[CS - 컴퓨터일반] Chapter 01. 컴퓨터 개요

 

하드웨어

- 실체가 있는(시각적으로 보이면서도 만질 수 있는), 컴퓨터의 모든 물리적인 부품을 통틀어 의미

※ 예를 들어, Windows를 사용하기 위한 노트북 혹은 Android/iOS 사용을 위한 스마트폰, 그 외 모니터, 키보드 마우스 등이 모두 하드웨어

 

하드웨어는 메인보드, 중앙처리장치(CPU), 기억장치, 입출력장치 등으로 구성된다.

 

중앙처리장치(CPU, Central Processing Unit)

- 컴퓨터의 중앙에서 모든 데이터를 처리하는 핵심적인 장치.

- 사용자가 명령을 보내면, 명령어 해석 / 자료 처리(연산)를 통해 결과를 출력장치에게 보내준다.

- 제어장치 / 연산장치 / 레지스터(기억장치)로 구성된다.

 

제어장치 (CUㆍControl Unit)

컴퓨터에 있는 모든 장치들의 동작을 지시하고 제어한다.

명령어 레지스터에서 읽어들인 명령어(프로그램 코드)를 해석하고, 대상 장치에게 신호를 보내 동작을 수행하도록 지시한다.

 

 

연산장치 (ALUㆍArithmetic & Logical Unit)

제어장치의 명령에 따라 실제 명령을 수행하는 장치.

명령을 수행하기 위해 산술연산, 논리연산, 관계연산, 이동(Shift) 등을 수행한다.

 

 

레지스터 (Register)

CPU 내부에서 처리할 명령어, 연산 결과, 주소 등을 일시적으로 담아두는 임시 기억장소.

메모리 중 가장 빠르고, 연산을 더 빠르게 향상하기 위해서 사용된다.

새 데이터가 전송되면 기존의 내용은 지워지는 방식이다.

 

IR(Instruction Register , 명령어 레지스터)

주기억장치에서 가져온 수행할 명령을 저장한다.

 

MBR(메모리 버퍼 레지스터) 

메모리에 읽거나 쓰려는 데이터 또는 명령을 일시적으로 저장한다. 

MBR 레지스터에 배치된 명령은 IR로 전송되고, 데이터 내용은 AC 또는 IO(주소,버퍼)레지스터로 전송된다.

 

MAR(메모리 주소 레지스터)

CPU가 데이터를 읽거나 쓰려는 메모리 주소를 일시적으로 저장한다.

 

상태 레지스터 

프로세서를 구성하는 레지스터 중에 하나로 프로세서의 상태나 연산 결과의 상태를 저장하기 위한 특수 목적의 레지스터

Z	제로 플래그. 연산 결과가 0일 경우 참.
C	캐리 플래그. 부호 없는 숫자의 연산 결과가 비트 범위를 넘어섰을 경우 참.
A	보조 캐리 플래그. 연산 결과 하위 4bit에서 비트 범위를 넘어섰을 경우 참.
O	오버플로우 플래그. 부호 있는 숫자의 연산 결과가 비트 범위를 넘어섰을 경우 참.
S	사인 플래그. 연산 결과가 음수일 경우 참.
P	패리티 플래그. 연산 결과에서 1로 된 비트의 수가 짝수일 경우 참.
D	디렉션 플래그. 문자열 조작에서 참일 경우 주소 주소 레지스터 값이 감소, 거짓일 경우 증가.
T	트랩 플래그. 참일 경우 한 명령이 실행될 때마다 인터럽트 발생. 디버깅에 사용.

문제)

다음 그림에서 보이는 레지스터의 상태를 바탕으로 CPU 에 두개의 범용 레지스터와 하나의 상태 레지스터가 존재할 때,

두 범용 레지스터의 값이 동일한지 조사하기 위한 방법

-------------------------------

| Zero | Sign | Carry | Overflow |

-------------------------------

 

• Zero (제로 플래그): 이 플래그는 최근 연산 결과가 0인 경우에 설정됩니다. 즉, 연산 결과가 0이면 1, 그렇지 않으면 0입니다.

두 범용 레지스터의 값을 서로 빼서 결과를 확인 , 값이 동일하다면 0 

만약 결과가 0이라면 Zero 플래그가 설정됩니다.

 

 

ACC(누산기 , Accumulator)

산술 및 논리 연산의 결과를 일시적으로 기억하는 레지스터

 

PC(Program Counter)

중앙 처리 장치 내부에 있는 레지스터 중의 하나

다음에 실행될 명령어의 주소를 가지고 있어 실행할 기계어 코드의 위치를 지정한다.

 

문제)

CPU 는 ______ 에 저장된 명령어의 주소를 읽어 주기억장치로부터 해당 명령어를 명렁어 레지스터에 가져오고

______ 애 의해 명령어의 해독과 실행이 이루어진다. 

PC(Program Counter)

제어장치 

 

주변장치 

주기억장치 

- CPU의 명령을 처리하기 위해 사용하는 기본 장치 

- 대표적인 주기억장치 RAM, ROM 

 

RAM (Random Access Memory) 

- 주기억장치에 속하며, 기억된 데이터를 Read/Write 가능한 장치.

- 재부팅 시 이전에 기억된 데이터가 날아가는 휘발성 메모리.

 

ROM (Read Only Memory)

- 주기억장치에 속하며, 기억된 데이터를 Read만 가능한 장치.

- 재부팅 시에도 이전에 기억된 데이터가 남아있는 비휘발성 메모리.

- 제조사 제작단계에서부터 시스템에 기억되어야 하고, 변화하면 안되는 BIOS 등의 데이터가 저장되어 온다.

 

 

보조기억장치

- 주기억장치의 휘발성과 용량 부족 해결하기 위한 외부기억장치 

- HDD, SDD

 

 

펌웨어(Firmware)

- 하드웨어 장치에 포함된 소프트웨어

- 하드웨어와 소프트웨어의 중간적 성격

- 소프트웨어를 읽어 실행하거나 수정하는 것이 가능

- 성능 향상을 위해 업그레이드 가능

 

 

CPU 처리 속도 단위

MIPS(Million Instructions Per Second) : 초당 실행 가능한 명령어의 개수 , 백만 단위 

FLOPS(FLoating point Operation Per Second) : 초당 부동 소수점 연산의 횟수

Clock Speed : 클럭 속도 , CPU가 초당 발생시키는 주파수 사이클 , GHz

 

 

 

 

CISC/RISC

CISC (Complex Instruction Set Computer)

연산에 처리되는 복잡한 명령어 집합을 수백 개 이상 탑재하고 있는 프로세서이다.

 

RISC (Reduced Instruction Set Computer)

적은 수의 명령어를 수행하도록 설계된 마이크로프로세서이다.

복잡한 명령어를 제거하여 사용빈도가 높은 명령어 위주로 처리속도를 향상한 프로세서이다.

복잡한 연산을 수행하려면 제공하는 명령어들을 반복 수행해야 하므로 프로그램이 복잡해질 수 있다.