[Hardware] #1 컴퓨터의 구조 & 프로세서와 주기억장치

😊[1일 1로그 100일 완성 IT지식] 책을 기반으로 study한 내용을 정리합니다. 

 

1부 요약- 컴퓨터 하드웨어에 관해 설명, 하드웨어가 만들어지는 방식같은 물리적 세부 사항보다는 컴퓨팅 시스템의 논리적 아키텍처에 초점 

1. 컴퓨터의 구조와 구성 요소 개괄적 설명
2. 컴퓨터가 어떻게 비트, 바이트, 이진수로 정보를 표현할까?
3. 컴퓨터가 실제로 계산을 어떻게 수행할까? (어떤 일을 수행하기 위해 비트와 바이트를 어떻게 처리하는 지 살펴보기)

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1. 컴퓨터의 개념과 정의

 

방대한 양의 데이터를 입력, 처리, 저장, 출력할 수 있는 전자기기
산술이나 논리적인 셈이 자동으로 수행되어질 수 있도록 프로그래밍할 수 있는 범용장치

 

 전자회로와 이진법을 이용하여 프로그램과 정보를 전자적 형태(electronic form)로

 저장하고 연산 후 입력된 데이터를 정해진 프로그램에 따라 처리하고 정보로 출력하고 제어. 

 

 

 

2. 컴퓨터의 종류

 

 

입출력장치 및 외부 모습과 관계 없이 컴퓨터의 기본 개념과 작동 원리를 가진 시스템

 

 

 

3. 컴퓨터의 구조와 동작

 

아키텍쳐

√ 중앙처리장치 : 주기억장치로부터 프로그램 명령어와 데이터를 읽어온 뒤 처리
√ 주기억장치 : 프로그램과 데이터를 일시적으로 저장
√ 보조기억장치 : 데이터를 영구적으로 보관
√ 입력장치 : 각종 자료를 컴퓨터 내부로 입력하는 장치
√ 출력장치 : 컴퓨터에서 처리한 결과를 외부로 표현하는 장치

 

√ 데이터 버스 : 중앙처리장치와 기타 장치(기억장치, 입출력장치 등) 사이에서 데이터를 전달하는 통로
√ 주소 버스 : 중앙처리장치가 주기억장치나 입출력장치로 기억장치 주소를 전달하는 통로
√ 제어 버스 : 중앙처리장치가 기억장치나 입출력장치에 제어 신호를 전달하는 통로
√ 시스템버스는 외부버스라고도 하며, CPU 내부에도 자체적인 버스가 존재

 

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4. 프로세서 (CPU)의 구성요소

 

ALU : 연산을 담당하는 장치

컨트롤유닛 : 명령어를 해석하여 ALU에 보내는 장치

레지스터 : 주기억장치의 주소 & 연산을 기다리고있는 데이터 & 명령어 등을 저장하는 장치

버스 인터페이스 : 다른장치와 데이터를 주고받는 장치

클럭 : 시스템의 처리를 동기화시켜 주는 장치

 

 

※클럭이란?

 

연산장치는 Inupt값을 받아 연산 작업을 진행 후 Buffer에 데이터를 전송

출력장치는 Buffer에 있는 데이터를 가져와서 출력

 

위 2박자가 정확히 맞아야 아래와 같은 오류가 발생하지 않음.

 

1례 :출력장치가 Buffer의 데이터를 가져가는 속도가 더 빠를 시 
: Buffer의 이미 가져간 데이터를 다시 출력

2례 : 연산장치가 Buffer에 데이터를 넘기는 속도가 더 빠를 시
: 출력장치가 이전 데이터를 Buffer에서 가져가지 않았는데, 새로운 데이터로 Buffer를 덮어버림.

 

위 문제를 방지하기 위해 클럭신호에 맞춰 2가지 동작이 동시에 이뤄질 수 있도록 하는 것이 클럭

 

클럭의 단위 : hz (ex : 30hz / 초당 30번 동작)

컴퓨터의 사양을 나타내는 말 中 2.2GHz 듀얼코어의 2.2GHz가 클럭의 동작수를 말함.

 

 

 

5. 주기억장치

컴퓨터가 동작하는 동안 프로그램과 데이터, 연산의 중간 결과 등을 저장

 

(1)RAM(Random Acess Memory)

전원 공급이 중단되면 저장된 정보가 모두 지워지는 휘발성 메모리

저장 위치에 관계없이 일정한 시간 내에 읽거나 쓸 수 있는 임의 접근 기억장치

 

(2)ROM(Read Only Memory)

저장된 프로그램과 데이터를 읽기만 하는 기억장치

전원이 공급되지 않아도 저장된 정보를 영구적으로 보존할 수 있는 비휘발성 메모리

프로그램이나 데이터를 저장하는 데 사용