컴퓨터 시스템 = 소프트웨어 + 하드웨어
- 소프트웨어 : 하드웨어의 동작을 지시하고 제어하는 명령어의 집합
- 하드웨어 : 컴퓨터를 구성하는 기계적 장치
컴퓨터 구조란?
하드웨어를 구성하는 각 장치의 특성과 동작 원리를 다루는 학문
- 하드웨어는 중앙처리장치(CPU), 기억장치(Memory), 입출력장치(I/O)로 구성
- 각 장치는 시스템 버스로 연결
중앙처리장치(CPU)
- 인간의 두뇌와 같은 역할
- 주기억장치에서 프로그램 명령어와 데이터를 읽어와 처리
- 명령어 수행 순서 제어
- 소형 컴퓨터에서는 중앙처리장치를 마이크로프로세서라고도 함
- 세부 구성
(1) ALU (Arithmetic and Logic Unit)
→ 산술논리연산장치
→ 비교와 연산을 담당
(2) CU (Control Unit)
→ 제어장치 : 각 컴퓨터 구성요소를 제어할 제어신호를 생성하여 관리
→ 명령어 해석과 실행 담당
(3) Register
→ 속도가 빠른 데이터 기억장소
→ 명령어를 실행하기 위해 필요한 데이터와 상태, 명령어를 저장
(4) Internal Bus (내부버스)
→ CPU 내부의 구성요소 간 데이터 전달과 연결을 위한 경로
CPU 작동 원리 관련 내용은 해당 포스팅 참조
→ https://ynsseon.tistory.com/8
중앙처리장치(CPU) 작동 원리
CPU의 구성 (1) 연산장치 (=산술논리연산장치) - 산술 연산, 논리 연산 수행 - 연산에 필요한 데이터를 레지스터에서 가져오고, 연산 결과를 다시 레지스터로 보냄 (2) 제어장치 - 명령어를 순서대로
ynsseon.tistory.com
기억장치
- 프로그램, 데이터, 연산의 중간 결과값 등을 저장하는 장치
- 주기억장치와 보조기억장치로 나눠짐
(1) 주기억장치
→ 현재 CPU가 처리하고 있는 내용을 저장하는 기억장치
→ RAM과 ROM이 존재
* RAM (Random Access Memory) : 휘발성 메모리, 읽고 쓰기 모두 가능, 응용 프로그램 및 운영체제 등을 불러와 CPU가 작업할 수 있도록 하는 기억장치
* ROM (Read Only Memory) : 비휘발성 메모리, 기억된 데이터를 읽기만 가능한 장치, 데이터 저장 후 반영구적으로 사용 가능
(2) 보조기억장치
→ 물리적인 디스크가 연결되어 있는 기억장치
→ 데이터를 영구적으로 보관 가능
→ HDD(Hard Disk Driver), SSD(Solid State Driver) 존재
- CPU는 Store / Load 방식으로 주기억장치에 액세스
(1) 적재(Load) CPU Register ☜ 기억장치
→ 주소버스를 통해 CPU가 요구하는 데이터의 주소값과 제어 버스를 통해 Read 신호가 기억장치에 전달
→ 기억장치에 저장된 데이터를 읽어 CPU의 레지스터로 적재
(2) 저장(Store) CPU Register ☞ 기억장치
→ 주소 버스를 통해 특정 주소와 제어버스를 통해 Write 신호가 기억장치에 전달
→ CPU의 레지스터에서 기억장치의 특정 주소에 데이터를 저장
입출력장치
- 입력장치와 출력장치로 나눠짐
- 입력장치 : 키보드, 마우스, 조이스틱 등
- 출력장치 : 프린터, 모니터, 스피커 등
시스템버스
- 하드웨어 구성 요소를 물리적으로 연결하는 선
- 각 구성 요소가 다른 구성 요소로 데이터를 보낼 수 있는 통로
- 용도에 따른 분류
(1) 데이터 버스
* 중앙처리장치 ↔ 기억장치, 입출력장치 (양방향 버스)
* 컴퓨터 구성 요소 간에 데이터를 전달함
(2) 주소 버스
* 중앙처리장치 → 주기억장치, 입출력장치 (단방향 버스)
* 기억 장치의 주소 또는 입출력 장치의 포트번호를 지정하고 전달
* 데이터를 정확히 실어 나르기 위해서는 기억장치의 '주소'를 정해주어야 함
(3) 제어 버스
* 컴퓨터 구성 요소간에 제어 신호를 전달함 (양방향 버스)
* 제어 신호에는 기억장치 읽기 및 쓰기, 버스 요청 및 승인, 인터럽트 요청 및 승인, 클락, 리셋 등이 있음
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