컴퓨터 시스템은 크게 하드웨어와 소프트웨어로 나누어진다.

하드웨어 : 컴퓨터를 구성하는 기계적 장치

소프트웨어 : 하드웨어의 동작을 지시하고 제어하는 명령어 집합

하드웨어

• 중앙처리장치(CPU)
• 그래픽 카드(GPU)
• 기억장치 : RAM, HDD, ROM, CACHE ...
• 입출력 장치 : 마우스, 프린터, 키보드, 스피커 ...
• 환기용 팬, 전원 공급 장치, 웹캠 ...
• 컴퓨터를 구성하는 기계적 장치
• 중앙처리장치(CPU), 기억장치(Memory), **입출력장치(I/O Device)**로 구성되며 각 장치는 시스템 버스로 연결되어 있음

• 위 사진에서 각 화살표들을 "시스템 버스"라고 부름

• 주기억장치와 보조기억장치를 합쳐서 "기억장치"라고 부르며 프로그램을 올려 놓는 기억 공간이라고 생각하면 간단

  중앙처리장치(CPU)

  • 인간으로 따지면 두뇌에 해당하는 것으로 CPU라고 부른다.
  • 주기억장치에서 프로그램 명령어와 데이터를 읽어와 처리하고 명령어의 수행 순서를 제어한다.
  • CPU는 제어장치, 연산장치, 레지스터 그리고 이들을 연결하여 데이터를 전달하는 버스로 구성되어 있다.
  • 비교와 연산을 담당하는 산술논리연산장치(ALU)와 명령어의 해석과 실행을 담당하는 제어장치, 그리고 속도가 빠른 데이터 기억장소인 레지스터로 구성된다.
  • 개인용 컴퓨터와 같은 소형 컴퓨터에서는 중앙처리장치를 마이크로프로세서라고도 한다.

  제어장치

  • 컴퓨터에 있는 모든 장치들의 동작을 지시하고 제어하는 장치이다.
  • 제어장치는 명령 레지스터에서 읽어들인 명령어를 해독하여 해당하는 장치에게 제어 신호를 보내 정확하게 수행하도록 지시한다.
  • 제어장치의 구성요소
    • 프로그램 카운터(PC): 다음 실행의 명령을 기억하고 있는 레지스터
    • 명령 레지스터 : 명령 내용과 어드레스를 보관하는 레지스터, 명령부와 어드레스부로 구성됨. 명령부의 코드는 명령 해독기로 보내지고, 어드레스부의 데이터는 주소 해독기로 보내져 해독됨.
    • 제어신호 발생기, 부호기(Encoder): 해독된 명령에 따라 각 장치로 보낼 제어 신호를 생성하는 회로
    • 명령 해독기(Instruction Decoder(ID)): 명령 레지스터에 있는 명령어를 해독하여 부호기로 해독내용을 전송하는 회로
    • 주소 해독기(Address Decoder(AD)): 명령 레지스터의 어드레스부에 기억되어있던 주소 자료를 해독하여 데이터 레지스터로 신호를 보내는 장치

  산술 논리 연산장치(ALU:Arithmetic Logical Unit)

  • 제어장치의 명령에 따라 실제로 연산을 수행하는 장치이다.
  • 산술연산, 논리연산, 관계연산, Shift 등이 있으며 연산장치는 가산기, 누산기, 보수기, 데이터 레지스터, 오버플로 검출기, 시프트레지스터 등으로 구성되어 있다.

  레지스터

  • CPU 내부에서 처리할 명령어나 연산의 중간 결과값 등을 일시적으로 기억하는 임시 기억장소

    레지스터의 종류

    

    종류가 뭐가 있다 정도만 알면 됨

  버스

  • CPU, Memory, I/O 장치 등과 상호 필요한 정보를 교환하기 위해 연결된 공동의 전송선

  • 컴퓨터 내부 회로에서 버스선을 사용하는 목적은 결선수를 줄이기 위해서이다.

  • Memory나 I/O 장치가 제대로 동작하려면 버스를 통해 전달되는 제어 신호 어드레스 신호 및 데이터 신호의 상호 시간적 관계가 잘 유지되어야 함

    버스 위치에 따른 분류

    • 내부 버스 : CPU 및 메모리 내에 구성된 버스

      

    • 외부버스 : 주변 입출력 장치에 구성된 버스

  기억장치

  • 데이터, 프로그램, 연산의 중간 결과 등을 일시적 또는 영구적으로 저장하는 장치

  • CPU가 어떤 작업을 처리하려면 데이터와 데이터를 처리할 프로그램이 필요한데 기억장치가 그 일을 함

  • 기억장치는 접근 속도, 기억 용량, 용도 등에 따라 레지스터, 캐시 메모리, 주기억장치, 보조기억장치로 나누어짐.

  • 종류

    • 레지스터
      • CPU 내부에 존재하는 기억장치.
      • 접근 시간이 CPU의 처리속도와 비슷
    • 캐시 메모리
      • CPU가 주기억장치에 접근할 때 속도 차이를 줄이기 위해 사용
      • 실행 중인 프로그램의 명령어와 데이터를 저장
      • 기억 용량은 작지만 접근시간이 주기억장치보다 5~10배 정도 빠름
    • 주기억장치(ex. RAM, ROM)
      • CPU가 직접 데이터를 읽고 쓸 수 있는 장치
      • 레지스터나 캐시 메모리보다 기억 용량이 큼
      • ROM(Read Only Memory)
        • 전원이 끊어져도 기록된 데이터들이 소멸되지 않는 비휘발성 메모리
        • 기억된 데이터를 읽기만 가능한 장치
        • 데이터를 한 번 저장하면 수정을 할 수 없음
        • PROM : 1번 다시 쓰기 가능
        • EPROM: 무한으로 다시 쓰기 가능
      • RAM(Random Access Memory)
        • 전원이 끊어지면 데이터가 전부 지워지는 휘발성 메모리
        • ROM과 달리 쓰기가 가능
        • 응용 프로그램, 운영체제 등을 불러와 CPU가 작업 할 수 있도록 하는 기억장치
        • 데이터를 읽는 속도와 기록하는 속도 같음
        • 프로그램을 로딩하거나 데이터를 임시 저장할때 쓰임
        • DRAM
          • 트랜지스터 내의 축전지에 충전된 전하를 이용하여 정보 저장
          • 가격 저렴, 전력소모 적음, 충전을 해야함
          • 대용량 메모리로 쓰기에 적합해서 주기억장치로 사용됨
        • SRAM
          • 플립플롭(1비트의 정보를 보관) 기억소자로 구성되며 전원이 공급되는 동안 정보가 유지됨
          • 충전 필요 없음
          • 회로 복잡, 전력소모 많음, 비쌈
          • 동작속도가 빨라 캐시 메모리에 주로 사용됨
    • 보조기억장치(ex. HDD, SSD)

      • 주기억장치에 비해 접근 시간은 느리지만 기억 용량이 큼

      • 접근 시간은 주기억장치보다 약 1000배 느림

      • HDD(Hard Disk Driver)

        • 물리적인 디스크를 고속으로 회전시켜 저장하는 장치
        • 충격에 약하고 소음 발생

        

      • SSD(Solid State Driver)

    

하드웨어는 중앙처리장치(CPU), 기억장치, 입출력장치 등으로 구성되어 있다.