[CS][컴퓨터 구조] 컴퓨터의 구성

이글은 혼자 공부하는 컴퓨터 구조 + 운영체제 (저자: 강민철) 의 인프런 강의를 참고하여 정리한 글입니다.

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먼저, 컴퓨터 구조란 컴퓨터 시스템의 구성 요소들이 어떻게 상호작용 하는지를 이해하는 분야입니다.
컴퓨터 구조를 이해하는 것은 컴퓨터 시스템의 성능을 최적화하고, 문제를 해결하는 데 필수적입니다.
이번 글에서는 컴퓨터 구조의 주요 구성 요소들에 대해 알아보겠습니다.

[출처]https://hongong.hanbit.co.kr/

1. 중앙 처리 장치 (CPU)

CPU는 메모리에 저장된 명령어를 읽어 들이고, 해석하고, 실행하는 부품입니다.
CPU 내부 구성 요소 중 가장 중요한 세가지는 ALU(Arithmetic Logic Unit), 레지스터(Register), 제어장치(Control Unit) 입니다.

• ALU는 한국어로 하면 산술논리연산장치로 말 그대로 계산기처럼 데이터를 계산하고 논리 연산을 수행합니다.
  
  
• 레지스터는 CPU 내부의 작은 임시 저장 장치로서 프로그램을 실행하는데 필요한 값들을 임시로 저장합니다.
  
  
• 제어장치는 제어 신호를 내보내고, 명령어를 해것하는 장치 입니다. 여기서 제어 신호란, 간단히 말하면 컴퓨터 부품들을 관리하고 작동시키기 위한 전기신호로 '메모리 읽기 신호', '메모리 쓰기 신호' 와 같은 것이 있습니다.

2. 메모리 (주기억장치)

주기억장치에는 RAM(Random Access Memory)와 ROM(Read Only Memory) 이렇게 두 종류가 있지만, 메모리라는 용어는 보통 RAM을 지칭합니다.

메모리는 현재 실행되는 프로그램의 명령어와 데이터를 저장하는 부품입니다. 주소(address) 라는 개념을 통해 접근하고자 하는 데이터/명령어에 빠르고 정확하게 접근할 수 있습니다.
따라서, 프로그램이 실행되기 위해서는 반드시 메모리에 저장되어 있어야 합니다. 
또한, 메모리는 전원이 꺼지면 저장된 내용을 잃는다는 특징이 있습니다. (휘발성 저장장치)

3. 보조기억장치

보조기억장치는 전원이 꺼져도 보관될 프로그램을 저장하는 부품입니다.
하드 디스크, SSD, USB, DVD, CD-ROM 과 같은 저장 장치들이 보조기억장치입니다.

4. 입출력장치

입출력장치는 컴퓨터 외부에 연결되어 컴퓨터 내부와 상호작용을 담당하는 부품입니다.
모니터, 마우스, 키보드와 같은 장치들이 입출력장치입니다. 입출력장치는 컴퓨터 시스템과의 통신을 위해 인터페이스를 통해 연결됩니다.

5. 메인보드와 시스템 버스

앞에서 설명한 컴퓨터의 핵심 부품들은 모두 메인보드(Main Board)라는 장치에 연결됩니다. 메인보드에 연결된 부품들은 '버스'를 통해 정보를 주고 받습니다. 

버스란, 컴퓨터의 부품끼리 정보를 주고받는 일종의 통로를 말합니다. 다양한 종류의 버스가 있으며 컴퓨터의 핵심 부품을 연결하는 버스는 '시스템 버스(Sytstem Bus)'입니다.

시스템 버스는 CPU, 기억장치, 입출력장치 등 컴퓨터 시스템 내의 모든 구성 요소를 연결하는 통로이며, 데이터 버스, 주소 버스, 제어 버스로 구성됩니다.

• 데이터 버스는 명령어와 데이터를 주고받는 통로입니다. 데이터 버스의 크기는 한 번에 전송할 수 있는 비트 수를 나타내며, 일반적으로 8비트, 16비트, 32비트, 64비트 등의 크기를 가지고 있습니다.
  기억 장치와 입출력장치의 명령어/데이터를 CPU로 보내거나, CPU의 연산 결과를 기억장치와 입출력장치로 보내기 때문에 양방향 버스입니다.
  
  
• 주소 버스는 주소를 전달하는 통로입니다. 즉, CPU가 메모리나 I/O장치 에서 데이터를 읽거나 쓸 때 해당 데이터의 위치를 지정하는 데 사용됩니다. 주소 버스의 크기는 CPU가 지정할 수 있는 주소 공간의 크기를 결정합니다.
  CPU가 메모리나 입출력 장치로 주소를 보낼 때, 이 정보는 주소 버스를 통해 단방향으로 전달되기 때문에 단방향 버스입니다.
  
  
• 제어 버스는 제어 신호를 주고받는 통로입니다. 제어 버스는 여러 개의 신호 선으로 구성되어 있으며, 각각의 신호 선은 시스템 버스의 특정 동작을 나타냅니다. 예를 들어, CPU가 버스를 요청하는 신호, 데이터 전송을 완료한 후 다음 데이터를 요청하는 신호, 인터럽트를 처리하는 신호 등을 전송할 수 있습니다.
  읽기 동작과 쓰기 동작을 모두 수행하기 때문에 양방향 버스입니다.