다음 답변은 KG아이티뱅크 2학기 3기수 전자계산기구조 수업의 과제에 대한 개인적인 답변입니다.
이에 받은 점수와 무관하게 학기를 마무리하며 개인적으로 기록을 남기고자 포스팅합니다.
주제
1.컴퓨터 장치 분석
2.컴퓨터 기본 구성
3.컴퓨터 기능과 동작 에 대하여 참조바랍니다.
답변
1 & 2. 컴퓨터 장치 분석 및 기본 구성
컴퓨터는 기본적으로 기계적이고 물리적인 장치를 의미하는 하드웨어 (Hardware)와, 하드웨어의 동작을 지시하고 제어하는 프로그램인 소프트웨어 (Software)로 구성된다. [1] 산술논리장치 (ALU), 제어장치 (CD), 레지스터로 구성된 중앙처리장치 (CPU)와, RAM/ROM의 주기억장치 및 하드 디스크 같은 보조기억장치, 모니터와 마우스, 키보드 같은 입출력 장치 모두 하드웨어에 속한다. 소프트웨어의 종류로는 하드웨어를 효율적으로 관리하고 제어하는 프로그램인 운영 체제 (Operating System)과, 특정한 목적을 위해 생성된 응용 소프트웨어 (Application Software)가 있다. [2] 하드웨어와 소프트웨어의 중간 격인 펌웨어(Firmware)또한 운영체제를 담고 있으면서 시스템의 효율을 높이기 위해 ROM에 저장되어 사용된다.
개인용 컴퓨터, PC는 기본적으로 앞서 말했듯이 중앙처리장치, 주기억장치, 전원공급장치 등의 수많은 부속 제품들이, 연결회로와 출력 포트를 가진 메인보드 (또는, 마더보드)에 조립되어있다. 각 제품과 메인보드 자체의 성능에 따라 컴퓨터의 사양과 안정성이 결정된다.
컴퓨터 본체를 제외한 것들을 주변장치 (Peripheral Device)라고도 한다. 컴퓨터가 처리할 정보를 입력하는 키보드, 마우스, 스캐너 등의 입력 장치, 모니터, 프린터, 프로젝터 등의 출력 장치가 이에 속한다. 시스템 확장 카드도 속하는데, 이는 컴퓨터 기능을 확장시킬 수 있게 추가하는 기판으로, 네트워크 카드, 사운드 카드, 그래픽 카드 등을 포함한다. 네트워크, 사운드, 그리고 그래픽 카드는 멀티미디어를 잘 표현하기 위해 입/출력을 모두 수행하므로 입출력 겸용 장치라고도 부른다. 주기억장치의 용량 부족에 대한 대안으로 쓰이는, 용량은 크지만 속도는 느린 하드디스크, CD-ROM 등의 보조기억장치도 주변장치이다.
3. 컴퓨터의 기능과 동작
컴퓨터는 데이터를 입력, 기억, 처리, 출력, 통신하는 전자 기기를 일컫는다. 컴퓨터는 펌웨어를 통해 부팅되고, 운영체제에 의해 동작이 제어되며, 응용 소프트웨어를 이용해 원하는 작업을 수행한다. 이 과정을 수행하기 위해서 중앙처리장치 (CPU)가 동작한다. 중앙처리장치는 산술연산 및 논리연산을 하는 산술논리연산장치 (ALU), 명령을 해독하고 제어 신호를 생성하는 제어장치, 아주 적은 양의 처리 중인 데이터를 저장하는 레지스터로 구성되며, 레지스터는 레지스터간, 버스, 기억장치 전송 방식 등으로 데이터를 쓰고 읽는다. 프로그램을 구성하는 명령어는 중앙처리장치에서 인출 – 해독 – 실행 – 저장의 ‘머신 사이클’을 거쳐 수행된다. 해독 과정에서 어셈블러를 거쳐 기계어로 변환된다. 주기억장치에는 실행할 프로그램과 데이터가 저장된다. 중앙처리장치가 이 저장된 프로그램의 명령을 꺼내어 제어장치를 이용, 해독하고 제어신호를 만들어 장치들을 움직인다. 고속의 중앙처리장치와 비교적 느린 주기억장치 사이의 속도 차를 극복하기 위해, 캐시 메모리가 사용된다. 자주 쓰이는 명령어와 데이터를 복사해서 명령 처리 속도를 향상시키는 것이다. [1] 주기억장치의 용량이 부족할 때, 저속이지만 고용량의 보조기억장치가 쓰이며, 이에 저장된 응용 프로그램이 실행시켜 주기억장치에 프로그램 명령어를 적재한다. 중앙처리장치가 이를 처리하여 주기억장치에 다시 보내고, 그 결과값이 다시 보조기억장치로 전달, 저장되는 것이다. 마지막으로, 입력 장치에서 입력된 신호는 중앙처리장치에서 표준 신호로 변환, 처리되고, 이 표준 신호를 출력 장치가 받아들여 특정 신호로 변환하여 출력하게 된다.
출처:
[1]학점은행제 전자계산기구조 교안, 아이티뱅크, 2020
[2]길벗 R&D, et al. 2020 시나공 총정리 컴퓨터활용능력 1급 필기. 길벗, 2019
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