001~002 컴퓨터의 논리와 구조, 프로세서 속도와 심장박동수

컴퓨터의 논리와 구조

--1 컴퓨터의 논리와 구조

> 완성된 장치가 범용 컴퓨팅 기계가 되려면 산술 연산, 기억-저장, 제어, 
  운영자와의 연결을 담당하는 특정 주요 기관을 포함해야 한다. - 폰 노이만

--2 폰노이만은 누구인가

- CPU, 메모리, 프로그램 구조를 갖는 범용 컴퓨터 구조를 확립했다.

--3 컴퓨터가 무엇인지

- 논리적 구성 (기능적 구성)
  - 컴퓨터가 어떤 부분들로 이루어져 있고 무슨 일을 하며 어떻게 연결되는지?
- 물리적 구조
  - 각 부분이 어떻게 생겼고 어떻게 만들어지는지?

컴퓨터는 물리적 구성 측면에서는 많은 변화가 있었으나, 논리적 구성 측면에서는 변화한 것이 없다.
컴퓨터의 각 부분은 수 많은 변화가 있었으나, 각 부분이 어떠한 기능을 하는지에 대해서는 변화한 것이 없음

 

 

프로세서 속도와 심장 박동수

 

• 여기서의 핵심은 폰 노이만의 컴퓨터는 프로그램 내장 기반 컴퓨터라는 것!
  과거(비프로그램 내장형)에는 사용자가 컴퓨터의 계산을 위한 프로그램을 외부에서 물리적으로 코드를 꽂아서 설계
• 프로그램을 컴퓨터에 내장할 경우, 작업 변경이 매우 수월(내부에서 프로그램만 교체하면 됨)

 

컴퓨터 하드웨어 구조

• 중앙처리장치 CPU (Central Processing Unit) : 말 그대로 컴퓨터의 '처리'를 맡아서 하는 곳
• 기억장치 : 프로그램/데이터를 저장하는 곳
  • 주기억장치 : 'CPU의 처리에 필요한 데이터'를 저장하는 곳
    • ROM (Read Only Memory) : 부팅에 필요한 BIOS프로그램을 '항상' 가지고 있는 곳
    • RAM (Random Access Memory) : CPU가 처리할 때 필요한 정보를 '임시로' 가지고 있는 곳
  • 보조기억장치 (하드디스크 HDD - Hard Disk Driver , SSD 등) : 데이터를 '단순히' 저장시키는 곳 , 응용프로그램과 유틸리티와 운영체제가 저장되는 곳
    • 응용프로그램 : 사용자가 컴퓨터에 저장하는 프로그램들
    • 유틸리티 : 컴퓨터가 '안전하게 잘' 돌아가게 해주는 프로그램들
    • 운영체제 : 사용자가 컴퓨터 하드웨어를 조작하고 나아가 응용프로그램을 사용할 수 있게 환경을 제공해주는 프로그램
• 통신장치 (모뎀, LAN 등) : 외부와의 통신을 담당하는 곳
• 입출력장치 (키보드, 마우스, 모니터 등) : 데이터 입력과 출력을 담당하는 곳

✅ 중앙처리장치 CPU

• 컴퓨터의 장치를 제어하고 작업(데이터/프로그램)을 처리 하는 아주 중요한 역할을 맡고 있어요.
• 그래서 하드웨어 중 가장 빠른 속도를 가지고 있어요.
• 주기억장치에 있는 데이터/프로그램만 처리할 수 있고 보조기억장치에 있는 것은 처리할 수 없어요.
• 그래서 CPU가 무엇을 처리할려면 그것이 꼭 RAM에 존재하고 있어야 하는 거예요.
• BIOS프로그램 같은 경우는 ROM에 있고, ROM또한 주기억 장치이으므로 RAM에 없어도 CPU가 처리할 수 있어요.. 👉🏻 BIOS가 뭐지?? 무슨 말인지 모르겠죠? 여기를 클릭해보세요!

✅ 주기억장치 ROM

• 반도체의 기억 장치의 하나예요.
• 내용을 읽을수는 있어도 바꿀 수는 없는 기억장치 예요.
  (반면 RAM은 읽고 쓰기가 모두 가능하죠.)
• 컴퓨터의 전원이 끊어져도 그 내용이 변함없이 유지 돼요.
  (반면 RAM은 휘발성이라 전원이 끊어지면 데이터가 모두 지워지죠.)
• 컴퓨터 전원을 키면 ROM에 있는 BIOS프로그램을 CPU가 처리해요. 그리고 나서 전원이 켜지고 바탕화면이 보이는 거예요. ROM은 주기억장치이기 때문에 CPU가 바로 처리를 할 수 있어요. 👉🏻 BIOS가 뭐지?? 무슨 말인지 모르겠죠? 여기를 클릭해보세요!

✅ 주기억장치 RAM

• CPU는 주기억장치에 있는 데이터/프로그램만 처리할 수 있고 보조기억장치에 있는 것은 처리할 수 없어요. 그래서 CPU가 무엇을 처리할려면 그것이 꼭 RAM에 존재하고 있어야 하는 거예요.
• 하드웨어 중 가장 빠른 속도를 가진 'CPU와 함께 프로그램/데이터 처리'라는 같은 목표와 역할을 가지고 있기 때문에 용량은 적지만 속도는 빨라요.
• CPU가 받은 명령들을 처리하기 위해서, 그때 그때 필요한 정보들만 '잠시' 보관해두는 공간이예요.
• 그래서 여기 저장된 데이터들은 휘발성 이라는 성질을 갖고 있어요.
• RAM 은 Random Access Memory의 약자로 임의 접근 기억장치라는 뜻이예요.
• 기억된 정보를 읽어내기도 하고 다른 정보를 기억시킬수도 있는 메모리로서 응용프로그램의 일시적인 로딩(loading), 데이터의 일시적인 저장 등에 사용돼요.
• 기억된 정보를 읽어내기도 하고 다른 정보를 기억시킬수도 있다 것의 뜻은 CPU처리를 위해 요구되는 데이터를 가져와서 가지고 있기도 하고 그 데이터를 읽어내기도 한다는 뜻이예요.
• 응용프로그램의 일시적인 로딩의 뜻은 운영체제가 보조기억장치에 저장되어 있는 응용프로그램을 RAM으로 가져오거든요. 그걸 CPU가 처리를 해요. 그럼 RAM에 응용프로그램이 잠시 상주해있겠죠. 이 뜻이예요.

✅ 보조기억장치

• 데이터/프로그램들을 단순히 저장만 해놓는 공간이예요.
• 여기 저장되는 데이터/프로그램들은 응용프로그램과 유틸리티와 운영체제로 나뉩니다.
• 전원이 공급되지 않아도 데이터/프로그램들은 사라지지 않아요 .
• '단순한 보관'을 위한 공간이기 때문에 용량은 크지만 RAM에 비해 속도는 느린편이예요.

✅ 응용프로그램

• 컴퓨터에 설치된, 어떤 목적을 가지고 있는, 어떤 작업을 하기 위한, 우리가 일반적으로 사용하는 프로그램들이예요.
• 예를 들어 게임, 카톡 등이 있겠죠.

✅ 유틸리티

• 운영체제가 가지고 있지 않은 보조적인 역할을 해줌으로써 컴퓨터가 '안전하게 잘' 돌아가게 해주는 프로그램들 프로그램이예요.
• 예를 들어 파일을 관리한다던가, 파일을 압축한다던가, 보안프로그램을 돌려서 컴퓨터에 바이러스가 있는지 검사를 한다던가 등의 하드웨어에 가까운 작업들을 수행해줘요.

✅ 운영체제

• 운영체제는 구조상으로는 하드웨어과 유틸리티 사이에 위치해요.

 

[운영체제] ｜ 컴퓨터 하드웨어 구조와 운영체제의 역할

출처 : https://velog.io/@on-n-on-turtle/%EC%9A%B4%EC%98%81%EC%B2%B4%EC%A0%9C-%EF%BD%9C-%EC%BB%B4%ED%93%A8%ED%84%B0-%ED%95%98%EB%93%9C%EC%9B%A8%EC%96%B4-%EA%B5%AC%EC%A1%B0#RAM