[혼공컴운] Chapter 01 컴퓨터 구조 시작하기

1. 컴퓨터 구조를 알아야 하는 이유

- 문제 해결 

- 성능, 용량, 비용

 

좋은 개발자가 되려면?

• 컴퓨터 구조를 확실하게 이해해라!

컴퓨터 구조를 이해하고 있다면 문제 상황을 빠르게 진단할 수 있고, 문제 해결의 실마리를 다양하게 찾을 수 있다. 
이런 사고를 잘 진행한다면 컴퓨터는 미지의 대상이 아닌, 분석의 대상이다. 

• 성능, 용량, 비용까지 고려하기

컴퓨터 구조를 이해하고 입력과 출력에만 집중한ㄴ 개발을 넘어 성능, 용량, 비용까지 고려하는 개발자가 되어야 한다. 
어떠한 상황에서든 예를 들어, 어떤 저장장치가 필요할지, 어느정도 용량의 저장장치가 필요한지 등을 스스로 판단할 줄 알아야 한다. 

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2. 컴퓨터 구조의 큰 그림 

- 컴퓨터가 이해하는 정보 

- 컴퓨터의 4가지 핵심 부품

 

컴퓨터가 이해하는 정보 

데이터 : 컴퓨터가 이해하는 숫자, 문자, 이미지, 동영상과 같은 정적인 정보 

명령어 : 데이터를 움직이고 컴퓨터를 작동할 수 있게 하는 정보 

예를 들어 
1 + 2 = 3 이라는 수식이 있을 때, 
::: 1과 2는 데이터
::: + (더해라) 는 명령어 로 구분할 수 있다. 

 

컴퓨터의 4가지 핵심 부품 
: 메인보드에 부착되어 있으며 메인보드 내의 시스템 버스를 통해 핵심 부품들이 정보를 주고 받는다

1. CPU

CPU 란 간단하게 말해  "컴퓨터의 뇌" 라고 할 수 있다 
즉, 메모리에 저장된 명령어를 읽어들이고, 해석하고, 실행하는 부품이다.

CPU는 산술 논리 연산장치(ALU), 레지스터, 제어장치 등으로 구성되어 있다 
- 산술 논리 연상장치 ALU 는 계산을 위해 존재하는 부품이다.
- 레지스터 : CPU 내부의 작은 임시 저장장치이다. 프로그램을 실행하는데 필요한 값들을 임시로 저장하는 부품이다.
- 제어장치 : 제어 신호를 보내로 명령어를 해석하는 장치이다. 메모리 읽기 제어 신호와 메모리 쓰기 제어 신호를 보낸다. 

 

2. 메모리 (Main Memory)

메모리는 현재 실행되는 프로그램의 명령어와 데이터를 저장하는 부분이다.
메모리에 저장된 값의 위치는 주소로 알 수 있다. 
하지만 메모리는 가격이 비싸 저장용량이 적고, 컴퓨터의 전원이 꺼지면 저장된 내용을 잃을 수 있다는 단점을 가지고 있다. 

이는 바로 다음에 정리되어 있는 보조 기억 장치를 통해 보완할 수 있다. 

 

3. 보조 기억 장치 

보조 기억 장치는 컴퓨터의 전원이 꺼져도 보관될 프로그램을 저장할 수 있는 부품이다 
예를 들어 하드디스크, SSD, USB 메모리, DVD, CD-ROM 등이 있다.

 

4. 입출력 장치 ( I/O Device)

입출력 장치는 컴퓨터 외부에 연결되어 있어 컴퓨터 내부와 정보를 교환할 수 있는 부품이다. 
보조기억장치와 비슷하게 "컴퓨터 주변에 붙어있는 장치" 라는 의미에서 주변장치 라고 통칭하기도 한다. 

예를 들어 모니터, 마우스, 키보드 와 같은 장치를 입출력 장치 라고 한다. 

시스템 버스

시스템 버스 란 ?

컴퓨터의 4요소가 모두 메인보드 내부의 '버스'라는 통로를 통해 연결되어 있다! (연결되어 있다 = '정보를 주고받는다'를 의미)
이때, 컴퓨터의 네가지 핵심 부품이 서로 정보를 주고 받을 때 사용하는 통로를 "시스템 버스" 라고 한다.

 

시스템 버스의 종류 

1. 주소 버스 : 주소를 주고 받는 통로 

2. 데이터 버스 : 명령어와 데이터를 주고 받는 통로 

3. 제어 버스 : 제어 신호를 주고 받는 통로

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예상 면접 질문

Q. 시스템 버스의 속도와 성능을 향상시키기 위해 어떤 방법들이 존재하나요?

시스템 버스의 속도와 성능을 향상시키는 방법으로는 데이터 버스의 폭을 넓히는 것, 클럭의 주파수를 높이는 것, 
캐시를 사용하여 데이터를 빠르게 접근하는 것 등이 있습니다.

Q. 데이터 버스와 주소 버스의 차이점은 무엇인가요? 그리고 각각의 역할은 무엇인가요? 

데이터 버스는 데이터의 전송을 담당하며, 주소 버스는 메모리의 주소 전달을 담당합니다. 
데이터 버스는 데이터의 크기를 나타내는 비트 수로 표시되며, 주소 버스는 메모리의 주소 범위를 결정해줍니다.

Q. 어떤 종류의 기기들이 시스템 버스를 통해 연결되나요?

CPU, 메모리, 보조 기억장치, 제어신호들이 시스템 버스를 통해 이동됩니다. 

Q. 시스템 버스란 무엇인가요? 그리고 시스템 버스의 주요 기능은 무엇인가요?

시스템 버스란 컴퓨터 내의 다양한 구성요소들이 서로 통신하기 위한 데이터 전송을 할 수 있는 통로입니다. 
시스템 버스의 주요 기능은 데이터, 주소, 제어신호들을 전달해 하드웨어 간의 상호 작용을 원활하게 해줍니다. 

Q. CPU란 무엇인가요? CPU의 주요 기능은 무엇인가요?

CPU는 Central Processing Unit 의 약어로, 컴퓨터 시스템에서 연산과 제어를 수행하는 컴퓨터의 뇌와 같은 핵심 장치입니다. 
CPU의 주요 기능은 프로그램 실행, 산술 연산, 논리 연산, 데이터 처리 등을 담당하는 것 입니다. 

 

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참고자료