[106] 컴퓨터개론 05차시 컴퓨터 시스템의 구성

1. 컴퓨터 시스템의 기본 구조

가. 컴퓨터

1) 전자회로와 그 밖의 물리적인 장치들로 이루어진 하드웨어

2) 활용할 수 있는 기본적인 프로그램이나 이에 따르는 기술인 소프트웨어

나. 컴퓨터의 외부 구조

다. 컴퓨터의 내부 구조

1) 중앙처리장치

연산장치

사칙 연산 및 논리 연산을 프로그램의 명령을 실행하기 위한 장치로서 자료의 비교, 판단, 이동, 편집 등을 수행

제어장치

프로그램의 명령을 해석하고 명령에 따라 각 장치의 작업을 지시하고 감독

각종 입출력 장치, 기억 장치, 연산 장치 등의 동작을 제어하며 주기억 장치에 저장된 프로그램을 해독하고 해독된 명령들을 각 장치에 보내 처리하도록 지시하는 일을 담당

라. 컴퓨터 시스템의 구성 요소

1) 하드웨어

컴퓨터를 구성하는 물리적인 장치들의 집합체를 말하며 다양한 기능을 가진 장치들로 구성

대표적인 하드웨어라 할 수 있는 본체는 중앙처리장치, 롬, 램 등과 같은 핵심 부품들을 장착한 메인 보드와 주변 기기들로 이루어짐.

입력장치

문자나 기호와 같은 데이터를 컴퓨터가 이해할 수 있도록 전기적인 신호로 변환시켜 주는 장치

키보드, 마우스, 통신 포트, 센서 등

중앙처리 장치

제어 장치, 연산 장치, 레지스터 등으로 구성되며 개인용 컴퓨터에서는 중앙처리 장치를 마이크로프로세서라고도 부름.

마이크로프로세서의 속도에 따라 80286, 80386, 80486 그리고 펜티엄 1, 2, 3, 4 등의 이름(인텔의 모델명)을 사용(옛날이야기)

출력장치

중앙처리장치에서 처리된 결과를 출력하는 장치

컴퓨터 내부에는 모든 데이터가 비트 형태로 기억되어 있기 때문에 외부로 출력할 때에는 사람이 인지할 수 있는 문자나 기호, 도형, 소리 등으로 나타내게 됨.

모니터, 스피커, 프린터 등

주기억장치

컴퓨터 내에서 명령어와 데이터들을 기억하는 대규모 저장장치로서 입력 장치로부터 들어온 자료는 주기억 장치에 저장

보조기억장치

주기억 장치를 보조하는 기억장치

자기 디스크, 자기 테이프, 디스켓, 하드 디스크, USB 등

2) 시스템 소프트웨어

사용자가 복잡한 컴퓨터 하드웨어를 모르고서도 유용하게 사용할 수 있도록 도와주는 프로그램

즉, 컴퓨터를 작동시키고 다루기 위한 프로그램

운영체제

감시 프로그램, 작업 관리 프로그램, 데이터 관리 프로그램, 문제 처리 프로그램

MS-DOS, Windows, UNIX, Linux 등

언어 번역 프로그램

어셈블러, 컴파일러, 인터프리터, 프리프로세서

서비스/유틸리티

정렬, 조합, 편집 프로그램

파일 압출 유틸리티

디스크 관련 유틸리티

3) 펌웨어

다른 소프트웨어보다 우선적으로 하드웨어의 기본적인 동작을 제어할 수 있는 기능

만약 PC에 장착된 하드디스크가 손상되어 운영체제의 부팅이 실패한다 해도 바이오스는 정상적으로 작동하며, 운영체제 구동에 필요한 데이터를 찾을 수 없다는 오류 메시지를 표시

2. 중앙처리장치와 명령어

가. 중앙처리 장치의 구성

1) 연산장치

자료를 처리하고 계산하는 장치

수행하는 연산에는 산술연산과 논리연산이 있음.

2) 제어장치

프로그램에 의해 주어지는 연산의 순서를 차례대로 실행해나가기 위해 기억장치, 연산장치, 입출력 장치에 제어 신호를 보내고 또 이들 장치로부터 신호를 받아 다음에 처리해야 할 작업들을 제어하는 역할

명령어를 해독하여 제어장치 내의 명령어 레지스터에 잠시 저장

명령어 레지스터에 기억된 명령어에 따라 명령어를 실행하는 명령어 실행 단계를 수행

나. 중앙처리장치의 종류

중앙처리장치는 명령어의 구성 방식에 따라 CISC(Complex Instruction Set Computer)와 RISC(Reduced Instruction Set Computer) 방식으로 구분

1) CISC

마이크로 프로그래밍을 통해 다양한 명령어 형식을 제공

명령어의 수가 많고 구조가 복잡하여 생산 단가가 비쌈.

일반 PC에 사용되는 386, 486 등 인텔 계열의 중앙처리장치에 쓰임

2) RISC

연산 속도를 향상시키기 위해 제어논리를 단순화함.

CISC에 비해 단순화된 명령어 구조를 가짐.

복잡한 구조를 단순화 시킬 수 있음.

특별한 설계 방법을 통해 속도를 최대한 높일 수 있음.

가격이 저렴함.

워크스테이션에 주로 쓰임.

다. 명령어

컴퓨터 중앙처리장치가 주기억장치에 저장되어 있는 프로그램 명령어를 호출하는 패치과정을 수행하고 해독함.

그 다음 자료를 이동하고 연산과 입출력을 실행

1) 명령어의 실행 사이클

패치 사이클

프로그램 카운터가 지시하는 명령을 명령 레지스터에 패치

명령어를 해석하여 데이터에 대한 유효 주소를 생성

실행 사이클

데이터를 패이하고 명령어를 실행

인터럽트 사이클

인터럽트가 발생하면 위의 두 사이클을 마친 후 인터럽트에 대한 처리

2) 명령어 형식 비교

연산코드: 실행하는 연산 종류에 따라 연산 기능, 제어기능, 데이터 전달 기능, 입출력 기능으로 나뉨

피연산자: 주소, 숫자, 문자, 논리 데이터 등을 저장

피연산자 수에 따른 명령어 분류

0-주소 명령어(연산 코드만 존재)

1-주소 명령어(연산 코드에 피연산자 1개)

2-주소 명령어(연산 코드에 피연산자 2개)

3-주소 명령어(연산코드에 피연산자3개)

3. 기억장치와 컴퓨터의 처리속도 성능

가. 기억장치의 기능

컴퓨터에서 사용하는 모든 프로그램이나 데이터를 기억시켜두고 필요할 때에 이용할 수 있도록 해줌

나. 기억장치의 분류

다. 주기억장치의 종류와 특성

1) ROM

기억된 내용을 자유롭게 읽을 수는 있지만, 데이터를 임의로 기억시킬 수 없는 읽기 전용 비휘발성 기억장치

2) RAM

사용자가 작성한 문장이나 프로그램이 기억되는 기억 장소로서 임의의 메모리 주소가 기억되어 있는 데이터를 주소 지정에 의해 즉시 판독하고 기록할 수 있는 기억장치

라. 최근의 기억 장치와 보조기억장치의 동향

1) 낸드 플래시 메모리

전기적으로 데이터를 지우고 다시 기록할 수 있는 비휘발성 컴퓨터 기억 장치로서 현재 가장 많이 사용되는 메모리 종류

주로 휴대용 정보통신기기의 메모리로 사용

2) SSD(Solid State Drive)

하드디스크 드라이브(HDD)를 대체할 차세대 저장대체

HDD보다 가볍고 데이터 처리속도가 빠르며 낮은 전력 소모와 안정성이 장점임.

마. 컴퓨터 처리 속도(인텔 계열)

1) Core i7 Ivy Bridge

2012년 생산

제조공정: 22nm

트랜지스터: 1,400,000,000개

https://ko.wikipedia.org/wiki/아이비브리지_(마이크로아키텍처)

아이비브리지 (마이크로아키텍처) - 위키백과, 우리 모두의 백과사전

2) Core i7 Haswell-E

2014년 생산

제조공정: 22nm

트랜지스터: 2,600,000,000개

https://ko.wikipedia.org/wiki/하스웰_(마이크로아키텍처)

하스웰 (마이크로아키텍처) - 위키백과, 우리 모두의 백과사전