안녕하세여, 루피입니다!
오늘부터 컴퓨터 구조와 운영체제 핵심 노트라는 책을 정리해보려합니다.
바로 시작합니다.
1. 컴퓨터 구조란?
컴퓨터 구조는 컴퓨터의 물리적 구성과 동작 방식을 설명하는 분야입니다.
컴퓨터의 물리적 구성에는 CPU(중앙처리 장치), 메모리나 하드 디스크 드라이버 같은 기억 장치, 키보드나 마우스 같은 입출력 장치 등이 있습니다. 이러한 구성 중 하나라도 없으면 컴퓨터는 동작하지 않습니다.
2. 컴퓨터의 구성요소
컴퓨터 시스템은 크게 소프트웨어와 하드웨어로 구성됩니다. 먼저 소프트웨어는 운영체제와 응용 소프트웨어(프로그램)로 구분됩니다.
반면, 하드웨어는 구성이 좀 더 복잡합니다. 다음과 같이 중앙 처리장치, 기억 장치, 입출력 장치로 구성됩니다.
- CPU : 컴퓨터의 두뇌로, 프로그램을 실행하고 데이터를 처리하는 핵심 역할을 합니다.
- 기억 장치 : 데이터와 프로그램 명령어를 저장하는 공간입니다.
- 입출력 장치: 컴퓨터와 외부 장치 간에 정보를 교환할 수 있는 장치입니다.
3. 컴퓨터의 기본 구조
위에서 공부한 CPU, 기억 장치, 입출력 장치가 컴퓨터를 구성하는 기본 구조입니다. 그리고 이들 간 데이터 및 명령어 전달은 시스템 버스가 담당합니다.
CPU
컴퓨터의 두뇌로, 계산을 수행하거나 명령어를 처리하기 위해 ‘산술.논리 장치’ 와 ‘제어 장치’가 있습니다.
산술.논리 장치 즉, ALU는 컴퓨터가 수학적 계산을 수행하는 ‘계산기’ 입니다. CPU 내부에 있으며 산술 연산과 논리 연산을 수행합니다.
제어 장치는 컴퓨터에서 ‘지휘자’와 같은 역할을 합니다. 컴퓨터 내 부품들이 제대로, 그리고 올바른 순서로 일하도록 지시합니다.
기억장치
기억 장치는 말 그래도 컴퓨터에 데이터를 저장하는 장치입니다. 일반적으로 임시 저장을 위한 주기억 장치와 영구 저장을 위한 보조기억 장치라는 두 가지 주요 유형으로 나뉩니다.
주기억 장치는 CPU가 직접 접근할 수 있는 메모리로 램(RAM)이라고도 부릅니다. 여기에는 CPU가 현재 처리 중인 데이터와 명령어가 일시적으로 저장됩니다.
보조기억 장치는 주기억 장치보다 더 큰 용량을 사용할 수 있으며, 데이터를 영구적으로 저장합니다. 대표적으로 하드 디스크 드라이브가 있습니다.
| 구분 | 주기억 장치 | 보조기억 장치 |
|---|---|---|
| 휘발성 | 전원이 꺼지면 저장된 정보가 삭제됩니다. | 전원이 꺼져도 데이터를 유지합니다. |
| 데이터 접근 속도 | CPU가 직접 접근할 수 있기 때문에 속도가 빠릅니다. | 주기억 장치에 비해 데이터 접근 속도가 느립니다. |
| 저장 용량 | 보조기억 장치에 비해 상대적으로 용량이 작습니다. | 대용량 데이터 저장이 가능합니다. |
| 가격 | 상대적으로 비쌉니다. | 주기억 장치보다 저렴합니다. |
| CPU 접근 | 직접 접근할 수 있습니다. | 일반적으로 주기억 장치를 통해 접근합니다. |
일반적 메모리, 램이라는 이름이 주기억 장치와 같은 의미로 사용되곤 합니다.
입출력 장치
입출력 장치(I/O)는 컴퓨터와 사용자 간에 데이터를 교환하는 데 사용하는 장치입니다. 즉, 입출력 장치는 데이터를 입력받고, 출력하는 역할을 수행하여 사용자가 컴퓨터와 상호작용할 수 있도록 도와줍니다. 대표적으로 키보드, 마우스, 모니터, 프린터 등이 있습니다.
시스템 버스
시스템 버스는 CPU, 기억 장치, 입출력 장치 간에 데이터를 주고 받기 위한 통신 경로로 눈에 보이지는 않습니다.
시스템 버스는 주로 3유형으로 구분합니다.
- 주소 버스 : 메모리의 특정 위치를 지정할 때 사용합니다. (CPU가 메모리의 특정 위치에 데이터를 읽거나 쓸때)
- 데이터 버스 : 실제로 데이터가 이동하는 통로입니다.
- 제어 버스 : CPU, 메모리와 입출력 장치 사이 제어 신호와 상태 신호를 전송하는 데 사용합니다.
예를 들어 CPU가 메모리에 데이터를 저장하라고 명령을 내리면 시스템 버스는
- CPU는 제어 버스를 통해 메모리에 ‘쓰기’ 작업을 해야 한다는 신호를 보냅니다.
- CPU는 주소 버스를 통해 메모리의 어떤 위치에 데이터를 저장해야 하는지를 지정합니다.
- 메모리는 제어 버스로부터 받은 ‘쓰기’ 신호를 인식하고 주소 버스로부터 전달받은 주소 위치에 데이터를 저장합니다. 이때, 데이터는 데이터 버스를 통해 이동합니다.
이러한 방식으로 시스템 버스는 컴퓨터 내 다른 장치와 서로 협력하여 데이터를 정확한 시간, 올바른 위치에, 적절한 방식으로 처리하도록 도와줍니다.
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컴퓨터 구조와 운영체제 핵심 노트 | 서지영 - 교보문고
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오늘도 화이팅입니다!
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