Kimjuryeong

2 분 소요

1. 컴퓨터 구조를 알아야 하는 이유

  • 문제 상황을 빠르게 진단할 수 있다.

  • 문제 해결의 실마리를 다양하게 찾을 수 있다.

  • 문법만으로 알기 어려운 성능/용량/비용을 고려하며 개발할 수 있다.

  • 컴퓨터 구조를 이해하면 우리는 컴퓨터를 미지의 대상에서 분석의 대상으로 인식할 수 있다.

2. 컴퓨터 구조의 큰 그림

  • 우리가 알아야 하는 컴퓨터 구조 지식은 크게 두 가지이다.

    1.컴퓨터가 이해하는 정보

    • 데이터
    • 명령어

    2.컴퓨터의 네가지 핵심 부품

    • 중앙처리장치(CPU)
    • 주기억장치(메모리)
    • 보조기억장치
    • 입출력장치

1. 컴퓨터가 이해하는 정보

  • 데이터(data)
    • 컴퓨터와 주고받는 숫자, 문자. 이미지, 동영상과 같은 정보나 컴퓨터에 저장된 경로이다.
    • 0과 1로 데이터를 표현한다.
  • 명령어(instruction)
    • 데이터를 움직이고 컴퓨터를 실질적으로 동작시키는 정보이다.

2. 컴퓨터의 4가지 핵심 부품

스크린샷 2024-01-08 오후 9 37 16

혼자 공부하는 컴퓨터구조 + 운영체제에 삽입된 그림입니다.

  • 메모리

    • 실행되는 프로그램의 명령어와 데이터를 저장하는 부품

    • 프로그램이 실행되려면 반드시 메모리에 저장되어 있어야 한다.

    • 크게 RAM(Random Access Memory)과 ROM(Read Only Memory) 두 가지가 있으며, 메모리는 보통 RAM을 지칭한다.

    • 메모리에 저장된 값의 위치는 주소로 알 수 있다.

      • 저장된 값에 빠르고 효율적으로 접근하기 위해 주소를 사용한다.
    • 가격이 비싸 용량이 적고, 전원이 꺼지면 저장된 내용을 잃는다.

  • 중앙처리장치 (CPU; Central Processing Unit)

    • 메모리에 저장된 명령어를 읽어 들이고, 읽어 들인 명령어를 해석하고, 실행하는 부품이다.

    • CPU 내부 구성 요소 중 가장 중요한 세 가지

      • 산술논리연산장치(ALU : Arithmetic Logic Unit)

        ✔️ 컴퓨터 내부에서 수행되는 대부분의 계산을 수행한다.

      • 레지스터(register)

        ✔️ CPU 내부의 작은 임시 저장 장치로, 프로그램을 실행하는 데 필요한 값들을 임시로 저장한다.

        ✔️ CPU 안에는 여러 개의 레지스터가 존재하고 각기 다른 이름과 역할을 가지고 있다.

      • 제어장치(CU : Control Unit)

        ✔️ 제어 버스를 통해 제어신호라는 전기 신호를 보내고 명령어를 해석하는 장치

        ​ ➡ 제어신호 : 컴퓨터 부품들을 관리하고 작동시키기 위한 일종의 전기 신호

        ​ - CPU가 메모리에 저장된 값을 읽고 싶을 땐 메모리를 향해 메모리 읽기라는 제어신호를 보낸다.

        ​ - CPU가 메모리에 어떤 값을 저장하고 싶을 땐 메모리를 향해 메모리 쓰기라는 제어신호를 보낸다.

  • 보조기억장치(secondary storage)

    • 전원이 꺼져도 저장된 내용을 기억할 수 있는 장치

      ➡ 하드 디스크, SSD, USB 메모리, DVD, CD-ROM 등

  • 입출력장치(I/O(input/output) device)

    • 컴퓨터 외부에 연결되어 컴퓨터 내부와 정보를 교환할 수 있는 장치
    • 마이크, 스피커, 프린터, 마우스 등

3. 메인보드와 시스템 버스

  • 메인보드(main board)
    • 여러 컴퓨터 부품을 부착할 수 있는 슬롯과 연결 단자가 있으며, 마더보드라고도 부른다.
    • 메인보드에 연결된 부품들은 버스라는 통로로 정보를 주고받는다.
  • 시스템 버스(system bus)
    • 컴퓨터 네 가지 핵심 부품(CPU, 메모리, 보조기억장치, 입출력장치)을 연결하는 가장 주요한 버스
    • 주소버스
      • 주소를 주고받는 통로
    • 데이터버스
      • 명령어와 데이터를 주고받는 통로
    • 제어버스
      • 제어신호를 주고받는 통로
    • 메모리 읽기 : CPU가 메모리를 읽을 때
      1. 제어버스로 ‘메모리 읽기’ 제어 신호를 내보낸다.
      2. 주소 버스로 읽고자 하는 주소를 내보낸다.
      3. 메모리가 데이터 버스로 CPU가 요청한 주소에 있는 내용을 내보낸다.
    • 메모리 쓰기 : CPU가 메모리에 어떤 값을 저장하고 싶을 때
      1. 데이터 버스를 통해 메모리에 저장할 값을 내보낸다.
      2. 주소 버스를 통해 저장할 주소를 내보낸다.
      3. 제어 버스를 통해 ‘메모리 쓰기’ 제어 신호를 내보낸다.

3. 연습문제

  1. 컴퓨터가 이해하는 정보에는 명령어와 데이터가 있습니다.

  2. 컴퓨터의 네 가지 핵심 부품 중 명령어를 해석하고 실행하는 장치를 고르세요.

    ➡ CPU

  3. 프로그램이 실행되려면 반드시 메모리에 저장되어 있어야 합니다.

  4. 보조기억장치 : 보관할 프로그램 저장

    메모리 : 실행되는 프로그램 저장

  5. 시스템 버스는 컴퓨터의 핵심 부품을 분리시키는 버스입니다.
    ➡ 컴퓨터의 핵심 부품을 연결하는 버스이다.

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