[혼공컴운] Ch 01. 컴퓨터 구조 시작하기

본 글은 강민철 님의 혼자 공부하는 컴퓨터구조 + 운영체제를 읽고 정리한 내용입니다.
첨부된 이미지는 혼자 공부하는 컴퓨터구조+운영체제 유튜브 강의에서 캡쳐한 것입니다.

 

컴퓨터 구조를 알아야 하는 이유

문제 해결

• 문제가 발생했을 때 컴퓨터 구조를 이해하고 있다면?
  • 문제 상황을 빠르게 진단할 수 있음
  • 문제 해결의 실마리를 다양하게 찾을 수 있음
• 컴퓨터 구조 지식은 다양한 문제를 스스로 해결할 줄 아는 개발자로 만들어줌

 

성능, 용량, 비용

• 어떤 CPU를 사용할지, 어떤 메모리를 사용할지 등을 직접 판단하고 현명하게 선택해야 함
  • 저렴한 컴퓨터? 부족한 성능..
  • 최신 컴퓨터? 높은 비용..
• 개발한 프로그램이 어떤 환경에서 작동하는지 잘 이해하고, 프로그램을 위한 최적의 환경을 스스로 판단할 수 있어야 함
• 컴퓨터 구조에서 배우는 내용은 성능, 용량, 비용과 직결됨
  • 따라서 컴퓨터 구조를 이해하면 성능, 용량, 비용까지 고려하며 개발하는 개발자가 될 수 있음!

 

컴퓨터 구조의 큰 그림

컴퓨터가 이해하는 정보

• 컴퓨터는 0과 1로 표현된 정보만 이해함
  • 데이터: 컴퓨터가 이해하는 숫자, 문자, 이미지, 동영상과 같은 정적인 정보, 명령어를 위해 존재하는 일종의 재료
  • 명령어: 데이터를 움직이고 컴퓨터를 작동시키는 정보
• 컴퓨터는 명령어를 처리하는 기계
  • 컴퓨터 프로그램은 명령어들의 모음

 

컴퓨터의 4가지 핵심 부품

• 중앙처리장치 (Central Processing Unit, CPU)
• 주기억장치 (main memory, 메모리)
• 보조기억장치 (secondary storage)
• 입출력장치 (input/output device)

 

메모리

• 현재 실행되는 프로그램의 명령어와 데이터를 저장하는 부품
  • 즉, 프로그램이 실행되려면 반드시 메모리에 저장되어 있어야 함
• 주소로 메모리 내 원하는 위치에 접근할 수 있음

 

CPU

• 메모리에 저장된 명령어를 읽어 들이고, 읽어 들인 명령어를 해석하고 실행하는 부품
  • 즉, 컴퓨터의 두뇌
• CPU 내부 구성 요소
  • ALU: 계산하는 장치
  • 레지스터: 임시 저장 장치
  • 제어장치: 제어 신호를 발생시키고 명령어를 해석하는 장치
    • CPU가 메모리에 저장된 값을 읽고 싶을 때, 메모리에게 "메모리 읽기" 제어 신호를 보냄
    • CPU가 메모리에 값을 저장하고 싶을 때, 메모리에게 "메모리 쓰기" 제어 신호를 보냄

 

보조기억장치

• 메모리의 단점: 가격이 비싸 저장 용량이 적고, 전원이 꺼지면 저장된 내용을 잃음
• 보조기억장치는 메모리보다 크기가 크고 전원이 꺼져도 저장된 내용을 잃지 않는 메모리를 보조할 저장 장치
  • ex) 하드 디스크, SSD, USB 메모리, DVD, CD-ROM가 있음
• 메모리 vs 보조기억장치
  • 메모리: 현재 "실행되는" 프로그램 저장
  • 보조기억장치: "보관할" 프로그램 저장

 

입출력장치

• 컴퓨터 외부에 연결되어 컴퓨터 내부와 정보를 교환하는 장치
  • ex) 마이크, 스피커, 프린터, 마우스, 키보드

 

메인보드와 시스템 버스

• 컴퓨터의 핵심 부품들은 모두 메인보드에 연결됨
  • 마더보드라고도 부름
• 메인 보드에는 여러 부품을 부착할 수 있는 슬롯과 연결 단자가 있음
• 메인 보드에 연결된 부품들은 버스라는 통로를 이용해서 서로 정보를 주고받을 수 있음
  • 컴퓨터의 네 가지 핵심 부품을 연결하는 가장 중요한 버스는 시스템 버스
• 시스템 버스의 구성
  • 주소 버스: 주소를 주고받는 통로
  • 데이터 버스: 명령어와 데이터를 주고받는 통로
  • 제어 버스: 제어 신호를 주고받는 통로