컴퓨터가 이해하는 정보와 핵심 부품

컴퓨터가 이해하는 정보: 명령어와 데이터

컴퓨터는 프로그래밍 언어를 직접 이해하지 못하고, 명령어와 데이터 정보만 이해할 수 있다. 즉, 프로그래밍 언어로 작성된 소스 코드는 내부적으로 컴퓨터가 이해할 수 있는 데이터와 명령어의 형태로 변환된 후 실행된다.

- 명령어: 수행할 동작과 수행할 대상으로 이루어져 있다.

ex) 더하라. 1과 2를, 출력하라 "hello world"를

- 데이터: 숫자, 문자, 이미지, 동영상과 같은 정적인 정보를 의미한다.

즉, 데이터는 명령어에 종속적인 정보이며, 명령의 대상을 의미한다.

※ 컴퓨터는 기본적으로 0과 1만 이해할 수 있으며, 데이터와 명령어도 0과 1로 이루어져 있다.

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컴퓨터의 핵심 부품

1. CPU(Central Processing Unit)

컴퓨터가 이해하는 정보(명령어와 데이터)를 읽어 들이고, 해석하고, 실행하는 핵심 부품

[CPU 내부 부품]

- 산술논리연산장치(ALU, Arithmetic and Logic Unit): 사칙 연산, 논리 연산과 같은 연산을 수행할 회로로 구성되어 있는 일종의 계산기로, CPU가 처리할 명령어를 실질적으로 연산하는 요소
- 제어장치(CU, Control Unit): 명령어를 해석해 제어 신호라는 전기 신호를 내보내는 장치로, CPU가 메모리를 향해 제어 신호를 보내면 메모리를 작동시킬 수 있고, 입출력장치를 향해 제어 신호를 보내면 입출력장치를 작동시킬 수 있음
- 레지스터(Register): CPU 내부 작은 임시 저장장치로, 데이터와 명령어를 처리하는 과정의 중간값을 저장하는 부품. CPU 내에는 여러 개의 레지스터가 존재하며, 각기 다른 이름과 역할을 가지고 있음

 

2. 메모리(주기억장치)와 캐시 메모리

- 메인 메모리: 현재 실행 중인 프로그램을 구성하는 데이터와 명령어를 저장하는 부품(ex: RAM, ROM)으로, 프로그램이 실행되려면 그 프로그램을 이루는 데이터와 명령어가 메모리에 저장되어 있어야 한다.

• 주소(address): CPU가 메모리에 접근할 때 컴퓨터가 빠르게 작동하기 위해서는 메모리 속 데이터와 명령어가 정돈되어 저장되어야 있어야 하는데 이때 사용되는 개념이 주소이다.
  즉, CPU가 원하는 정보로 접근하기 위해서는 주소가 필요하다.
• 휘발성(volatile): 전원이 공급되지 않을 때 저장하고 있는 정보가 지워지는 특성을 의미한다. 메모리(RAM)은 휘발성 저장장치로, 메모리에 저장된 정보는 컴퓨터의 전원이 꺼지면 모두 삭제된다.

- 캐시 메모리: CPU와 메모리 사이에 위치해 CPU가 조금이라도 더 빨리 메모리에 저장된 값에 접근하기 위해 사용되는 저장장치로, 빠른 메모리 접근을 보조하는 저장장치이다. 캐시 메모리는 CPU 안에 위치하기도 하고, CPU 밖에 위치하기도 한다.

 

3. 보조기억장치(Secondary Storage)

전원이 꺼져도 저장된 정보가 사라지지 않는 비휘발성 저장장치로, CD-ROM, DVD, 하드 디스크 드라이브, 플래스 메모리(SSD, USB 메모리), 플로피 디스크 등이 있다.

• 메모리는 현재 실행 중인 프로그램을 저장한다면, 보조기억장치는 보관할 프로그램을 저장한다.
• CPU는 보조기억장치에 저장된 프로그램을 곧장 가져와 실행할 수 없고, 어떠한 프로그램을 실행하려면 보조기억장치에서 보관하고 있는 프로그램을 메모리에 복사해서 실행해야 한다.

[저장장치의 계층 구조]

저장장치로는 레지스터, 메모리, 캐시 메모리, 보조기억장치가 존재한다. 이 저장장치는 일반적으로 다음과 같은 명제를 따른다.

① CPU와 가까운 저장장치는 빠르고, 멀리 있는 저장장치는 느리다.

② 속도가 빠른 저장장치는 용량이 작고, 가격이 비싸다.

 

저장장치 계층 구조

 

※ 저장장치 계층 구조에는 얼마든지 새로운 저장장치가 추가될 수 있다.

 

4. 입출력장치(Input/Output Device)

컴퓨터 외부에 연결되어 컴퓨터 내부와 정보를 교환하는 장치로, 마우스, 키보드, 마이크 등은 입력 장치이고, 스피커, 모니터, 프린터 등은 출력장치이다.
※ 보조기억장치와 입출력장치를 주변장치라고 통칭하기도 한다.

 

5. 메인보드와 버스

메인보드는 위 부품들을 고정하고 연결하는 기판으로, 마더 보드라고 부른다. 메인보드에는 컴퓨터의 핵심 부품을 비롯한 여러 부품들을 연결할 수 있는 슬롯과 연결 단자들이 존재한다.
버스는 메인 보드에 연결된 부품들이 정보를 주고받는 통로로, 종류가 다양하지만 핵심 부품을 연결하는 시스템 버스가 가장 중요하다.

 

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[참고 자료]

이것이 취업을 위한 컴퓨터 과학이다.