컴퓨터구조

2022년 2학기 수업

약어 모음

  • 프로그램 카운터(Program Counter, PC) : 다음에 실행할 명령어의 주소를 저장한다.
  • 명령어 레지스터(Instruction Register, IR) : 메모리에서 읽은 명령어를 수행하기 위해 일시적으로 저장한다.
  • 기억 장치 주소 레지스터(Memory Address Register, MAR) : 다음에 읽기/쓰기 동작을 수행할 기억 장소의 주소를 저장하는 주소 저장용 레지스터이다.
  • 기억 장치 버퍼 레지스터(Memory Buffer Register, MBR) : 기억 장치에 저장할 데이터나 기억 장치에서 읽은 데이터를 임시로 저장한다.
  • 입출력 주소 레지스터(I/O Address Register, I/O AR) : 입출력 장치의 주소를 저장한다.
  • 입출력 버퍼 레지스터(I/O Buffer Register, I/O BR) : 입출력 모듈과 CPU 사이에 교환되는 데이터를 일시적으로 저장한다.
  • 제어 주소 레지스터: Control Address Register, CAR
  • 제어 버퍼 기억장치: Control Buffer Register, CBR
  • 서브루틴 레지스터: SuBroutine Register, SBR
  • 산술논리 연산 장치: Arithmetic Logic Unit, ALU
  • 중앙 처리 장치: Central Processing Unit, CPU
  • RAM(Random Access Memory)
  • ROM(Read Only Memory)
  • Integrated Drive Electronics(IDE)
  • 병렬 인터페이스: Parallel Advanced Technology Attachment(PATA)
  • Serial Advanced Technology Attachment(SATA)
  • Digital Versatile Disc(DVD)
  • SSD(Solid State Drive)
  • 등각 속도(Constant Angular Velocity, CAV) 방식
  • 한 번 기록/읽기 전용(WORM, Write Once/Read Memory) 디스크
  • CD-R(Compact Disk Recoderable)
  • CD-RW(Compact Disk Rewritable)
  • RAID (Redundant Array of Inexpensive(Independent) Disks)
  • 광학 마크 판독기(OMR, Optical Mark Recognition)
  • 광학 문자 판독기(OCR, Optical Character Recognition)
  • 직접 기억 장치 액세스(DMA, Direct Memory Access)
  • 입출력 프로세서(I/O Processor, IOP)
  • 입출력 채널 명령어(Channel Command Word, CCW)
  • ISA(Industry Standard Architecture) 버스
  • EISA(Extended Industry Standard Architecture) 버스
  • VESA(Video Electronics Standards Association) 로컬 버스
  • PCI(Peripheral Component Interconnect) 버스

    • 1주차 (개요)

    컴퓨터 시스템의 구성 요소

    컴퓨터는 하드웨어와 소프트웨어로 구성된다.

  • 하드웨어 : 컴퓨터의 물리적인 장치
  • 소프트웨어 : 하드웨어의 동작을 제어하고 지시하는 프로그램

    • ▶️ 중앙처리장치(CPU, Central Processing Unit)

  • 컴퓨터의 두뇌에 해당하는 장치로 제어장치(Control Device), 산술논리 연산 장치(ALU, Arithmetic Logic Unit), 레지스터로 이루어져 있다.

    • ▶️ 기억 장치(Memory Device)

  • 프로그램 및 프로그램을 수행하는 데 필요한 데이터를 저장한다.
    • 정적 RAM : Static RAM(SRAM) / 동적 RAM : Dynamic RAM(DRAM)
    정적 RAM : Static RAM(SRAM) / 동적 RAM : Dynamic RAM(DRAM)
  • 주기억 장치(Main Memory) : 프로그램 실행 중 일시적으로만 사용된다. 휘발성 메모리로서 고속으로 액세스가 가능하다. ROM과 RAM이 있고 RAM(Random Access Memory)은 DRAM과 SRAM으로 구분된다.
  • 보조 기억 장치 (Secondary Memory) : 하드디스크나 SSD, CD-ROM 같은 비휘발성 메모리이다.

    • ▶️ 입출력 장치(Input/Output Device)

  • 입력 장치 : 키보드, 마우스, 스캐너, 마이크 등
  • 출력 장치 : 모니터, 스피커, 프린터 등

    • 컴퓨터의 발전 과정

    ▶️ 기계식 계산기의 발전 과정

  • 파스칼린(Pascaline) : 최초의 기계식 계산기
  • 가감승제 계산기 : 곱셈과 나눗셈도 가능
  • 마크 I : 최초의 전기 기계식 계산기
  • ENIAC : 최초의 전자식 디지털 컴퓨터
  • EDSAC : 폰 노이만이 제안한 것으로 최초의 프로그램 내장 방식

    • ▶️ 컴퓨터의 발전 과정

    컴퓨터의 분류

    ▶️ 사용 목적에 따른 분류

  • 전용 컴퓨터(Special Purpose Computer) : 특정 목적을 위해 설계된 컴퓨터. 군사용이나 공장의 공정 제어용 등
  • 범용 컴퓨터(General Purpose Computer) : 여러 분야의 다양한 일을 처리할 수 있도록 설계 및 제작된 컴퓨터. 우리가 보통 사용하는 컴퓨터도 여기에 해당한다.

    • ▶️ 데이터 형태에 따른 분류

  • 디지털 컴퓨터
  • 아날로그 컴퓨터
  • 하이브리드 컴퓨터

    • ▶️ 처리 능력에 따른 분류 (이 분류에서 스마트폰은 열외)

  • 마이크로컴퓨터 : 마이크로프로세서의 집적회로를 사용하여 부피가 작고 저렴하며 대량 생산된다. (ex. 셋톱박스)
  • 미니컴퓨터 : 속도가 빠른 주변 장치가 있어 다수의 이용자가 이용할 수 있다. (ex. PC)
  • 메인프레임 컴퓨터 : 대용량 저장 장치가 있어 다중 입출력 채널을 이용한 고속 입출력 처리가 가능하다. (ex. 학교 전산실 컴퓨터나 대규모 회사에서 사용하는 컴퓨터)
  • 슈퍼컴퓨터 : 복잡한 계산을 초고속으로 처리하는 초대형 컴퓨터 (ex. 기상청 컴퓨터)

    • ▶️ 구조에 따른 분류

  • 파이프라인 슈퍼컴퓨터 : CPU 하나에 다수의 연산 장치가 포함된 컴퓨터. 고속 벡터 계산이 가능.
  • 대규모 병렬 컴퓨터 (MPC, Massively Parallel Computer) : 슈퍼컴퓨터의 한 종류로, 시스템 하나에 상호 연결된 수백 또는 수천 개의 프로세서가 하나의 큰 작업을 나누어서 병렬로 처리한다.

    • 2주차

    ▶️ 비트, 바이트, 워드

  • 비트(Bit) : 2진수로 데이터를 표현하는 단위
  • 바이트(Byte) : 비트의 집합. 1바이트는 8비트이다. 아스키코드의 경우 1바이트가 한 문제라는 개념으로 정보가 처리된다.
  • 워드 (Word) : 컴퓨터의 종류에 따라 2바이트, 4바이트, n바이트 등으로 구성되며 일반적으로 32비트가 많이 쓰인다.

    • ▶️ 2진수, 8진수, 16진수를 10진수로 변환

    ▶️ 10진수 → 2진수, 8진수, 16진수 변환

  • 2진수와 8진수,16진수 간 변환은 2진수를 8진수는 3자리씩, 16진수는 4자리씩 묶어 변환

    • ▶️ 부호화-크기 표현

  • 부호화-크기 표현에서는 n비트의 2진수에서 최상위 비트는 부호 비트이고 나머지 n-1개의 비트는 수의 절대 크기를 나타낸다.