[CS] 컴퓨터 구조 (Computer Architecture)

컴퓨터는 하드웨어와 소프트웨어로 나뉜다.

• 하드웨어 : 중앙처리장치(CPU), 기억장치(RAM, HDD), 입출력장치(마우스, 프린터)
• 소프트웨어 : 시스템 소프트웨어(운영체제, 컴파일러), 응용 소프트웨어(워드프로세서, 스프레드시트)

하드웨어

하드웨어는 중앙처리장치, 기억장치, 입출력장치로 구성되며, 시스템 버스로 연결되어 있다.

시스템 버스는 데이터와 명령 제어 신호를 각 장치로 실어나르는 역할을 한다.

 

중앙처리장치

주기억장치에서 프로그램 명령어와 데이터를 읽어와 처리하고, 명령어의 수행 순서를 제어한다.

중앙처리장치는 비교와 연산을 담당하는 산술논리연산장치(ALU)와 명령어의 해석과 실행을 담당하는 제어장치, 속도가 빠른 데이터 기억장소인 레지스터로 구성되어 있다.

소형 컴퓨터에서는 CPU를 마이크로프로세서라고도 부른다.

 

기억장치

프로그램, 데이터, 연산 중간 결과를 저장하는 장치로 주기억장치와 보조기억장치로 나뉜다.

실행중인 프로그램과 같은 프로그램에 필요한 데이터를 일시적으로 저장한다.

주기억장치는 속도가 빠르지만 휘발성이다.

보조기억장치는 하드디스크(HDD)등을 말하며, 주기억장치에 비해 속도는 느리지만 많은 자료를 영구적으로 저장할 수 있다.

 

입출력장치

입력장치는 컴퓨터 내부로 자료를 입력하는 장치로 키보드, 마우스 등이 있다.

출력장치는 컴퓨터에서 외부로 표현하는 장치로 프린터, 모니터, 스피커 등이 있다.

 

시스템 버스

하드웨어 구성 요소를 물리적으로 연결하는 선으로 각 구성요소가 다른 구성요소로 데이터를 보낼 수 있도록 통로가 되어준다.

용도에 따라 데이터 버스, 주소 버스, 제어 버스로 나뉜다.

 

데이터 버스

중앙처리와 기타 장치 사이에서 데이터를 전달하는 통로

기억장치와 입출력장치의 명령어와 데이터를 중앙처리장치로 보내거나, 중앙처리장치의 연산 결과를 기억장치와 입출력장치로 보내는 양방향 버스이다.

 

주소 버스

데이터를 정확히 실어나르기 위해서는 기억장치의 주소를 정해주어야 한다.

중앙처리장치가 주기억장치나 입출력장치로 기억장치의 주소를 전달하는 통로로 단방향 버스이다.

 

제어 버스

주소 버스와 데이터 버스는 모든 장치에 공유되기 때문에 이를 제어할 수단이 필요하다.

중앙처리장치가 기억장치나 입출력장치에 제어 신호를 전달하는 통로이다.

제어 신호의 종류 : 기억장치 읽기 및 쓰기, 버스 요청 및 승인, 인터럽트 요청 및 승인, 클락, 리셋 등

읽기 동작과 쓰기 동작을 모두 수행하기 때문에 양방향 버스이다.

 

 

컴퓨터는 기본적으로 읽고 처리하고 저장하는 과정으로 이루어진다.

이 과정을 진행하며 끊임없이 주기억장치(RAM)과 소통한다.

이때 운영체제가 64bit라면 CPU는 RAM으로부터 데이터를 한 번에 64bit씩 읽어온다.

 

 

 

참고

https://github.com/gyoogle/tech-interview-for-developer/blob/master/Computer%20Science/Computer%20Architecture/%EC%BB%B4%ED%93%A8%ED%84%B0%EC%9D%98%20%EA%B5%AC%EC%84%B1.md