[CS] 컴퓨터 구조&구성

컴퓨터의 기본 구조

• 응용 소프트웨어 (Application Software) : 특정 목적을 가진 유저가 직접 사용하는 소프트웨어
• 시스템 소프트웨어 (System software) : 애플리케이션 소프트웨어 실행 환경을 제공하는 소프트웨어
• 하드웨어 (Hardware) : 일 처리를 실제로 하는 장치

 

컴퓨터 시스템의 구성

• 소프트웨어 : 하드웨어의 동작을 지시하고 제어하는 명령어 집합
• 하드웨어 : 컴퓨터를 구성하는 기계적 장치

---

📢소프트웨어( Software )

---

🔍소프트웨어란

 컴퓨터 에게 동작 방법을 지시하는 명령어 집합 의 모임 혹은 프로그램이 올바르게 작동하도록 하는데
필요한 모든 문서 및 설치 데이터를 의미한다.
프로그램 소프트웨어는 컴퓨터 하드웨어에 직접 명령어를 주거나 다른 소프트웨어에 입력을 제공함으로써,
명령어의 기능을 수행한다

📎 소프트웨어 종류

💬 응용 소프트웨어(Application Software)

• 예시: Word, Excel, Chrome, Anydesk...
• 정의: 응용 소프트웨어는 특정 분야의 업무를 처리하기 위해 또는 특수한 문제해결을 위해 만들어지는 프로그램이다.

💬 시스템 소프트웨어(System Software)

• 예시: 운영체제(Windows, Mac, Linux), 컴파일러...
• 정의: 컴퓨터를 효율적으로 운영하여 제어하기 위한 프로그램이다.

 

 

---

📢하드웨어( Hardware )

---

🔍하드웨어란

하드웨어는 중앙처리장치 (CPU), 기억장치, 입출력장치로 구성되어 있고
이들은 시스템 버스로 연결되어 있으며
시스템 버스는 데이터와 명령 제어 신호를 각 장치로 실어나르는 역할을 한다.

 

📎 하드웨어 구성요소

💬중앙처리장치(Central Processing Unit:CPU)

• 인간의 두뇌 역할, 
• 중앙처리 장치는 프로세서라고도 불리며, 입력장치에서 받은 명령어의 해석과 자료의 연산, 비교 등의 처리를 제어하는 컴퓨터 시스템의 핵심장치이다.
• 중앙처리장치는 비교와 연산을 담당하는 산술논리연산장치(ALU)와 명령어의 해석과 실행을 담당하는 제어장치, 속도가 빠른 데이터 기억장소인 레지스터로 구성되어 있다. 다시 말하면, 중앙처리장치는 주기억장치에서 프로그램 명령어와 데이터를 읽어와 처리하고, 명령어의 수행 순서를 제어한다.

특징
산술논리연산장치 (ALU)	- 산술연산과 논리연산 수행한다. - 연산에 필요한 데이터를 레지스터에서 가져오고, 연산 결과를 다시 레지스터로 보낸다. - 비교와 연산을 담당
제어장치	명령어를 순서대로 실행할 수 있도록 제어하는 장치. 주기억장치에서 프로그램 명령어를 꺼내 해독하고, 그 결과에 따라 명령어 실행에 필요한 제어 신호를 기억장치, 연산장치, 입출력장치로 보내며, 이들 장치가 보낸 신호를 받아 다음에 수행할 동작을 결정한다.
레지스터	고속 기억장치로써, 명령어 주소, 코드, 연산에 필요한 데이터, 연산 결과 등을 임시로 저장한다. 중앙처리장치 종류에 따라 사용할 수 있는 레지스터 개수와 크기가 다르며, 용도에 따라 범용 레지스터와 특수목적 레지스터로 구분된다. - 범용 레지스터 : 연산에 필요한 데이터나 연산 결과를 임시로 저장 - 특수목적 레지스터 : 특별한 용도로 사용하는 레지스터    MAR (메모리 주소 레지스터) : 읽기와 쓰기 연산을 수행할 주기억장치 주소 저장    PC (프로그램 카운터) : 다음에 수행할 명령어 주소 저장    IR (명령어 레지스터) : 현재 실행 중인 명령어 저장    MBR (메모리 버퍼 레지스터) : 주기억장치에서 읽어온 데이터 or 저장할 데이터 임시 저장    AC (누산기) : 연산 결과 임시 저장

 

---

💬기억장치

 

프로그램, 데이터, 연산의 중간 결과를 저장하는 장치이다. RAM과 ROM도 이곳에 해당하며, 실행중인 프로그램과 같은 프로그램에 필요한 데이터를 일시적 또는 영구적으로 보존한다.

 

💾주기억장치 특징

• 휘발성 메모리이고 속도가 빠르며 컴퓨터의 체감 속도를 좌우하는 역할
• CPU 가까이 위치하여 CPU가 처리할 프로그램과 데이터를 일시적으로 저장한다.
• 반도체 기억장치 칩들로 구성되어있다.
  가격이 비싸고, 저장할 때 면적을 많이 차지한다.
  고속 엑세스가 가능하다.

RAM : Random Access Memory)
전원 공급이 중단되면 기억된 내용이 지워지므로 일시적 저장만 가능하다.

ROM(Random Only Memory)

비휘발성 메모리라서 영구적으로 저장되고 읽기만 가능한 읽기 전용 메모리

 

💾 보조기억장치 특징

• 2차 기억장치로 주기억장치에 비해 읽기/쓰기 속도가 느리다.
• 많은 자료를 영구적으로 보관할 수 있는 장점이 있다.
• 저장 밀도가 높고, 비트 당 가격이 낮다.

하드디스크 등을 말하며, 주기억장치에 비해 속도는 느리지만 많은 자료를

영구적으로 보관할 수 있는 장점이 있다.

 

---

 

💬입출력장치

 

사용자와 컴퓨터간의 대화를 위한 입력 및 출력 장치이다.

• 입력 장치 : 컴퓨터 내부로 자료를 입력하는 장치 (키보드, 마우스 등)
• 출력 장치 : 컴퓨터에서 외부로 표현하는 장치 (프린터, 모니터, 스피커 등)

 

---

 

📢시스템 버스( System Bus )

---

하드웨어 구성 요소를 물리적으로 연결하는 선

CPU와 시스템 내의 다른 요소들 사이에 정보를 교환하는 통로이다.

즉, 각 구성요소가 다른 구성요소로 데이터를 보낼 수 있도록 통로가 되어준다.

 

🚌 데이터 버스

• CPU와 나머지 기타 장치에 데이터를 전달하는 통로이다.
• 데이터를 주고 받아야하 하기 때문에 양방향 버스이다.

🚌 주소 버스

• CPU가 주기억장치나 I/O 장치로 기억장치 주소를 전달하는 통로이다.
• 데이터를 정확하게 전달하기 위해서는 주소를 정해줘야 하는데, 주소 버스는 이런 주소를 '전달만' 하기 때문에 단방향 버스이다.

🚌 제어 버스

• CPU, 기억장치, 입출력장치에 제어 신호를 전달한다.
• 데이터 버스와 주소 버스를 제어한다고도 할 수 있다.
• 제어 버스는 읽기와 쓰기 동작을 모두 수행하기 때문에 양방향 버스이다.

 

 

👏출처 & 참고

---

https://gyoogle.dev/blog/computer-science/computer-architecture/%EC%BB%B4%ED%93%A8%ED%84%B0%EC%9D%98%20%EA%B5%AC%EC%84%B1.html
https://velog.io/@alicesykim95/CS-%EC%BB%B4%ED%93%A8%ED%84%B0%EC%9D%98-%EA%B5%AC%EC%84%B1
https://aldrn29.tistory.com/54
구글링