컴퓨터 구조: 네 가지 핵심 부품의 역할
컴퓨터는 CPU, 메모리, 보조기억장치, 입출력 장치라는 네 가지 핵심 부품으로 구성됩니다. 이 글에서는 각 부품의 역할과 데이터 및 명령어가 컴퓨터 내에서 처리되는 과정을 간단히 정리해보겠습니다.
데이터와 명령어란?
- 데이터: 컴퓨터가 처리하거나 저장하는 모든 정보입니다. 텍스트, 숫자, 이미지, 동영상, 소리 등이 포함됩니다.
- 명령어: 컴퓨터가 수행해야 할 작업을 지시하는 "지침"입니다.
컴퓨터가 데이터를 처리하고 명령어를 실행하기 위해 네 가지 핵심 부품은 다음과 같은 역할을 수행합니다.
메모리
메모리는 현재 실행 중인 프로그램의 명령어와 데이터를 저장하는 역할을 합니다. 프로그램이 실행되기 위해서는 해당 데이터와 명령어가 메모리에 반드시 존재해야 합니다.
- 메모리는 주소 단위로 나뉘어 있으며, 특정 데이터나 명령어의 위치를 주소를 통해 알 수 있습니다.
메모리의 특징
- 실행 중인 프로그램과 데이터를 저장합니다.
- 저장된 값은 주소를 통해 접근할 수 있습니다.
- 전원이 꺼지면 저장된 내용이 사라집니다.
CPU
CPU는 메모리에 저장된 명령어를 읽고, 해석하고, 실행하는 역할을 합니다. CPU는 크게 다음 세 가지 구성 요소로 나뉩니다.
- ALU(산술논리연산장치): 계산과 논리 연산을 수행합니다.
- 레지스터: CPU 내부의 작은 임시 저장장치로, 작업에 필요한 데이터를 저장합니다.
- 제어장치: 명령어를 해석하고 다른 장치에 제어 신호를 보냅니다.
이렇게 다시 이번엔 쓰기 신호를 보내서 5번지에 저장하도록 합니다.
CPU의 작동 방식
- 명령어 읽기: 제어장치가 메모리에서 명령어를 가져옵니다.
- 명령어 해석: 레지스터에 명령어를 저장하고 해석합니다.
- 명령 실행: ALU가 연산을 수행하고 결과를 반환합니다.
- 결과 저장: 연산 결과를 다시 메모리에 저장합니다.
이 과정은 컴퓨터가 작업을 처리하는 기본 메커니즘입니다.
보조기억장치
메모리는 전원이 꺼지면 데이터를 잃어버리기 때문에 데이터를 영구적으로 저장할 장치가 필요합니다. 보조기억장치는 바로 이러한 역할을 합니다.
- 하드디스크(HDD), SSD, USB 드라이브 등이 보조기억장치에 해당합니다.
- 메모리가 "실행할 정보"를 저장한다면, 보조기억장치는 "보관할 정보"를 저장한다고 볼 수 있습니다.
입출력 장치
컴퓨터와 외부 장치 간의 데이터를 주고받는 역할을 담당합니다.
- 입력 장치: 키보드, 마우스, 마이크 등
- 출력 장치: 모니터, 프린터, 스피커 등
메인보드와 버스
컴퓨터의 모든 부품은 메인보드에 연결되어 있으며, 버스를 통해 데이터를 주고받습니다.
- 버스: 부품 간 데이터를 주고받는 통로
- 시스템 버스: CPU, 메모리, 보조기억장치 등을 연결하는 주요 버스
<메모리 읽기>
<메모리 쓰기>
메모리 읽기와 마찬가지로 저장할 데이터 220 을 갖고 제어신호 : 메모리 쓰기 저장할 주소: 5번지로 아~ 5번지에 220을 저장하고 싶구나 판단하고 데이터를 5번지에 220 을 저장하는 것 입니다.
컴퓨터는 0과 1로 데이터를 처리한다
컴퓨터는 **이진수(Binary)**를 사용하여 데이터를 저장하고 처리합니다.
이진수는 0과 1만으로 모든 숫자를 표현할 수 있는 시스템입니다.
예를 들어, 숫자 10은 이진수로 1010으로 표현됩니다.
음수를 표현하는 방법: 2의 보수
- 양수를 음수로 변환하려면 0과 1을 뒤집고 1을 더합니다.
- 예: 11(2) → 뒤집으면 00 → 1을 더하면 01
그런데 -1011(2) 를 표현하기위한 0101(2)와 십진수 5를 표현하기 위한 0101(2)는 똑같이 생겼는데 어떻게 구별할까요?
컴퓨터는 플래그를 사용하여 숫자가 양수인지 음수인지 구분합니다.
이번 글에서는 컴퓨터의 기본 구성 요소와 데이터 및 명령어 처리 과정을 알아보았습니다. 다음 글에서는 더 깊이 있는 주제를 다뤄보겠습니다!