[CS / TOPCIT] 컴퓨터의 구조

컴퓨터의 기본 구조

• 중앙처리장치(CPU) : 프로그램 실행과 데이터처리 라는 중추적인 기능 수행
• 기억장치
  • 주기억장치(Main Memory) : 고속으로 액세스 가능, 일시적 저장장치
  • 보조기억장치 : 저속으로 액세스, 디스트, 자기 테이프 등이 해당
• 입출력장치 : 사용자와 컴퓨터 간의 대화를 위한 도구

중앙처리장치(CPU)

명령을 해독하고, 산술논리연산이나 데이터 처리를 실행하는 장치, 프로그램의 실행과 데이터를 처리하는 중추적 기능의 수행 담당

• 제어장치
  • 기억장치에서 명령을 읽어 해독
  • 다음에 실행될 명령어 주소를 계산
  • 연산의 수행 순서 결정
  • 명령어 실행에 필요한 제어 신호를 발생
• 연산장치 : 산술연산과 논리연산 수행, 레지스터 존재(임시 기억 장소)
• 버스 : 중앙처리장치, 메모리, I/O 장치 등과 상호 필요한 정보를 교환하기 위해 연결하는 공동의 전송선
  • 주소버스 : 외부로 발생하는 주소정보 전송
  • 데이터버스 : 기억장치, I/O장치 사이에 데이터 전송
  • 제어버스 : 시스템 내의 각종 요소들의 동작 제어

명령어 사이클

• 인출 사이클
• 실행 사이클
• 인터럽트 사이클
• 간접 사이클

명렁어 집합 구조

마이크로프로세서가 인식해서 기능을 이해하고 실행할 수 있는 기계어 명령어

• CISC(Complex Instruction Set Computer)
  • 명령어 하나를 처리하는 구조가 복잡
  • 연산 처리시 복잡한 여러 개의 명령어들을 가지고 있는 복합 명령형 프로세서
  • 마이크로 프로그램 제어방식을 채택
  • 가변 길이 명령어 사용
  • 폰 노이만 아키텍쳐
  • 파이프라인 사용이 어려움
• RISC(Reduced Instruction Set Computer)
  • 고정된 길이의 명령어 사용
  • 처리속도를 위해 자주 사용되는 몇 가지 명령어 위주로 단순화된 명령축소형 프로세서
  • Hard-wired 제어 방식 사용
  • 하바드 아키텍쳐
  • 데이터 개시와 명령 캐시의 분리
  • 슈퍼 파이프라인, 슈퍼 스칼라 기법 사용
  • 주로 모바일, 임베디드 계열 사용

기억 장치(Memory)

기억장치는 그림과 같이 상위층으로 갈수록 비트당 가격이 높아지고, 용량이 감소하며, 액세스 시간은 짧아지고, CPU에 의한 액세스 빈도는 높아짐

기억장치의 계층구조

 

입출력 장치

중앙처리장치 내에서 수행할 데이터를 주기억장치 내에 기억시키는 입력동작과 수행한 결과를 주기억 장치에서 출력매체로 이동시키는 출력동작을 수행하는데 필요한 장치

 

I/O 제어기

입출력 처리를 위해 필요한 장치

• I/O 장치의 제어와 타이밍 조절
• CPU와의 통신 담당
• I/O 장치와의 통신 담당
• 데이터버퍼링 기능 수행
• 오류 검출