part1. 컴퓨터 구조 #프로세서 #기억장치 #버스 #컴퓨터란?

컴퓨터란 무엇인가?

(과거의)단순한 계산기계에서, (현재의)"네트워크 단말" 으로 자리 잡았다고 볼 수 있겠다.

컴퓨터는 점점P2M(Person to Machine) 에서  M2M(Machine to Machine)를 목표로 한다고 예측할 수 있다.

 

🔗 읽기 전, 참고하자! #프로세서 #CPU #MPU #MCU

 

 

 

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컴퓨터 구성요소 기능 및 이해

1️⃣ 중앙처리 장치         2️⃣ 기억장치 - 주기억/보조기억        3️⃣입출력 장치

 

1️⃣ 중앙처리 장치 - cpu / mpu

☻ cpu

• 컴퓨터 동작 제어 및 처리를 담당하는 컴퓨터 회로
• 마더보드에 장착된다. 
• 아래 사진처럼, 연산장치(ALU_arithmetic,logic unit)와 제어장치(CU_control unit)로 구성된다.

cpu 구조 및 동작 방식

제어장치(CU) 에는 정보 임시 저장 위한 레지스터가 있으며, 용도는 *범용/ *용도지정 으로 구분된다.

 * 용도지정 레지스터: 임의 사용 불가능 (명령 레지스터, 혹은 프로그램 카운터 로서 기능이 지정되어 있어서)

 * 범용 레지스터: cpu에서 처리하는 데이터 임시 저장공간. 연산 장치 회로의 입력 및 출력 저장 위해 이용된다. 

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☻ mpu

• 컴퓨터의 핵심 기능인 주어진 기계어를 해석하고, 연산을 수행하는 기능만 가지고 있는 프로세서.
• MPU는 주변에 RAM, ROM , I/O 등의 장치를 추가해주지 않으면 작동을 하는 것이 불가능하다.

mpu, 프로세서 아키텍처에 대해서

CISC_complex instruction set computer

: 프로세서가 많은 수의 복잡한 명령을 실행하도록 설계. 

: 팬티엄 계열

 

RISC_reduced instruction set computer

: 프로세서가 최소의 명령을 실행하도록 설계해서 컴퓨터를 효율적이고 빠르게 수행 가능.

: 복잡한 처리는 모두 소프트웨어로 처리하도록 한다.

: apple, ibm, 모토롤라, powerPC

 

BIt Slice MPU: CISC와 RISC의 중간 정도.

 

 

 

2️⃣ 기억 장치 - 주기억, 보조기억

 

☻ 주기억 장치

• 빠른 접근 속도(보조기억장치에 비해서)
• 휘발성, 적은 용량, 높은 비용(보조기억장치에 비해서)

RAM random access memory

: 주소를 통해 임의 셀의 접근이 가능하고, 휘발성을 가지며, 빠른 응답시간을 제공한다.

 

ROM read only memory

: 한번 기록한 메모리의 내용을 읽을 수 있지만, 임의로 메모리에 데이터를 저장하는 것이 불가능하고, 비휘발성이고, 응답시간이 상대적으로 느리다.

 

DRAM dynamic ram

: 1초 동안 여러 번 반복적으로 전하를 복원하는 재생회로를 갖는 휘발성 메모리를 의미 하며, 빠른 응답시간을 가지고 있다.

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☻ 보조기억장치

• 접근속도 느림
• 비휘발성, 큰 저장용량

 

☻ 주기억 장치와 보조 기억 장치의 관계

순서를 잘 보자!

( 1️⃣  연관한 설명 ) 주 기억 장치(메인메모리)에 저장된 데이터에 대한 연산을 수행하기 위해서는 제어장치가 주기억 장치의 데이터를 범용 레지스터로 전송하고,  레지스터의 종류를 연산장치에 알려준 후에, 연산 장치의 회로를 작동시켜 연산을 수행한 뒤 연산 결과를 저장할 레지스터를 연산장치에 알려준다.

 

 

3️⃣ 입 출력 장치 

: input& ouput 장치

 

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프로그램 내장 개념

예전에는 프로그램이 제어장치에 직접 구현되어서 프로그램이 고정되어 유연하지 않았다.

폰 노이만은 프로그램을 주기억장치 안에 데이터와 유사하게 저장하고, 제어장치가 메모리에서 프로그램을 가져와 실행하도록 설계 하는 프로그램 내장 개념을 제시했다.

폰노이만의 구조를 현재 많이 쓰고 있다.

프로그램 내장 개념의 장점은 유연해진다는 점이다.

단점은 폰노이만 병목현상이다. 이는 버스라는 하나의 통로에 정보가 집중됨으로써 작업이 지연될수 밖에 없는 경우를 말한다.

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버스

컴퓨터의 장치들은 주소, 데이터, 제어신호를 전송하기 위해서 버스로 연결되어있따.

주소 버스, 데이터 버스, 제어버스.

• 주소버스 - 프로세서가 기억장치나 입출력장치의 주소 정보를 전송하는 신호선의 집합. (단방향)
• 데이터버스 - 프로세서가 기억장치나 입출력장치의 데이터를 보내거나 반대로 기억장치나 입출력장치에서 데이터를 읽어들일 떄 데이터를 전송하기 위한 신호선의 집합. (양방향)
• 제어버스 - 프로세서가 컴퓨터 시스템 내의 각종 장치들의 동작을 제어하기 위한 신호선의 집합.

@. 프로세서 내부의 ALU나 PC, MAR, MBR 등의 레지스터들도 연결되어 있따.

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메모리

메모리는 셀단위로 구성되며, 메모리 셀의 크기는 1byte(8bit)이다.

각 셀에는 주소라는 고유한 이름이 할당된다. 

 

 

 

 

 

 

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