1. 컴퓨터시스템 개요 (1)

- Read Me는 읽어보셨나요? -

2023.02.17 - [HakBu Review (학부)/Computer Architecture] - Read Me

 

● 컴퓨터의 기본 구조

 

1. 중앙처리장치(Central Processing Unit : CPU) / 프로세서(Processor)  : 프로그램 실행, 데이터 처리

   + 한 번에 처리하는 데이터의 길이에 따라 8, 32, 64비트 컴퓨터로 분류됨.

 

2. 기억장치(Memory) : 프로그램, 데이터 저장

   2-1. 주기억장치(Main Memory) : 액세스 속도 높음, 휘발성, 비트당 가격 높음

   2-2. 보조기억장치(Auxiliary Storage Device) / 2차 기억장치(Secondary Memory) : 액세스 속도 낮음, 비휘발성, 비트당 가격 낮음

 

3. 입출력 장치(I/O Device) : 입력, 출력 장치들의 통칭

   + 키보드, 디스플레이 모니터, 프린터 등등

 

● 정보의 표현과 저장

 

컴퓨터가 처리하는 정보는 전부 2진수를 나타내는 비트(bit)들의 조합임.

 

-- 프로그램을 2진수로 나타내는 법

인간은 C, Python, Java 등 인간과 친숙한 고급 언어를 이용해 프로그램 코드를 작성함.

'컴파일러'는 고급 언어로 이루어진 프로그램을 기계어로 바꾸어 줌.

기계어는 CPU마다 다르기 때문에, 중간 언어인 어셈블리 언어로 바꾸는 과정이 존재함.

어셈블리 언어는 '어셈블러'에 의해 기계어로 변환됨.

<정리>

  고급언어 ----컴파일러----> 어셈블리어 ----어셈블러---->  기계어

  고급언어가 기계어가 되는 과정에서 쓰이는 '컴파일러'와 고급언어를 어셈블리어로 바꾸어 주는 '컴파일러'는 개념적으로 다른 것임을 인지할 것.

 

● 시스템의 구성

 

1. CPU와 기억장치의 접속

시스템 버스(System Bus) : CPU와 시스템 내의 다른 요소들 사이에 정보를 교환하는 통로, 세 가지 하부버스(Sub-Bus)를 가짐.

   1-1. 주소 버스(Address Bus) : CPU가 외부로 발생하는 주소 정보를 전송하는 신호 선들의 집합, 단방향성

   1-2. 데이터 버스(Data Bus) : CPU가 기억장치나 I/O장치와 데이터를 전송하기 위한 신호 선들의 집합, 양방향성

   1-3. 제어 버스(Control Bus) : CPU가 시스템 내 각종 요소들의 동작을 제어하는데 필요한 신호 선들의 집합, 양방향성

 

2. CPU와 I/O장치의 접속

주소 버스, 데이터 버스, I/O 쓰기 신호, I/O 읽기 신호가 쓰임

   + I/O장치 = 장치 제어기 + 상태 레지스터 + 데이터 레지스터

CPU는 I/O장치를 직접 제어하지는 않지만 각 장치의 제어기가 수행할 동작을 지정하는 커맨드를 보내거나 상태 정보와 데이터를 주고 받을 수 있어야 함. 이를 위해 각 제어기 내에 있는 상태 레지스터와 데이터 레지스터를 한 단어 길이의 기억장치로 간주하고 주소를 배정함.

 

3. 전체 시스템의 구성

앞의 내용을 다 종합하면 [그림 1-10] (교재 28p.)와 같음.

이와 같이 구성된 컴퓨터 시스템이 수행할 수 있는 기능들을 주요 요소들과 연관 시켜보면 다음과 같음.

   프로그램 실행 : CPU가 주기억장치로부터 프로그램 코드를 읽어서 실행함.

   데이터 저장 : 프로그램 실행 결과로 얻은 데이터를 주기억장치에 저장함.

   데이터 이동 : 저장장치에 저장되어 있는 프로그램과 데이터를 주기억장치로 이동함.

   데이터 입/출력 : 입출력 장치를 통해 데이터를 읽어 들인다 / CPU가 처리한 결과 값이나 저장장치 내용을 출력함.

   제어 : 프로그램이 순서대로 실행되도록(또는 순서를 변경하도록) 조정하며, 각종 제어 신호를 발생시킴.