[CS] - Computer Architecture

컴퓨터의 구성

컴퓨터의 구성 ( 하드 & 소프트 )

하드 - 컴퓨터를 구성하는 기계적 장치

소프트 - 하드웨어 동작을 지시하고 제어하는 명령어 집합

 

하드웨어

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• 중앙처리장치 (cpu)
• 기억장치: RAM, HDD
  • RAM : 기억된 정보를 읽기, 다른 정보를 기억시킬 수 있는 메모리로서 주 기억장치다
  • HDD : hdd는 하드 디스크 드라이브로서 내부에 디스크를 여러개 두고 저장하는 용도로 쓴다
  • sdd는 반도체를 사용해 데이터를 저장하는 방식이다.
• 입출력 장치 : 마우스, 프린터

소프트웨어

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• 시스템 소프트웨어 : 운영체제, 컴파일러
  • 운영체제 : 사용자가 컴퓨터를 사용하기 위해 필요한것이다. ( 모든 프로그램들을 운체에서 관리하고 제어한다. )
  • 컴파일러 : 특정 프로그래밍 언어로 쓰여 있는 문서를 다른 프로그래밍 언어 혹은 컴퓨터 언어로 옮기는 일
• 응용 소프트웨어 : 워드 프로세서, 스프레드시트

하드 웨어는 중앙처리장치, 기억장치, 입출력장치가 있고 이들은 시스템 버스로 연결되어 있으며, 이 버스는 데이터와 명령 제어 신호를 각 장치로 실어나르는 역할을 한다.

 

CPU

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cpu는 주기억장치에서 프로그램 명령어와 데이터를 읽어 처리하고 명령어의 수행 순서를 제어한다.

cpu 구성요소

• 비교와 연산을 담당하는 산술논리연산장치 (ALU )
• 명령어의 해석 및 실행을 담당하는 제어장치
• 속도가 빠른 데이터 기억장소인 레지스터

 

기억 장치

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기억 장치는 프로그램, 데이터, 연산의 중간 결과를 저장하는 장치

주기억장치, 보조기억장치로 나눠지는데

주기억장치는 RAM, ROM 같은 것들이 해당하고

보조기억장치는 하드디스크 같은 것을 해당한다. 보조기억장치는 주기억장치에 비해 속도가 느리지만, 데이터를 영구적으로 보관할 수 있다

RAM : 읽고, 쓰기 가능, 응용 프로그램, OS를 불러와 CPU가 작업할 수 있도록 하는 기억장치

• 추가적으로, 휘발성 메모리이다.

ROM : 읽기만 가능하고 수정이 불가능함, 데이터를 저장후, 반영구적으로 사용할 수있다.

• 추가적으로, 비휘발성 메모리이다

 

입출력 장치

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입출력 장치는 입력과 출력 장치로 나눠진다

입력 - 컴퓨터 내부로 자료를 입력 ( 키보드, 마우스 )

출력 - 컴퓨터에서 외부로 표현하는 장치 ( 프린트, 모니터, 스피커 )

 

시스템 버스

하드웨어 구성요소를 물리적으로 연결하는 선 ( 데이터를 보내는 통로가 되어줌 )

데이터 버스 ( 양방향 버스 )

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cpu와 기타 장치 사이에서 데이터 전달

기억장치 or 입출력 장치( 명령어, 데이터 ) → cpu

cpu (연산 결과 )→ 기억장치 or 입출력 장치

 

제어 버스 ( 양방향 )

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주소 버스, 데이터 버스는 모든 장치에 공유하기에 이를 제어할 수단이 필요하다.

cpu ( 제어 신호 )→ 기억장치 or 입출력 장치

• 제어 신호 : 기억장치 읽기 및 쓰기, 버스 요청 및 승인, 인터럽트 요청 및 승인, 클락, 리셋 등

제어 버스는 읽기 동작과 쓰기 동작을 모두 수행하기 때문에 ‘양방향’ 이다.

 

주소 버스 ( 단방향 )

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데이터를 정확히 나르기 위해서는 기억장치의 주소를 알아야 함

cpu ( 기억장치 주소 )→ 주기억장치 or 입출력 장치

컴퓨터는 기본적으로 읽고 처리한 뒤 저장하는 과정으로 이루어짐

(READ → PROCESS → WRITE)

이 과정을 진행하면서 끊임없이 주기억장치(RAM)과 소통한다.

이때 운영체제가 64bit라면, CPU는 RAM으로부터 데이터를 한번에 64비트씩 읽어온다.