컴퓨터 구조

1. 컴퓨터가 이해하는 정보

1) 데이터

• 컴퓨터가 이해하는 숫자, 문자, 이미지, 동영상과 같은 정적인 정보
• 0과 1만으로 숫자나 문자와 같은 데이터 표현

2) 명령어

• 데이터를 움직이고, 컴퓨터를 작동시키는 정보

2. 컴퓨터의 네 가지 핵심 부품

1) CPU

• 특징
  • 컴퓨터의 두뇌
  • 메모리에 저장된 명령어를 읽어 들이고, 읽어 들인 명령어를 해석하고, 실행하는 부품
  • 기억, 해석, 연산, 제어 기능을하는 중앙 처리 장치의 줄임말
• CPU 내부 구성 요소
  • 산술논리연산장치(ALU)
    • 계산기
    • CPU가 두뇌인 이유? 컴퓨터 내부 대부분 계산 ALU가
  • 레지스터
    • CPU 내부의 임시 저장 장치
    • 실행에 필요한 값들을 임시로 저장
    • 레지스터는 여러개 존재하고, 각기 다른 이름과 역할
  • 제어장치
    • 제어신호 라는 전기 신호를 내보내고 명령어를 해석하는 장치
    • 신호를 보내고 해석함!
    • 제어신호란? 컴퓨터 동작위한 일종의 전기 신호!
    • CPU가 메모리에 저장된 값을 읽고 싶을 땐, 메모리를 향해 메모리 읽기 라는 제어 신호를 보낸다.
    • CPU가 메모리에 어떤 값을 저장하고 싶을 땐, 메모리를 향해 메모리 쓰기 라는 제어 신호를 보낸다.
• 용도에 따른 분류
  • MPU(Micro Processor Unit) : 하나의 작은 칩에 부품과 반도체칩 내장
  • MCU(Micro Controller Unit) : 기억장치, I/O제어회로 등 단일 칩에 내장, 주로 아두이노
• 코어
  • 각종 연산을 하는 CPU 핵심 요소
  • CPU 안에서 물리적으로 구별됨
  • 밑 사진에서 몬스터의 수로 비유됨
• 쓰레드
  • CPU를 논리적으로 구별한 것
  • 위 사진에서 팔의 갯수로 비유됨
• 실행 과정

  • 첫번째 명령어 완료

    

    

    

  • 두번째 명령어 완료

2) 메모리(주기억장치)

• 특징
  • 현재 실행되는 프로그램의 명령어와 데이터를 저장하는 부품
  • 즉, 프로그램이 실행되려면 반드시 메모리에 저장되어 있어야 함
  • 메모리에 저장된 값을 빠르고 효율적으로 접근하기 위해 주소라는 개념 사용
• 종류
  • RAM(Random Access Memory)
  • ROM(Read Only Memory)

3) 보조기억장치

• 메모리가 실행되는 프로그램의 명령어와 데이터를 저장
• 다만 단점
  • 가격이 비싸 저장 용량이 적다
  • 전원이 꺼지면 저장된 내용을 잃는다
• 메모리보다 크기도 크고 전원이 꺼져도 저장된 내용을 잃지 않는 메모리를 보조할 저장장치
• 즉, 전원이 꺼져도 보관될 프로그램을 저장하는 부품
• 메모리가 ‘실행되는’ 프로그램을 저장, 보조기억장치는 ‘보관할’ 프로그램을 저장

4) 입출력장치

• 마이크, 스피커, 프린터, 마우스, 키보드처럼 컴퓨터 외부에 연결되어 컴퓨터 내부와 정보를 교환하는 장치

5) 시스템 버스

• 특징
  • 위의 핵심부품들은 메인보드 라는 판에 연결됨
  • 메인보드에 연결된 부품들은 서로 정보를 주고 받을 수 있는데, 버스라는 통로를 통해 가능
  • 위 네 가지 핵심 부품을 연결하는 가장 중요한 버스는 시스템 버스
• 구성
  • 주소 버스 : 주소를 주고받는 통로
  • 데이터 버스 : 명령어와 데이터를 주고받는 통로
  • 제어 버스 : 제어 신호를 주고받는 통로
• 그래서, 앞서 살펴본 CPU의 작동 예시는 시스템 버스를 통해 이루어짐
• 메모리가 어떤 명령인지 모르니까! 시스템버스를 거쳐가야 무슨 명령인지 판별 가능