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컴퓨터의 기본 구성_하드웨어의 구조 (Part 2-1. 컴퓨터의 구조와 성능향상)

ㅁ윤슬ㅁ 2022. 8. 9. 22:51
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컴퓨터의 기본 구성 . 하드웨어의 구조에 대해서 [쉽게 배우는 운영체제] 도서 2장에서 읽은 부분 중 앞부분을 정리해보려고 합니당

먼저 컴퓨터는 중앙처리장치(CPU), 메인메모리, 입력장치, 출력장치, 저장장치로 구성된다.
그 중 중앙처리장치, 메인메모리는 필수장치. 입력장치, 출력장치, 저장장치는 주변장치로 분류된다

  • 중앙처리장치(CPU)
    • 명령어를 해석하고 실행하는 장치로 산술논리 연산장치, 제어장치, 레지스터로 구분된다
      • 산술논리 연산장치 (Arithmetic and Logic Unit. ALU) : CPU에서 데이터를 연산하는 장치
      • 제어장치 (control unit) : 작업을 지시하는 부분
      • 레지스터 (register) : CPU내에 데이터를 임시로 보관하는 곳 (레지스터의 종류 하단 참고)
    • 클록 : CPU의 속도와 롼련된 단위이다
    • 헤르츠 : *클록틱이 발생하는 속도를 나타내는 단위 (1.3GHz의 경우 초당 1.3억번의 데이터이동이 가능하다는 의미)
    • 버스 : CPU와 메모리, 주변장치 간에 데이터를 주고받을 때 사용 (제어버스가 다음에 어떤 작업을 할지 신호를 보내고 , 주소 버스가 위치 정보를 전달, 데이터가 데이터 버스에 실려 목적지까지 이동한다)
      • 제어버스 : 제어장치와 연결된 버스로 CPU가 메모리와 주변장치에 제어 신호를 보내기 위해 사용
      • 주소버스 : 메모리 주소 레지스터와 연결된 버스로, 메모리나 주변장치에 데이터를 읽거나 쓸 때 위치 정보를 보니기 위해 사용 (단방향)
      • 데이터버스 : 메모리 버퍼 레지스터와 연결된 버스로, 데이터의 이동이 양방향으로 이루어짐
  • 입출력장치
    • 외부의 데이터를 컴퓨터에 입력하는 장치. 키보드, 마우스, 최근에는 스마트폰의 보급으로 터치스크린이 각광받고 있다
  • 저장장치
    • 메모리보다 느리지만 저렴하고 용량이 크며, 전원 온.오프와 상관없이 영구적으로 저장한다
  • 메인보드
    • 메인보드는 CPU와 메모리 등 다양한 부품을 연결하는 커다란 판을 말한다.
    • 각종 부품을 꽂을 수 있는 단자가 있는데 이 단자에 그래픽카드, 사운드카드, 랜카드 등이 기본으로 장착되어 있기도 하고 성능향상을 위해 따로 장착하기도 한다.메모리
      메모리는 실행에 필요한 프로그램과 데이터가 존재하며 CPU와 협업하여 작업이 이루어진다. 읽거나 쓸 수 있는 램과 읽기만 가능한 롬으로 구분된다
  • 메모리
    • * 모든 프로그램은 메모리에 올라와야 실행될 수 있다
    • 메모리에는 실행에 필요한 프로그램과 데이터가 존재하며, CPU와 협업하여 작업이 이루어진다.
    • 메인메모리는 휘발성 메모리를 사용하고 있다. (비휘발성 메모리가 속도가 느리고 가격이 비싸기 때문에)
    • 읽거나 쓸 수 있는 램(RAM. Random Access Memory)과 읽기만 가능한 롬(ROM. Read Only Memory)으로 구분되어 있다
      • 램은 전력이 끊기면 데이터가 사라지는 휘발성 메모리와 전력이 끊겨도 데이터를 보관할 수 있는 비휘발성 메모리로 나뉜다
쉽게배우는 운영체제 그림 2-11

참고

* 레지스터의 종류

쉽게 배우는 운영체제 표 2-3


* 클록틱 : CPU가 작업을 할 때 일정한 박자가 있는데, 그 박자를 만들어 내는 것이 클록이다
클록이 일정 간격으로 틱을 만들면 거기에 맞추어 CPU안의 모든 구성 부품이 작업을 한다. 이 것을 클록틱 또는 펄스라고 부른다
메인보드의 클록이 틱을 보낼 때마다 데이터를 보내거나 받는다

* 폰노이만 구조
폰노이만 구조 (von Neumann archtiecture)는 CPU, 메모리, 입출력장치, 저장장치가 버스로 연결되어 있는 구조를 말함
모든 프로그램은 메모리에 올라와야 실행할 수 있다는 특징을 가지고 있으며 운영체제도 프로그램이기 때문에 메모리에 올라와야 실행이 가능하다. (메모리에 올라와야 한다는 말은 작업공간(메모리) 위에 프로그램이 올라와야 한다는 것으로 이해)
폰노이만 구조는 하드웨어는 그대로 둔 채 작업을 위한 프로그램만 교체하여 메모리에 올리는 방식으로 오늘날에 더 다양한 작업을 할 수 있게 한 계기가 된 구조이다

* 메인보드


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