컴퓨터의 구성

해당 글은 공부를 하면서 적은 글이기 때문에 틀릴 수 있습니다. 참고용으로만 봐주세요~

 

컴퓨터시스템은 크게 하드웨어와 소프트웨어로 나뉜다.

 

하드웨어

---

하드웨어는 중앙처리장치(CPU)와 기억 장치(RAM, HDD 등), 입출력 장치(마우스, 프린터 등)로 구성되어 있다.

이러한 하드웨어들은 시스템 버스로 연결되어 있으며, 시스템 버스는 데이터와 명령 제어 신호를 각 장치로 전달하는 역할을 한다.

 

중앙처리장치(CPU)

인간으로 따지면 두뇌에 해당하는 부분이다.

주기억장치에서 프로그램 명령어와 데이터를 읽어와 처리하고 명령어의 수행 순서를 제어한다.

중앙처리장치는 비교와 연산을 담당하는 산술논리연산장치(ALU)와 명령어의 해석과 실행을 담당하는 제어장치, 속도가 빠른 데이터 기억장소인 레지스터로 구성되어 있다.

 

개인용 컴퓨터와 같은 소형 컴퓨터에서는 CPU를 마이크로프로세서라고도 부른다.

 

기억장치

프로그램, 데이터, 연산의 중간 결과를 저장하는 장치이다.

 

주기억장치와 보조기억장치로 나뉘며, RAM과 ROM도 이곳에 해당한다.

실행 중인 프로그램과 같은 프로그램에 필요한 데이터를 일시적으로 저장한다.

 

보조기억장치는 하드디스크 등을 말하며, 주기억장치에 비해 속도는 느리지만 많은 자료를 영구적으로 보관할 수 있는 장점이 있다.

 

입출력 장치

입력과 출력 장치로 나누어진다.

입력 장치는 컴퓨터 내부로 자료를 입력하는 장치이고

출력 장치는 컴퓨터에서 외부로 표현하는 장치이다.

 

시스템 버스

시스템 버스란 하드웨어 구성 요소 간 데이터를 전달하기 위해 사용되는, 커넥터와 케이블로 구성된 물리적으로 연결하는 선이다. 시스템 버스는 컴퓨터 시스템의 주요 부품 사이에서 데이터와 제어 시그널을 위한 통신을 제공한다.

시스템 버스는 3가지로 구성되어 있는데, 어드레스 버스, 제어 버스, 데이터 버스로 각각 다른 역할을 한다.

 

어드레스 버스

어드레스 버스는 버스 아키텍처로 데이터를 주고받는 데 사용된다.

어드레스 버스는 physical memory의 하드웨어 주소에 의해 정의되는 장치 사이에서 데이터를 주고받는 데 사용된다.

즉, 데이터를 정확히 실어 나르기 위해 기억장치의 '주소'를 정해 주어야 한다.

=> 그렇다면 주소를 누가 어디서 어떻게 지정해 줄까?

 

어드레스 버스는 CPU 또는 DMA(Direct Memory Access)가  가능한 장치에 의해 사용된다.

이는 명령을 쓰고 읽을 수 있도록 물리적 주소를 찾는 목적으로 사용된다.

모든 주소 버스는 bit 형태로 CPU 또는 DMA에 의해 읽히고 쓰인다.

 

어드레스 버스는 중앙 처리 장치나 입출력장치로 기억장치 주소를 전달하는 통로이기 때문에 '단방향' 버스이다.

 

제어 버스

제어 버스는 CPU에 의해 사용되며 컴퓨터 내에 포함된 장치들과의 통신에 사용된다.

즉, 중앙처리장치가 기억장치나 입출력장치에 제어 신호를 전달하는 통로이다.

물리적인 케이블이나 회로에서 사용된다.

CPU는 부품과 장치에 다양한 제어 신호를 송출한다. 버스에 대한 주요 목적은 통신을 위한 라인을 최소화하는 것이다. 개별 버스는 하나의 채널을 사용하는 장치 사이에서 통신을 가능하게 한다. 제어 버스는 양방향이고 내부 또는 외부 부품에 대해 CPU를 도아 제어 신호를 동기화한다.

 

제어 신호의 종류: 기억장치 읽기 및 쓰기, 버스 요청 및 승인, 인터럽트 요청 및 승인, 클락, 리셋 등

=> 인터럽트, 클락, 리셋이 무엇을 의미하는 것일까?

 

제어 버스는 읽기 동작과 쓰기 동작을 모두 수행하기 때문에 '양방향'버스이다.

컴퓨터는 기본적으로 읽고 처리한 뒤 저장하는 과정으로 이루어진다.

(READ -> PROCESS -> WRITE)

이 과정을 진행하면서 끊임없이 주기억장치(RAM)와 소통한다. 이때 운영체제가 64bit라면, CPU는 RAM으로부터 데이터를 한 번에 64비트씩 읽어온다.

 

데이터 버스

데이터 버스는 중앙 처리 장치와 기타 장치 사이에서 데이터를 전달하는 통로로 컴퓨터나 장치 안에 커넥터 또는 와이어로 구성된 데이터 전송 시스템이다.

기억 장치와 입출력 장치의 명령어와 데이터를 중앙처리 장치로 보내거나, 중앙 처리 장치의 연산 결과를 기억장치와 입출력 장치로 보내는 '양방향' 버스이다.

 

 

주소 버스와 데이터 버스는 모든 장치에 공유되기 때문에 이를 제어할 수단이 필요하다.

 

 소프트웨어

---

하드웨어의 동작을 지시하고 제어하는 명령어의 집합이다.

 

 

참고 블로그 및 자료

컴퓨터의 구성 | 👨🏻‍💻 Tech Interview

 

시스템 버스란? 어드레스 버스, 제어 버스, 데이터 버스