[컴퓨터시스템] 3. 기본 구조 및 작동 (1)

​

​

1.

하드웨어(Harware)의 기본구조

​

2.

하드웨어의 구성요소

​

1) 중앙처리장치(Central Processing Unit, CPU)

- 프로그램 실행, 데이터 처리

- 프로세서(Processor)

2) 기억장치(Memory)

- 주기억장치(Main Memory)

- 보조기억장치(Secondary Memory)

3) 입출력장치(Input/Output device, I/O device)

- 컴퓨터와 사용자 간 상호작용

- 키보드, 모니터, 스피커 등

​

3.

시스템 버스(System Bus) : CPU와 시스템 내 다른 구성요소 간의 통로

​

1) 주소 버스(Address Bus)

- 일정한 메모리 번지(주소 정보)를 찾는 데 사용하는 신호를 전송하는 신호 선들의 집합

- 주소 선의 수는 CPU와 접속되는 최대 기억장치 용량 결정

2) 데이터 버스(Data Bus)

- CPU가 기억장치 혹은 I/O 장치 사이에 데이터를 전송하기 위한 신호 선들의 집합

- 데이터 선의 수는 CPU가 한 번에 전송 가능한 비트 수 결정

3) 제어 버스(Control Bus)

- CPU가 시스템 내의 각종 요소들의 동작을 제어하기 위한 신호 선들의 집합

- 기억장치 읽기/쓰기 신호, I/O 읽기/쓰기 신호, 인터럽트 신호, 버스 제어 신호

​

​

4.

CPU와 기억장치의 접속

​

기억장치 쓰기 동작의 타이밍도

기억장치 쓰기 동작

- CPU가 데이터를 저장할 기억장소의 주소와 데이터를 주소 버스와 데이터 버스를 통하여 보내는 동시에 쓰기 신호 활성화

​

기억장치 쓰기 시간

- CPU가 주소와 데이터를 보낸 순간부터 저장 완료 될 때까지의 시간

​

기억장치 읽기 동작

- CPU가 데이터를 읽을 기억장소의 주소를 주소 버스를 통하여 보내는 동시에 읽기 신호 활성화한다. 시간이 지나고 기억장치에 읽혀진 데이터가 데이터 버스로 이동하고, CPU는 해당 데이터를 인터페이스 회로를 통해 읽는다.

​

기억장치 읽기 시간

- CPU가 주소를 보낸 순간부터 기억장치의 데이터가 CPU에 도달할 때까지의 시간

​

5.

CPU와 I/O 장치의 접속

​

1) I/O 장치 제어기(I/O Device Controller)

- CPU로부터 I/O 명령을 받아서, I/O 장치를 제어하고, 데이터를 이동해 명령을 수행하는 전자회로 장치

2) 상태 레지스터(Status Register)

- I/O 장치의 현재 상태를 나타내는 비트들을 저장한 레지스터

3) 데이터 레지스터(Data Register)

- CPU와 I/O 장치 간에 전송되는 데이터를 일시적으로 저장하는 레지스터

4) 데이터 버퍼(Data Buffer)

- CPU와 I/O 장치간 데이터 임시 기억장치

​

6.

CPU와 보조기억장치의 접속

​

- 보조기억장치도 제어기를 통해 유사한 방법으로 접속한다.

- 블록(512/1024/2048/4096 바이트) 단위로 전송한다

-> 데이터 버퍼(Data Buffer) 필요함

​

​

7.

칩셋(Chipset)

- 여러 개의 칩들과 회로가 모여 서로 연관된 기능을 수행하도록 설계된 칩들의 조합

- 컴퓨터의 핵심이 CPU라면 그 컴퓨터의 메인보드 내 핵심은 칩셋이다

- CPU와 함께 시스템 전체를 제어하는 역할

​

메인보드(Main Board)

- 주기판, 시스템 보드, 마더보드 등 이름으로 불림

- 컴퓨터의 혈관이라고 불리기도 함

- CPU, RAM(주기억장치) 등이 설치되는 주 기판

​

메인보드 구성

https://online.visual-paradigm.com/diagrams/templates/block-diagram/motherboard-diagram/

​

8.

응용 소프트웨어(Application Software)

- 사용자 목적에 맞도록 특정 작업을 수행하는 소프트웨어상

- 사용자 작업을 서비스하는 프로그램

- OS에 따라 버전이 달라짐

​

시스템 소프트웨어(System Software)

- 하드웨어를 효율적으로 다루기 위한 프로그램

 

시스템 소프트웨어 종류

프로그램 종류	기능
로더(loader)	프로그램을 메모리에 넣어 실행 준비
진단(diagnostic)	하드웨어나 응용프로그램의 상태 진단
유틸리티(utility)	디버거(debugger), I/O 프로그램 등
언어처리기(language processor)	번역 프로그램 (컴파일러, 어셈블러)
라이브러리(library)	표준 서브루틴(subroutine)
운영체제(operating system, OS)	하드웨어와 소프트웨어를 관리 운영

​