 슬롯과 연결 단자가 있음
• 버스를 통해 메인보드에 연결된 부품들이 서로 정보를 주고 받을 수 있음
• 버스의 종류가 여러개 있지만 컴퓨터 4가지 핵심 부품을 연결하는 가장 중요한 버스는 시스템 버스라고 부른다.
• 시스템 버스에는 주소 버스, 데이터 버스, 제어 버스가 있음