컴퓨터 구조

1. 컴퓨터 시스템의 구성

하드웨어는 컴퓨터를 구성하는 기계적 장치이고, 소프트웨어는 하드웨어의 동작을 지시하고 제어하는 명령어의 집합이다. 컴퓨터 구조란 하드웨어를 구성하는 각 장치의 특성과 동작 원리를 다루는 학문이다.

 

1-1 하드웨어의 구성

하드웨어는 중앙처리장치, 기억장치, 입출력장치로 구성되며 각 장치는 시스템 버스로 연결되어 있다.

시스템 버스는 데이터와 명령 제어 신호를 각 장치로 실어 나르는 역할을 한다.

• 중앙처리장치 

인간의 두뇌에 해당하는 장치로 CPU 라고 한다. 주기억장치에서 프로그램 명령어와 데이터를 읽어와 처리하고 명령어의 수행 순서를 제어한다. 중앙 처리장치는 비교와 연산을 담당하는 산술논리연산장치 와 명령어의 해석과 실행을 담당하는 제어장치 , 속도가 빠른 임시 데이터 기억장소인 레지스터로 구성된다.

 

• 기억장치

프로그램, 데이터, 연산의 중간 결과 등을 저장하는 장치로 주기억장치와 보조기억장치로 구분된다.

주 기억장치에는 램과 롬이 있는데 실행 중인 프로그램과 프로그램에 필요한 데이터를 일시적으로 저장한다.

보조기억장치는 주 기억장치의 한정된 기억 용량을 보충하기 위해 사용한다.(주 기억장치보다 속도는 느리지만 영구보관 가능, 하드디스크, CD 등이 이에 해당함)

 

• 입출력장치

입력장치 - 문자, 숫자, 소리, 그림 등의 자료를 컴퓨터 내부로 입력하는 장치. 입력된 자료는 0과 1의 2진수 형태로 변환되어 저장된다. 키보드, 마우스, 조이스틱, 터치스크린 등이 이에 해당함

출력장치 - 컴퓨터 내부에서 처리한 결과를 인간이 인지할 수 있는 형태로 변환하여 보여주는 장치. 모니터, 프린터 등이 이에 해당함.

 

1-2 시스템 버스

시스템 버스는 하드웨어 구성 요소를 물리적으로 연결, 각 구성 요소가 다른 구성 요소로 데이터를 보낼 수 있도록 통로를 제공한다.

 

시스템 버스의 구성

• 데이터 버스

중앙처리장치와 기타 장치(기억장치, 입출력장치 등) 사이에서 데이터를 전달하는 통로이다. 기억장치와 입출력장치의 명령어와 데이터를 중앙처리장치로 보내거나, 중앙처리장치의 연산 결과를 기억장치와 입출력장치로 보내므로 양방향 버스이다.

 

• 주소버스

데이터를 정확히 실어 나르려면 기억장치 주소를 지정해 주어야 한다. 주소버스는 중앙처리장치가 주 기억장치나 입출력장치로 기억장치 주소를 전달하는 통로이므로 단방향 버스이다.

 

• 제어 버스

주소 버스와 데이터 버스는 모든 장치에 공유되므로 이것을 제어할 수단이 필요하다. 제어 버스는 중앙처리장치가 기억장치나 입출력장치에 제어 신호를 전달하는 통로이다. 제어 신호에는 기억장치 읽기 및 쓰기, 버스 요청 및 승인, 인터럽트 요청 및 승인, 클락, 리셋 등이있다. 제어 버스는 읽기 동작과 쓰기 동작을 모두 수행하므로 양방향 버스이다.