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[Computer Architecture] Configuration of your computer

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By tonyleekorea 9 분읽는 시간

컴퓨터의 구성

  • 컴퓨터 시스템은 크게 하드웨어와 소프트웨어로 나누어진다.

하드웨어

  • 하드웨어는 컴퓨터를 구성하는 기계적 장치들로, 다음과 같이 분류할 수 있다:
  1. 중앙처리장치(CPU):
    • 역할: 컴퓨터의 두뇌로, 프로그램 명령어와 데이터를 처리하고 명령어의 수행 순서를 제어한다.
    • 구성 요소:
      • 산술논리연산장치(ALU): 데이터의 연산 및 논리 연산을 수행한다.
      • 제어장치: 명령어를 해석하고 실행을 제어한다.
      • 레지스터: 고속의 데이터 저장소로, 연산 중간 결과나 명령어 등을 저장한다.
    • 특징: 개인용 컴퓨터에서는 CPU를 마이크로프로세서라고 부르기도 한다.
  2. 기억장치:
    • 주기억장치:
      • RAM (Random Access Memory): 프로그램과 데이터를 일시적으로 저장하며, 전원이 꺼지면 데이터가 사라진다.
      • ROM (Read-Only Memory): 시스템의 기본적인 부팅 정보를 저장하며, 전원이 꺼져도 데이터가 유지된다.
    • 보조기억장치:
      • HDD (Hard Disk Drive), SSD (Solid State Drive): 데이터를 영구적으로 저장한다. 주기억장치에 비해 속도는 느리지만, 저장 용량이 크다.
  3. 입출력장치:
    • 입력 장치: 컴퓨터 내부로 데이터를 입력하는 장치이다. 예를 들어, 키보드, 마우스, 스캐너 등이 있다.
    • 출력 장치: 컴퓨터의 데이터를 외부로 표현하는 장치이다. 예를 들어, 프린터, 모니터, 스피커 등이 있다.
  • 이들은 시스템 버스로 연결되어 있으며, 시스템 버스는 데이터, 명령어, 제어 신호를 각 장치로 전달하는 역할을 한다.

소프트웨어

  • 소프트웨어는 하드웨어의 동작을 지시하고 제어하는 명령어 집합이다. 이는 시스템 소프트웨어와 응용 소프트웨어로 나뉜다:
  1. 시스템 소프트웨어:
    • 운영체제(OS): 컴퓨터 하드웨어와 소프트웨어 리소스를 관리하고, 공통 서비스 제공을 담당한다. 예를 들어, Windows, macOS, Linux 등이 있다.
    • 컴파일러: 프로그래밍 언어를 기계어로 번역하는 프로그램이다. 예를 들어, GCC, MSVC 등이 있다.
  2. 응용 소프트웨어:
    • 워드프로세서: 문서 작성 및 편집을 위한 소프트웨어이다. 예를 들어, Microsoft Word, Google Docs 등이 있습니다.
    • 스프레드시트: 데이터를 표 형식으로 관리하고 계산하는 소프트웨어이다. 예를 들어, Microsoft Excel, Google Sheets 등이 있다.

요약

  • 컴퓨터 시스템은 하드웨어와 소프트웨어로 구성된다.
  • 하드웨어는 중앙처리장치, 기억장치, 입출력 장치로 나뉘며, 각 장치는 시스템 버스로 연결되어 데이터와 명령어를 주고받는다.
  • 소프트웨어는 하드웨어의 동작을 제어하고, 운영체제와 응용 소프트웨어로 구성된다. 운영체제는 하드웨어와 소프트웨어 리소스를 관리하며, 응용 소프트웨어는 사용자가 특정 작업을 수행할 수 있도록 돕는다.

시스템 버스

  • 시스템 버스는 하드웨어 구성 요소를 물리적으로 연결하는 선으로, 각 구성 요소가 다른 구성 요소로 데이터를 보낼 수 있도록 통로 역할을 한다. 시스템 버스는 용도에 따라 데이터 버스, 주소 버스, 제어 버스로 나뉜다.

이미지

데이터 버스

  • 역할: 중앙처리장치와 기타 장치 사이에서 데이터를 전달하는 통로이다.
  • 특징: 양방향 버스로, 기억장치와 입출력장치의 명령어와 데이터를 중앙처리장치로 보내거나, 중앙처리장치의 연산 결과를 기억장치와 입출력장치로 보낸다.

주소 버스

  • 역할: 데이터가 정확히 실어나르기 위해서는 기억장치의 주소를 지정해야 한다.
  • 특징: 단방향 버스로, 중앙처리장치가 주기억장치나 입출력장치로 기억장치 주소를 전달하는 통로이다.

제어 버스

  • 역할: 주소 버스와 데이터 버스는 모든 장치에 공유되기 때문에 이를 제어할 수단이 필요하다. 제어 버스는 중앙처리장치가 기억장치나 입출력장치에 제어 신호를 전달하는 통로이다.
  • 제어 신호 종류: 기억장치 읽기 및 쓰기, 버스 요청 및 승인, 인터럽트 요청 및 승인, 클락, 리셋 등.
  • 특징: 양방향 버스로, 읽기 동작과 쓰기 동작을 모두 수행한다.

시스템 버스의 역할

  • 컴퓨터는 기본적으로 읽고 처리한 뒤 저장하는 과정(READ → PROCESS → WRITE)으로 이루어진다.
  • 이 과정을 진행하면서 끊임없이 주기억장치(RAM)와 소통한다. 예를 들어, 64비트 운영체제에서는 CPU가 RAM으로부터 데이터를 한 번에 64비트씩 읽어온다.

컴퓨터의 기본 동작 과정

  1. 읽기(READ): 데이터를 주기억장치(RAM)에서 읽어온다.
  2. 처리(PROCESS): 중앙처리장치(CPU)가 읽어온 데이터를 처리한다.
  3. 쓰기(WRITE): 처리된 데이터를 다시 주기억장치나 다른 장치로 저장한다.

요약

  • 데이터 버스: 중앙처리장치와 기타 장치 간의 데이터 전달 통로 (양방향).
  • 주소 버스: 중앙처리장치가 기억장치나 입출력장치로 주소를 전달하는 통로 (단방향).
  • 제어 버스: 중앙처리장치가 제어 신호를 전달하는 통로 (양방향).
  • 이와 같은 구조로 구성된 시스템 버스는 컴퓨터의 원활한 작동을 위해 중요한 역할을 한다. 각 버스가 담당하는 역할과 특성을 이해함으로써, 컴퓨터 하드웨어 간의 데이터 흐름과 제어 방법을 명확하게 이해할 수 있다.
Study, CS
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