[혼공학습단 10기 - 컴퓨터 구조 + 운영체제] 1주차 / Chapter 01. 컴퓨터 구조 시작하기

01-1. 컴퓨터 구조를 알아야 하는 이유

- 작성할 내용이 많지 않아서, 마무리 부분만 복습

1. 컴퓨터 구조를 이해하면 문제 해결 능력이 향상됨

2. 컴퓨터 구조를 이해하면 문법만으로는 알기 어려운 성능/용량/비용을 고려하며 개발할 수 있음

 

확인문제 1. 컴퓨터 구조를 알아야 하는 이유로 적절하지 않은 것을 고르세요.

답 > 2번. 프로그램을 빠르게 구현할 수 있습니다.

 

확인문제 2. 다음 설명의 빈칸에 들어갈 알맞은 내용을 보기에서 골라 써 보세요. 

답 > 컴퓨터 구조를 이해하면 우리는 컴퓨터를 미지의 대상에서 분석의 대상으로 인식하게 됩니다.

 

01-2. 컴퓨터 구조의 큰 그림

컴퓨터 구조 지식은 크게 두 가지로 나뉨

> 컴퓨터가 이해하는 정보

> 컴퓨터의 네 가지 핵심 부품

 

컴퓨터는 0과 1로 표현된 정보만을 이해함

- 여기서 0, 1로 표현된 정보 : 데이터/명령어 (즉, 컴퓨터가 이해하는 정보에는 데이터, 명령어가 있다)

 

데이터(data) : 컴퓨터가 이해하는 숫자, 문자, 이미지, 동영상과 같은 정적인 정보

 

컴퓨터를 실질적으로 작동시키는 더 중요한 정보 : 명령어

 

명령어(instrcution) : 데이터를 움직이고 컴퓨터를 작동시키는 정보

 

>>>> 명령어는 컴퓨터를 작동시키는 정보이고, 데이터는 명령어를 위해 존재하는 일종의 재료

 

컴퓨터의 4가지 핵심 부품

•  중앙처리장치(CPU : Central Processing Unit)
•  주기억장치(main memory), 즉 메모리 
  • 주기억장치에는 크게 RAM(Random Access Memory), ROM(Read Only Memory)가 있음. 메모리라고 하면 보통 RAM을 지칭. 
•  보조기억장치(secondary storage)
•  입출력장치(input/output[I/O] device)

1. 가장 큰 사각형 : 메인보드

2. 메인보드 안에 시스템 버스(양방향 화살표)가 있음

3. CPU 내부에는 ALU(산술논리연산장치), 제어장치와 여러 레지스터가 있음, CPU는 메인보드 내 시스템 버스와 연결되어 있음

4. 메모리는 메인보드 내 시스템 버스와 연결되어 있음

5. 보조기억장치는 메인보드 내 시스템 버스와 연결

6. 모니터, 키보드, 마우스 등 : 메인보드 내 시스템 버스와 연결, 입출력장치라고 부름

 

메모리

현재 실행되는 프로그램의 명령어와 데이터를 저장하는 부품

> 저장된 명령어, 데이터의 위치는 정돈되어 있어야 함 > 주소(address)라는 개념이 사용됨 

• 프로그램이 실행되기 위해서는 반드시 메모리에 저장되어 있어야 함!
• 메모리에 저장된 값의 위치는 주소로 알 수 있음. 

CPU

컴퓨터의 두뇌, 메모리에 저장된 명령어를 읽어 들이고, 읽어 들인 명령어를 해석, 실행하는 부품

 

CPU의 구성요소 3가지를 알아야 함

• 산술논리연산장치(ALU : Arithmetic Logic Unit) : 계산만을 위해 존재하는 부품. 컴퓨터 내부에서 수행되는 대부분 계산을 도맡아 수행함
• 레지스터(register) : CPU 내부의 작은 임시 저장 장치. 프로그램 실행하는 데 필요한 값을 임시로 저장. CPU 내에는 여러 레지스터가 존재하고, 각자 이름과 역할이 다르다
• 제어장치(CU : Contorl Unit) : 제어 신호(control signal) 라는 전기 신호를 내보내고 명령어를 해석.(제어 신호 : 컴퓨터 부품을 관리, 작동시키기 위한 전기 신호) 
  • CPU가 메모리에 저장된 값을 읽고 싶을 때 : 메모리를 향해 메모리 읽기라는 제어 신호를 보냄
  • CPU가 메모리에 어떤 값을 저장하고 싶을 때 : 메모리를 향해 메모리 쓰기라는 제어 신호를 보냄

보조기억장치

메모리의 치명적 약점 두 가지(가격 비싸 저장 용량 적음, 전원 꺼지면 저장된 내용 잃음)를 보완, 메모리보다 크기가 크고 전원이 꺼져도 잃지 않는 메모리를 보조할 저장 장치

ex ) 하드 디스크, SSD, USB 메모리, DVD, CD-ROM 

메모리는 현재 '실행되는' 프로그램을 저장, 보조기억장치는 '보관할' 프로그램을 저장한다고 생각

 

입출력장치

마이크, 스피커, 프린터, 마우스, 키보드처럼 컴퓨터 외부에 연결되어 컴퓨터 내부와 정보를 교환하는 장치.

 

메인보드와 시스템 버스

메인보드는 여러 컴퓨터 부품들을 연결함, 마더보드라고도 부름. 

메인보드 내부에 버스(bus)라는 통로가 있음 > 메인보드에 연결된 부품들이 서로 정보를 주고받을 수 있게 함

 

시스템 버스(system bus) : 컴퓨터의 네 가지 핵심 부품을 연결하는 가장 중요한 버스

 

시스템 버스의 구성요소

• 주소 버스(address bus) : 주소를 주고받는 통로
• 데이터 버스(data bus) : 명령어와 데이터를 주고받는 통로
• 제어 버스(control bus) : 제어 신호를 주고받는 통로

- 마무리 

확인 문제 1번 / 컴퓨터가 이해하는 정보에는 명령어와 데이터가 있습니다.

확인 문제 2번 / 3. CPU

확인 문제 3번 / 프로그램이 실행되려면 반드시 메모리에 저장되어 있어야 합니다.

확인 문제 4번 / 1. 보조기억장치 : 보관할 프로그램 저장 , 2. 메모리 : 실행되는 프로그램 저장

확인 문제 5번 / 1번