컴퓨터의 구성.

1. 컴퓨터가 시스템은 크게 어떻게 나누어 지나요?

• 컴퓨터 시스템은 크게 하드웨어와 소프트웨어로 나누어집니다.
  • 하드웨어는 컴퓨터를 구성하는 기계적 장치입니다.
    • 중앙처리장치(CPU)
    • 기억장치: RAM, HDD
    • 입출력 장치: 마우스, 프린터
  • 소프트웨어는 하드웨어의 동작을 지시하고 제어하는 명령어 집합입니다.
    • 시스템 소프트웨어: 운영체제, 컴파일러
    • 응용 소프트웨어: 워드프로세서, 스프레드시트

1.1 명령어란 무엇일까요?

• 명령어는 컴퓨터에게 무엇을, 어떻게 해야 하는지를 알려주는 지시사항입니다.
  • 콤퓨터는 이러한 명령어들을 해석하고 실행하여 다양한 작업을 수행합니다.

명령어 구성 요소

• 연산자(Operation Code, Opcode) : 수행해야 할 기본적은 작업의 유형을 나타냅니다. 예를 들어, 데이터를 더하거나 빼거나, 저장하는 등의 작업이 이에 해당합니다.
• 피연산자(Operand) : 연산자가 작용할 데이터나, 그 데이터가 위치한 메모리 주소를 가리킵니다. 즉, 연산자가 어떤 데이터에 대한 작업을 수행할지를 지정합니다.
• 결과(Result) : 연산의 결과를 저장할 위치입니다. 이는 명령어에 따라 명시적으로 주어지거나, 특정 규칙에 따라 암시적으로 결정될 수 있습니다.

명령어들은 프로그래밍 언어로 작성되며, 고급 프로그래밍 언어에서 작성된 코드는 컴파일러나 인터프리터를 통해 기계어로 번역되어 컴퓨터가 이해할 수 있는 형태로 변환됩니다.

• 기계어는 컴퓨터의 프로세서가 직접 실행할 수 있는 매우 기본적이고 낮은 수준의 명령어 집합입니다.

2. 하드웨어란 무엇인가요?

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

2.2 중앙처리장치(CPU)란 무엇인가요?

• 인간으로 따지면 두뇌에 해당하는 부분입니다.
  • 주기억장치에서 프로그램 명령어와 데이터를 읽어와 처리하고 명령어의 수행 순서를 제어합니다.
  • 중앙처리장치는 비교와 연산을 담당하는 산술논리연산장치(ALU)와 명령어의 해석과 실행을 담당하는 제어장치, 속도가 빠른 데이터 기억장소인 레지스터로 구성되어 있습니다.
• 개인용 컴퓨터와 같은 소형 컴퓨터에서는 CPU를 마이크로프로세서라고도 부릅니다.

2.3 기억장치란 무엇인가요?

• 프로그램, 데이터, 연산의 중간 결과를 저장하는 장치입니다.
  • 기억장치는 주기억장치와 보조기억 장치로 나누어집니다.
    • RAM과 ROM도 이곳에 해당합니다.
    • 실행중인 프로그램과 같은 프로그램에 필요한 데이터를 일시적으로 저장합니다.
      • 보조기억장치는 하드디스크 등을 말하며, 주기억장치에 비해 속도는 느리지만 많은 자료를 영구적으로 보관할 수 있는 장점이 있습니다.

2.4 입출력장치란 무엇인가요?

• 먼저 입출력장치는 입력과 출력 장치로 나뉘어집니다.
  • 입력 장치는 컴퓨터 내부로 자료를 입력하는 장치인 키보드, 마우스등이 이에 속합니다.
  • 출력 장치는 컴퓨터에서 외부로 표현하는 장치인 프린터, 모니터, 스피커등이 이에 속합니다.

3. 시스템 버스란 무엇인가요?

• 시스템 버스는 하드웨어 구성 요소를 물리적으로 연결하는 선을 말합니다.
  • 시스템 버스는 각 구성요소가 다른 구성요소로 데이터를 보낼 수 있도록 통로가 되어줍니다.
    • 시스템 버스는 용도에 따라 데이터 버스, 주소 버스, 제어 버스로 나뉘어집니다.

3.1 데이터 버스란 무엇인가요?

• 데이터 버스란 중앙처리장치와 기타 장치 사이에서 데이터를 전달하는 통로를 말합니다.
  • 기억장치와 입출력장치의 명령어와 데이터를 중앙처리장치로 보내거나, 중앙처리장치의 연산 결과를 기억장치와 입출력장치로 보내는 ‘양방향’ 버스입니다.

3.2 주소 버스란 무엇인가요?

• 주소 버스는 중앙처리장치가 주기억장치나 입출력장치로 기억장치 주소를 전달하는 통로입니다.
  • 주소버스는 그렇기 때문에 ‘단방향’ 버스입니다.
    • 데이터를 정확히 실어나르기 위해서는 기억장치’주소’를 정해주어야 합니다.

3.3 제어 버스

• 제어 버스는 중앙처리장치가 기억장치나 입출력장치에 제어 신호를 전달하는 통로입니다.
  • 제어 신호의 종류에는 기억장치 읽기 및 쓰기, 버스 요청 및 승인, 인터럽트 요청 및 승인, 클락, 리셋 등이 있습니다.
    • 제어 버스는 읽기 동작과 쓰기 동작을 모두 수행하기 때문에 ‘양방향’ 버스입니다.
      • 제어 버스가 필요한 이유는 주소 버스와 데이터 버스는 모든 장치에 공유되는데 이때 이를 제어할 수단이 필요하기 때문입니다.

4. 컴퓨터의 데이터 처리과정

• 컴퓨터는 기본적으로 읽고 처리한 뒤 저장하는 과정으로 이루어집니다. (READ -> PROCESS -> WRITE)
  • 이 과정을 진행하면서 끊임없이 주기억장치(RAM)과 소통합니다.
    • 이때 운영체제가 64bit라면, CPU는 RAM으로부터 데이터를 한번에 64bit씩 읽어옵니다.