컴퓨터의 구조와 성능 향상 (1)

컴퓨터의 구성은 CPU, 메인 메모리, 입/출력 장치, 저장장치로 구성된다.

이중에서도 필수 장치와 주변 장치로 나눌 수 있는데 이번 단원은 컴퓨터를 구성하는 장치들의 종류와 특징에 대해 다룬다.

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컴퓨터의 구성

중앙 처리장치 (CPU)
: 명령어를 해석하여 실행하는 장치 = 두뇌
→ 요리사

메모리 (RAM, ROM)
: 작업에 필요한 프로그램과 데이터를 저장하는 장치
→ 도마

입/출력장치 (키보드,모니터)
: 외부의 데이터를 컴퓨터에 입력하거나 컴퓨터에서 처리한 결과를 사용자가 원하는 형태로 출력하는 장치
→ 주문내역/메뉴

저장장치 (하드디스크)
: 메모리보다 느리지만 저렴하고 용량이 크며 전원의 온/오프에 관계없이 데이터를 영구적으로 저장함
→ 냉장고

메인보드
: 앞서 언급했던 컴퓨터의 부품을 연결해주는 판. 이 판에는 가는 선이 있으며 그 선을 통해 각 장치들을 연결 할 수 있음
→ 식당

메인보드

폰노이만 구조
: 메모리를 이용하여 프로그래밍이 가능한 컴퓨터 구조. 하드웨어는 그대로 둔 채 작업을 위한 프로그램만 교체하여 메모리에 올리는 방식
→ 모든 프로그램은 메모리에 올라와야 실행 가능

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CPU

CPU의 특징

• 산술논리 연산장치 : 데이터의 덧뺄셈과 같은 산술 연산과 AND,OR과 같은 논리 연산을 수행
• 제어장치 : 작업을 지시하는 부분
• 레지스터 : CPU내에 데이터를 임시로 보관하는 곳

레지스터의 종류

• 사용자 가시 레지스터 : 사용자 프로그램에 의해 변경되는 레지스터
• 사용자 불가시 레지스터 : 사용자가 임의로 변경할 수 없는 레지스터

버스의 종류

1. 제어 버스 : 다음에 어떤 작업을 할지 지시하는 제어 신호가 오간다

2. 주소 버스 : 메모리의 데이터를 읽거나 쓸 때 어느 위치에서 작업할 것인지 위치 정보가 오간다
→ 단방향이며 나가는 주소정보는 있지만 CPU로 들어오는 정보는 없다

3. 데이터 버스 : 어떤 작업을 할지 신호가 가고 주소까지 전달하면 그것에 맞는 데이터 정보가 오간다.

버스	특징
제어 버스	제어장치와 연결된 버스. 양방향이며 CPU가 메모리와 주변장치에 제어신호를 보내기 위해 사용한다.
주소 버스	메모리 주소 레지스터와 연결된 버스. 위치정보를 보내기 위해 사용하며 단방향이다.
데이터 버스	메모리 버퍼 레지스터와 연결된 버스. 양방향으로 이루어진다.

메모리

메모리의 종류

1. 램 (RAM : Ramdom Access Memory)

휘발성
- DRAM : 시간이 지나면 데이터가 사라짐
- SRAM : 전력이 공급되는 동안에 데이터를 보관할 수 있어 재생할 필요 X
- SARAM : 클록틱이 발생할 때마다 데이터를 저장함

비휘발성
- 플래시 메모리 : 전력이 없어도 데이터를 보관하는 저장장치로 주로 사용

2. 롬 (ROM : Read Only Memory)

- 비휘발성. 한번 저장하면 바꿀 수 없음
- 마스크롬 : 데이터를 지우거나 쓸 수 없음
- PROM : 게이터를 한번만 저장할 수 있음
- EPROM : 데이터를 여러번 쓰고 지울 수 있지만 가격이 비쌈

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부팅
: 운영체제를 메모리에 올리는 과정

용어 정리
* 클록 : CPU가 작업을 하는 속도 한 틱마다 CPU가 일을 수행한다
* 헤르츠 : 클록이 발생하는 속도를 나타내는 단위
* 시스템버스 (FSB : Front-Side Bus) : 메모리와 주변장치를 연결하는 버스
* CPU 내부 버스 (BSB : Back Side Bus) : CPU 내부에 있는 장치를 연결하는 버스
* 버스 : 데이터를 주고 받을 때 사용하는 길

* 부스트트랩 : 컴퓨터를 켰을 때 운영체제를 불러오는 프로그램