컴퓨터 공학(컴퓨터 구조 + 운영체제)

[혼공컴운] Chap1. 컴퓨터 구조 시작하기

뚜sh뚜sh 2024. 6. 3. 14:22

컴퓨터 구조는 컴퓨터가 이해하는 정보(데이터, 명령어) + 컴퓨터의 4가지 핵심 부품(CPU, 메모리(RAM), 보조기억장치, 입출력장치)으로 구성되어 있다.

 

컴퓨터가 이해하는 정보

컴퓨터는 0과 1로 표현된 정보만을 이해한다.

0과 1로 표현되는 정보에는 크게 두 종류가 있는데, 바로 데이터와 명령어다.

 

 

 

데이터

컴퓨터가 이해하는 숫자, 문자, 이미지, 동영상과 같은 정적인 정보를 가리켜 데이터라고 한다.

컴퓨터와 주고받는 정보나 컴퓨터에 저장된 정보를 가리킬 때 편하게 데이터라 통칭하기도 한다.

 

 

 

명령어

컴퓨터가 이해하는 정보에는 데이터와 명령어가 있다고 했지만, 이 둘 중 컴퓨터를 실질적으로 작동시키는 더 중요한 정보는 명령어다.

데이터는 명령어 없이는 아무것도 할 수 없는 정보 덩어리일 뿐이지만, 명령어는 데이터를 움직이고 컴퓨터를 작동시키는 정보이기 때문이다.

 

컴퓨터의 4가지 핵심 부품

메모리 (주기억장치)

주기억장치에는 크게 RAM(Random Access Memory)과 ROM(Read Only Memory), 두 가지가 있다.

메모리라는 용어는 보통 RAM을 지칭한다.

메모리는 현재 실행되는 프로그램의 명령어와 데이터를 저장하는 부품이다.

즉, 프로그램이 실행되기 위해서는 메모리에 저장되어 있어야 한다.

메모리에 저장된 값의 위치는 주소로 알 수 있다.

 

 

 

CPU (중앙처리장치)

CPU는 메모리에 저장된 명령어를 읽어 들이고, 읽어 들인 명령어를 해석하고, 실행하는 부품이다.

CPU 내부에는 ALU(산술논리연산장치), 레지스터, 제어장치가 있다.

 

- ALU

쉽게 말해 계산기이다.

계산만을 위해 존재하는 부품이다.

컴퓨터 내부에서 수행되는 대부분의 계산은 ALU가 도맡아 수행한다.

 

- 레지스터

CPU 내부의 작은 임시 저장 장치이다.

프로그램을 실행하는 데 필요한 값들을 임시로 저장한다.

CPU 안에는 여러 개의 레지스터가 존재하고 각기 다른 이름과 역할을 가지고 있다.

 

- 제어장치

제어 신호라는 전기 신호를 내보내고, 명령어를 해석하는 장치이다.

여기서 제어 신호란 컴퓨터 부품들을 관리하고 작동시키기 위한 일종의 전기 신호이다.

 

예)

  • CPU가 메모리에 저장된 값을 읽고 싶을 땐 메모리를 향해 메모리 읽기라는 제어 신호를 보낸다.
  • CPU가 메모리에 어떤 값을 저장하고 싶을 땐 메모리를 향해 메모리 쓰기라는 제어 신호를 보낸다.

 

 

 

보조기억장치

메모리는 실행되는 프로그램의 명령어와 데이터를 저장하지만, 가격이 비싸 저장 용량이 적고,전원이 꺼지면 저장된 내용을 잃는 단점을 가지고 있다.

이에 메모리보다 크기가 크고 전원이 꺼져도 저장된 내용을 잃지 않는 메모리를 보조할 저장 장치가 필요하게 되었는데, 이 저장 장치가 보조기억장치이다.

하드 디스크, SSD, USB 메모리, DVD, CD-ROM과 같은 저장 장치가 보조기억장치의 일종이다.

 

 

 

입출력장치

입출력장치는 마이크, 스피커, 프린터, 마우스, 키보드처럼 컴퓨터 외부에 연결되어 컴퓨터 내부와 정보를 교환하는 장치를 의미한다.

보조기억장치는 관점에 따라 입출력장치의 일종으로 볼 수 있다.

실제로, 보조기억장치와 입출력장치를 '컴퓨터 주변에 붙어있는 장치'라는 의미에서 주변장치라 통칭하기도 한다.

다만 보조기억장치는 모니터, 마우스, 키보드와 같은 일반적인 입출력장치에 비해 메모리를 보조한다는 특별한 기능을 수행하는 입출력장치이다.

 

 

 

메인보드와 시스템 버스

컴퓨터의 4가지 핵심 부품들은 모두 메인보드라는 판에 연결된다.

메인보드는 마더보드라고도 부른다.

메인보드에는 앞서 소개한 부품을 비롯한 여러 컴퓨터 부품을 부착할 수 있는 슬롯과 연결 단자가 있다.

 

메인보드에 연결된 부품들은 서로 정보를 주고받을 수 있는데, 이는 메인보드 내부에 버스라는 통로가 있기 때문이다.

컴퓨터 내부에는 다양한 종류의 통로, 즉 버스가 있다.

하지만 여러 버스 가운데 컴퓨터의 4가지 핵심 부품을 연결하는 가장 중요한 버스는 시스템 버스이다.

 

시스템 버스는 주소 버스, 데이터 버스, 제어 버스로 구성되어 있다.

주소 버스는 주소를 주고받는 통로,

데이터 버스는 명령어와 데이터를 주고받는 통로,

제어 버스는 제어 신호를 주고받는 통로이다.

 

 

 

[출처] 강민철, "혼자 공부하는 컴퓨터구조 + 운영체제", 한빛미디어, Chapter01 컴퓨터 구조 시작하기