[컴퓨터구조] 컴퓨터의 구성

컴퓨터 시스템의 구성과 기본 구조

컴퓨터 시스템의 구성은 하드웨어 > 시스템 소프트웨어 > 응용 소프트웨어 와 같이 상위 개념으로 이루어져있다.

 

하드웨어는 정보들의 전송통로(Bus)를 제공한다. 또한 처리가 실제로 일어나는 물리적인 실체를 의미한다.

소프트웨어는 정보들의 이동방향, 처리 종류의 지정, 이와 같은 동작들이 일어나는 시간을 지정하는 등의 명령의 집합을 의미한다.

 

컴퓨터의 기본 구성 요소

컴퓨터의 기본 구성 요소는 CPU, Memory, I/O Device로 크게 나눌 수 있다.

 

CPU는 "프로그램의 실행"과 "데이터 처리"라는 중추적인 기능을 수행한다.

 

Memory는 "Main Memory"와 "Auxiliary Storage Device"로 나누어진다.

 - [Main Memory]는 흔히 RAM으로 사용하는 주기억장치를 의미한다. 고속 액세스, 높은 가격, 낮은 용량, 반도체 기억장치 칩으로 구성되어 있는 특징을 가지며, 휘발성 ( 전원이 종료되면 저장된 데이터가 사라짐. )이라는 특징은 "Auxiliary Storage Device"와 가장 큰 다른 점이다. 주기억장치인 Main Memory는 연산을 위한 메모리로 읽기/쓰기 속도가 빠르고 용량은 상대적으로 작다는 특성이 있다.

 - [Auxiliary Storage Device]는 우리가 주로 HDD, SSD와 같은 보조기억장치를 의미한다. 주기억장치에 비해 저장 밀도가 높으며, 낮은 가격, 높은 용량을 특징으로 가진다. 또한 비휘발성 ( 전원이 종료되도 저장된 데이터가 보존됨. )이라는 특징은 "Main Memory"와 가장 큰 특징을 가진다. 저장을 위한 메모리로 읽기/쓰기 속도가 주기억장치에 비해 느리고 용량은 크다는 특성이 있다.

 

I/O Device ( Input/Output Device )는 말 그대로 입력과 출력을 하는 장치를 의미한다. 사용자와 컴퓨터간에 상호작용을 위해 존재하며, 흔히 입출력 장치 또는 주변 장치라고 부른다. CPU는 I/O Device를 제어하기 위해서 장치 컨트롤러를 사용하여 제어한다.

기계 명령어의 형식과 기억장치의 저장 단위

컴퓨터의 정보는 2진수 비트로 표현하며 명령어( 프로그램 코드 )와 데이터로 이루어진다.

프로그램 코드는 기계어, 어셈블리어, 고급언어로 이루어진다.

 

기계 명령어는 OP code(Operation code)와 Operand로 나누어진다.

 

 - OP code(Operation code)는 CPU가 수행할 연산을 지정하는 비트를 의미하며, 비트 수가 N개 이면 지정 가능한 연산의 개수는 2^n개 이다.

 - Operand는 CPU가 연산에 사용할 데이터 혹은 데이터가 저장된 기억장치의 주소를 의미하며, 비트 수가 N개 이면 지정 가능한 주소의 개수는 2^n개 이다.

시스템 버스

CPU와 기억장치 간에는 데이터와 주소 등을 전달하기 위한 통로가 필요하다. 

 

이 통로는 System Bus라 부르고 3개의 Bus로 이루어진다.

System Bus = Address Bus, Data Bus, Control Bus

( 해당 글에서는 줄여서 Ab, Db, Cb로 정리함. )

 

Ab는 CPU가 외부로 발생하는 주소 정보를 전송하는 신호 선들의 집합을 의미한다. 또한 단방향성 버스이다.

Ab만이 단방향성이라는 특징을 가진다.

 

Db는 CPU가 기억장치 또는 I/O 장치간에 데이터를 주고 받을때 사용하는 신호 선들의 집합을 의미한다. 

 

Cb는 CPU가 시스템 내의 각종 요소들을 동작, 제어하기 위한 신호 선들의 집합을 의미한다.

 

 

기억장치의 읽기와 쓰기

기억장치 쓰기 시간은 CPU가 주소와 데이터를 보낸 순간부터 저장이 완료될 때까지의 시간.

 

기억장치 읽기 시간은 CPU가 주소를 발생시킨 시간부터 기억장치 데이터를 CPU로 불러와 도착할 때까지의 시간.