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Computer Science/Computer Architecture

[Computer Architecture] Chapter 01. 컴퓨터 구조란

by song.ift 2023. 2. 14.

컴퓨터 구조(Computer Architecture)란

'컴퓨터의 내부 구조는 어떻게 생겼을까?'

컴퓨터 과학에서 컴퓨터 시스템의 기능, 조직, 구현에 대한 법칙과 방법, 명령어 집합 구조(Instruction Set Architecture)의 설계 및 구현을 다루는 학문

 

컴퓨터 시스템

  • 하드웨어(Hardware) : 컴퓨터의 물리적인(기계적인) 구성요소, 컴퓨터를 이루는 모든 부품
    • 주요 하드웨어 : CPU(중앙처리장치), Memory, Storage, Network, I/O 장치(키보드, 모니터, 마우스, 스피커, 프린터 ...) 등의 기계
  • 소프트웨어(Software) : 컴퓨터 시스템에서 작업을 수행하기 위한 명령어의 집합
    • 코드로 만들어진, 컴퓨터 프로세서에서 실행될 수 있는 프로그램
    • 주요 소프트웨어 : 응용 소프트웨어, 시스템 소프트웨어, 운영체제
    • 예) MS PowerPoint, Excel, Google, Chrome, 포토샵, 게임 프로그램, ...

 

폰노이만 구조 (현 컴퓨터 구조)

  • 폰노이만이라는 분이 제안한 구조
  • Memory에 프로그램과 데이터가 저장
  • 하나씩 꺼내어 CPU : Arithmetic Logic Unit로 연산

폰노이만 구조는 CPU, 메모리, 프로그램로 구성

  • 폰노이만 구조 이전: 컴퓨터들은 다른 작업을 하려고 할 때 스위치 설치, 전선 재배치하여 데이터 전송, 신호 처리
  • 폰노이만 구조 이후: 소프트웨어만 교체하면 됨

 

컴퓨터 주요 구성 요소 (3가지가 핵심)

  • CPU(중앙처리장치, Central Processor Unit)
    • 연산: ALU(Arithmetic Logic Unit)
      • 산술 연산: Arithmetic Operation
      • 논리 연산: Logic Operation
    • 제어: Control Device
      • IO Device(입출력장치), Memory, ALU 동작 제어
  • Memory(코드와 데이터를 저장하는 장치)
    • 프로그램과 프로그램 수행에 필요한 데이터를 저장
    • 내부 기억장치 (주기억장치)
      • CPU 안에 레지스터(register), 캐쉬(cache memory)
      • DRAM등 메모리 (램, RAM, DDR4)
    • 외부 기억장치 (보조기억장치)
      • SSD, HDD
  • IO Devices(입출력 장치)
    • 입력 장치: 마우스, 키보드, 터치패드 등
    • 출력 장치: 모니터, 프린터, 스피커 등
  • Bus(버스)
    • CPU, Memory, IO Devices를 연결해주는 장치
    • 개별적인 IO Devices들을 연결해주고 데이터를 송수신해주는 장치

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