1. 입출력 장치
- 입력 장치 : 키보드, 마우스, 마이크, 스캐너, 카메라 등
: 사용자가 컴퓨터에게 명령하는 창구 - 출력 장치 : 모니터, 스피커, 프린터 등
: 컴퓨터가 사용자에게 데이터를 보여주거나 처리결과를 보여주는 창구
2. CPU
- 컴퓨터가 사용자의 명령에 대한 작업을 수행하는 처리장치.
- 구성 : 산술논리 연산장치(ALU), 제어장치(CU), 레지스터, 캐시 메모리(L1)
CPU가 명령어를 읽고 수행하는 동작
1) 명령어 인출 : CU가 이번에 수행할 명령어 정보를 가지고 옴.
2) 명령어 해독 : 명령어 코드 인출, 레지스터를 준비시킴.
3) 실행 : 해독된 명령어 수행.
4) 반영 : 명령어의 수행 결과 반영. 한 사이클이 끝남.
2-1. ALU
- 산술 논리 장치. 덧셈, 뺄셈 같은 산술 연산과 논리 연산을 계산.
2-2. CU
- 제어부 : 주기억 장치에 저장되어 있는 명령어를 순서대로 호출하여 해독, 제어 신호를 발생시켜 컴퓨터의 각 장치를 동작하도록 하는 장치.
- 내부버스 : 기억, 연산, 제어 기능을 실현하기 위한 CPU와 주기억 장치, 입출력 장치, 외부 기억 장치, 주변 장치, 통신 처리 장치 등의 제어부 사이를 연결하는 버스.
2-3. 레지스터(프로세서 레지스터)
- 연산에 필요한 데이터를 저장하고 빠른 속도로 접근할 수 있는 저장공간.
- 범용 레지스터 : 연산에 필요한 데이터나 연산 결과를 임시로 저장.
- 특수 목적 레지스터 : 특별한 용도로 사용하는 레지스터(MAR, MBR, PC, IR, AC)
2-4. 캐시 메모리(L1)
- 처리 속도를 높여주는 역할
3. 메모리
3-1. 캐시 메모리 (L2, L3)
- 캐시 메모리 : 컴퓨터가 전원이 꺼지면 지워지지만 제일 빠르게 조회할 수 있는 저장공간.
3-2. 주 기억장치(RAM)
- 컴퓨터의 CPU가 현재 처리 중인 데이터나 명령만을 일시적으로 저장하는 휘발성 메모리.
- 보조기억장치보다 접근속도가 빠름.
SRAM
- 정적 메모리
- 전원 공급이 되는 동안은 기록된 내용이 지워지지 않기 때문에 재충전이 필요 없음.
- 접근 속도가 빠르고 가격이 비쌈. 캐시 메모리나 레지스터로 사용됨.
DRAM
- 동적 메모리
- 전원이 계속 공급되더라도 주기적으로 재충전되어어야 기억된 내용 유지.
- 주로 대용량의 기억장치에 사용되며 가격 저렴.
3-3. 보조 기억장치
- 컴퓨터 전원이 꺼져도 지워지지 않는 저장공간.
- 사용자가 사용하고자 하는 데이터와 프로그램을 반영구적으로 저장.
- 전원을 끄더라도 저장된 데이터나 정보가 날아가지 않는 비휘발성 메모리.
4. CPU와 메모리
4-1. CPU와 메모리의 동작
- 주기억장치가 입력장치에서 입력받은 데이터 또는 보조기억장치에 저장된 프로그램을 읽어옴.
- CPU는 프로그램을 실행하기 위해 주기억장치에 저장된 프로그램 명령어와 데이터를 읽어와 처리하고 결과를 다시 주기억 장치에 저장함.
- 주기억 장치는 처리 결과를 보조기억장치에 저장하거나 출력장치로 보내서 출력시킴.
- CPU 내의 제어장치(CU)가 1~3번 과정에서 명령어가 순서대로 실행되도록 각 장치들을 제어함.
4-2. CPU와 메모리의 구조
하버드 구조
- 장점 : 메모리가 두 개이기 때문에 역할이 나누어져 있으며 속도가 빠름.
- 단점 : 구성이 많기 때문에 비싸며, 복잡한 구성으로 고장날 확률이 높음.
폰노이만 구조
- 장점 : 하나의 메모리로 되어 있기 때문에 CPU 내에서 공간을 적게 차지함.
- 단점 : 하나의 버스를 가지고 있기 때문에 병목 현상이 일어남.
4-3. 최근 이슈
애플 M1칩
- CPU와 여러 요소들을 합쳐 만든 칩(CPU)
- 장점 : 장치간의 거리도 짧고 통합 메모리 구조를 가졌기 때문에 CPU의 효율을 극대화 시킬 수 있음.
- 단점
1) 하나의 칩 형태로 나왔기 때문에 RAM을 추가하는 등의 자유도가 떨어짐.
2) 메모리별 최적화가 적용되어 있는 일부 프로그램은 동작하지 않을 수 있음.
꾸준히 하자