CS - #1. 컴퓨터 구조

CS - #1. 컴퓨터 구조

1. 컴퓨터가 이해하는 정보

컴퓨터는 0과 1로 표현된 정보를 이해하며, 이렇게 표현된 정보는 데이터와 명령어로 나뉜다.

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데이터

컴퓨터가 이해하는 숫자, 문자, 이미지, 동영상과 같은 정적인 데이터, 컴퓨터와 주고받는 정보나 컴퓨터에 저장된 정보

 

명령어

컴퓨터를 실질적으로 작동시키는 정보

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다음 예시를 생각해보자.

1과 2는 데이터이고 1과 2를 더하라는 명령어이다.

데이터는 명령어가 없다면 그냥 저장된 정보일 뿐이다.

명령어에  '더하라'라는 동작이 있기 때문에 필요한 데이터로 가공될 수 있는 것이다.

즉, 명령어는 컴퓨털을 작동시키는 정보이고 데이터는 명령어를 위해 존재하는 일종의 재료라고 볼 수 있다.

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2. 컴퓨터의 4가지 핵심부품

세상에는 다양한 종류의 컴퓨터가 있으며, 그 컴퓨터들은 공통적인 핵심부품 4가지를 가진다.

• 메모리 
• CPU
• 보조기억장치
• 입출력장치

 

각각의 요소에 대해서 알아보자.

 

- 메모리

메모리는 현재 실행되는 프로그램의 명령어와 데이터를 저장하는 부품이다.

따라서 프로그램이 실행되기 위해서는 메모리에 저장되어있어야 한다.

메모리에 저장된 값에 접근하기 위해서 주소라는 개념이 사용되며, 해당 주소로 원하는 위치로 접근할 수 있다. 

명령어, 데이터 모두 메모리에 저장되는 것을 알 수 있다.

 

- CPU

CPU는 컴퓨터의 두뇌로 메모리에 저장된 명령어를 읽고 해석하며, 실행하는 부품이다.

CPU를 이해하기 위해서는 내부 구성요소에 대하여 알아야 한다.

• 산술논리연산장치( ALU : Arithmetic Logic Unit)
• 레지스터 (Register)
• 제어장치 (CU : Control Unit)

산술 논리 연산장치는 쉽게 말하면 계산기이다. 컴퓨터 수행되는 대부분의 계산을 담당한다.

레지스터는 CPU 내부에 있는 임시 저장 창치로 프로그램 실행에 필요한 값들을 임시로 저장한다. 레지스터는 CPU 안에 여러개 존재하며 각각 다른 이름과 역할을 가지고 있다.

제어장치는 제어신호라는 전기 신호를 내보내고 명령어를 해석하는 장치이다. 제어신호는 크게 두종류로 구분되며 메모리에 저장된 값을 읽어오는 메모리 읽기와 메모리에 값을 저장하는 메모리 쓰기 제어신호로 나누어진다.

 

- 보조기억장치

메모리는 프로그램의 명령어와 데이터를 저장하지만, 용량에 비해 가격이 비싸고 전원이 꺼지면 저장된 내용을 잃는 휘발성을 띈다는 단점이 있다.

따라서 전원이 꺼져도 저장되는 저장장치가 필요하며, 이를 보조기억장치라고 한다.

보조기억장치에는 하드디스크, SSD, USB메모리, DVD, CD 같은 다양한 종류가 있다.

 

- 입출력장치

입출력 장치는 마이크, 스피커, 마우스, 키보드 등 처럼 외부에 연결되어 컴퓨터 내부와 정보를 교환하는 장치를 의미한다.

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컴퓨터의 핵심부품은 모두 메인보드(마더보드)라는 판에 연결되어있다.

메인보드에 연결된 부품들은 서로 정보를 주고받을 수 있는데, 메인보드 내 버스라는 통로가 있기 때문에 가능하다.

버스는 다양한 종류가 있지만 핵심부품들을 연결하는데 가장 중요한 버스는 시스템버스라는 것이다.

 

시스템 버스는 3가지의 하위 버스들로 이루어져있다.

• 주소버스
• 데이터버스
• 제어버스

CPU의 제어장치에서 이루어지는 제어신호를 통해 시스템버스를 알아보자.

메모리 읽기 제어신호

먼저 메모리 읽기부터 알아보자.

메모리 읽기 제어신호가 제어버스를 통해서 메모리로 전달된다.

이때 읽고자 하는 메모리 주소에 대한 데이터도 시스템 버스 내 주소 버스로 메모리로 이동한다.

 

메모리에서는 메모리 읽기 제어신호와 일고자 하는 메모리 주소를 건네 받고 해당 메모리 주소로 접근하게 된다.

결과적으로 해당 메모리의 내용이 CPU로 이동하게 된다.

 

다음으로 메모리 쓰기이다.

메모리 쓰기 제어신호

메모리 쓰기 제어신호가 발생하면, 메모리에 저장할 주소와 저장할 값이 각각 시스템 버스의 주소버스와 데이터버스를 통해 메모리로 전달된다.