1. 컴퓨터 구조

01.1 컴퓨터 구조를 알아야 하는 이유

01.2 컴퓨터 구조의 큰 그림

컴퓨터가 이해하는 정보

컴퓨터의 4가지 핵심 부품

컴퓨터 구조란 컴퓨터 시스템의 구성과 동작 방식을 이해하는 것을 말합니다. 컴퓨터 사용자라면 누구나 컴퓨터의 기본적인 동작 방식을 이해하고 있어야 합니다. 그러나 컴퓨터를 더 깊게 이해하고자 한다면, 컴퓨터 구조에 대한 이해는 필수적입니다.

왜냐하면 컴퓨터 구조를 이해하면 컴퓨터가 어떻게 작동하는지 이해할 수 있기 때문입니다. 예를 들어, CPU, 메모리, 디스크 등의 하드웨어 구성 요소가 어떻게 상호작용하며 데이터가 어떻게 처리되는지 이해할 수 있습니다. 이를 통해 더 효율적인 컴퓨터 사용이 가능해집니다. 또한, 컴퓨터 구조를 이해하면 컴퓨터 시스템을 디자인하고 개발하는 데 필요한 기초를 마련할 수 있습니다.

즉, 컴퓨터 구조는 컴퓨터를 사용하는 데 필수적인 지식이며, 컴퓨터를 개발하고자 하는 분야에서도 필수적인 지식입니다. 컴퓨터 구조를 공부하면, 컴퓨터 시스템의 구성을 이해하고 더욱 효율적으로 사용하며, 더 나아가 컴퓨터 시스템을 개발하는 데 필요한 기초를 마련할 수 있습니다.

컴퓨터 구조 지식은 크게 두 가지로 나눌 수 있습니다. 첫 번째는 '컴퓨터가 이해하는 정보'입니다. 이는 데이터를 이진수로 변환하고, 이진수를 기반으로 명령어와 데이터를 처리하는 방식을 이해하는 것을 말합니다. 두 번째로는 '컴퓨터의 네 가지 핵심 부품'입니다. CPU, 메모리, 입출력 장치, 버스 등이 이에 해당합니다. 각각의 부품이 어떤 역할을 하는지 이해하고, 이들이 어떻게 상호작용하는지 파악하는 것이 중요합니다.

flowchart LR
	node1(컴퓨터 구조) --- node2(컴퓨터가 이해하는 정보) & node3(컴퓨터의 4가지 핵심 부품)
	node2 --- node4(데이터) & node5(명령어)
	node3 --- node6(CPU) & node7(메모리) & node8(보조기억장치) & node9(입출력장치)
	

컴퓨터가 이해하는 정보는 크게 두 가지로 나눌 수 있습니다. 첫 번째는 데이터이고, 두 번째는 명령어입니다. 데이터는 이진수로 변환되어 컴퓨터에 저장되고 처리되며, 명령어는 이진수로 작성된 컴퓨터 명령어 집합의 형태로 저장되고 실행됩니다.

컴퓨터는 크게 중앙처리장치, 주기억장치, 보조기억장치, 입출력장치로 구성됩니다. 중앙처리장치(Central Processing Unit, CPU)는 명령어를 해석하고 실행하는 역할을 합니다. 주기억장치(Random Access Memory, RAM)는 프로그램과 데이터를 일시적으로 저장하는 공간입니다. 보조기억장치는 주기억장치보다 용량이 크고, 영구적으로 데이터를 저장할 수 있는 공간입니다. 하드디스크, SSD, USB 등이 이에 해당합니다. 마지막으로 입출력장치는 컴퓨터와 외부 기기 간의 데이터 통신을 담당합니다. 키보드, 마우스, 프린터, 모니터 등이 입출력장치에 해당합니다.

메모리

메모리는 주기억장치로, 프로그램의 명령어와 데이터를 저장하는 부품입니다.

CPU

컴퓨터의 중앙처리장치(Central Processing Unit, CPU)는 컴퓨터의 두뇌와 같은 역할을 합니다. CPU는 메인보드에 장착되어 있으며, 컴퓨터의 모든 작업을 제어하고 수행합니다.

CPU는 다양한 내부 구성 요소로 이루어져 있습니다. 그 중에서도 중요한 구성 요소는 산술논리연산장치(ALU), 레지스터(Register), 제어장치(Control Unit)입니다.

산술논리연산장치는 CPU 내부에서 연산을 수행하는 부분으로, 덧셈, 뺄셈, 곱셈, 나눗셈 등의 수학적인 연산과 논리 연산을 처리합니다.

레지스터는 CPU 내부에서 데이터를 일시적으로 저장하는 부분으로, 데이터를 처리하는 데 필요한 연산에 필요한 데이터를 저장하거나 연산 결과를 일시적으로 저장합니다.

제어장치는 명령어를 해석하고 실행하는 부분으로, CPU가 실행할 명령어를 정확하게 이해하고 처리할 수 있도록 하는 중요한 역할을 합니다.

CPU는 주기억장치에서 명령어와 데이터를 읽어와 처리하며, 이를 위해 버스를 통해 메모리와 통신합니다. CPU의 처리 속도는 클럭 속도(Clock Speed)에 의해 결정됩니다. 클럭 속도가 높을수록 CPU는 단위 시간당 더 많은 연산을 처리할 수 있습니다.

컴퓨터의 성능은 CPU의 성능에 크게 영향을 받기 때문에, CPU의 종류와 성능은 컴퓨터 구매 시 중요한 고려 사항 중 하나입니다.

CPU의 실행 흐름은 다음과 같습니다:

1. CPU는 주기억장치에서 명령어와 데이터를 읽어옵니다.
2. 제어장치는 명령어를 해석하고, 필요한 데이터를 레지스터에 저장합니다.
3. 산술논리연산장치는 레지스터에 저장된 데이터를 이용하여 연산을 수행합니다.
4. 연산 결과는 다시 레지스터에 저장되거나, 주기억장치에 저장될 수 있습니다.

이러한 과정을 반복하여 CPU는 프로그램을 실행하게 됩니다.