컴퓨터 일반 - 컴퓨터 하드웨어[자료의 표현과 처리, 중앙처리장치]

⑴ 데이터의 구성

• 비트(Bit) : 정보의 최소 단위
• 바이트(Byte) : 8개의 비트가 모여 1바이트가 되며 문자 표현의 최소단위
• 워드(Word) : 바이트의 모임으로 크게 하프워드(2Byte), 풀워드(4Byte)로 분류
• 필드(Field) : 자료 처리의 최소 단위
• 레코드(Record) : 하나 이상의 필드들이 모여 구성
• 파일(File) : 레코드의 모임

⑵ 데이터의 표현

BCD(이진화 10진 코드)	6비트로 구성. 26=64 가지 문자 표현
ASCII(미국 표준 정보) 코드	7비트로 구성. 27=128 가지의 문자 표현
EBCDIC(확장 이진화 10진) 코드	8비트로 구성, 28=256가지의 문자 표현

2. 중앙처리장치

⑴ 중앙처리장치(CPU ; Central Processing Unit)

• 컴퓨터 시스템에서 가장 핵심이 되는 장치로 인간의 뇌에 해당함
• 시스템 전체 상태를 총괄하고 제어 및 처리 데이터에 대해 연산(논리연산과 산술연산)을 수행하는 장치
• 중앙처리장치의 구성은 크게 제어장치와 논리 연산장치(ALU)로 되어 있음


1) CPU의 처리속도에 영향을 미치는 요소들
버스, 주메모리의 크기, 클록속도, 캐시 메모리, 수치연산 보조 프로세서


2) CISC와 RISC 마이크로프로세서의 특징

CISC	명령어 집합이 커서 많은 명령어들을 프로그래머에게 제공해주므로 작업이 쉬움 구조가 복잡하므로 생산단가가 비싸며 전력소모가 많음
RISC	전력소모가 적고 CISC 구조보다 처리속도가 빠름 필수적인 명령어들만 제공되므로 CISC 구조보다 덜 복잡하고 생산단가가 낮음 복잡한 연산을 수행하기 위해서는 RISC가 제공하는 명령어들을 반복 수행해야하므로 프로그래머의 작업이 복잡함 중형 컴퓨터나 UNIX 워크스테이션과 같은 고급 마이크로 컴퓨터들이나 몇몇의 프린터 등에 사용되고 있음



3) 제어장치(Control Unit)
• 입출력장치와 기억장치 및 연산장치 등을 제어
• 디코더(Decoder)를 통해서 명령어를 해독하고 제어 신호에 따라 동작하는가를 감시.감독
• 사용 레지스터의 종류 : 프로그램 카운터(PC), 명령 레지스터(IR), 명령 해독기, 기억번지 레지스터(MAR), 기억버퍼 레지스터(MBR) 등


4) 연산장치(ALU : Arithmetic & Logic Unit)
• 자료의 비교.판단과 산술연산, 논리연산, 관계연산, 이동 등을 수행
• 사용 레지스터의 종류 : 누산기, 데이터 레지스터, 가산기, 상태 레지스터 등


5) 레지스터(Register)
데이터를 일시적으로 기억할 수 있는 중앙처리장치 내의 임시 기억장치
① 레지스터의 종류

종류	의미
누산기(Accumulator)	연산기의 입출력 데이터를 임시적으로 기억하는 연상용 레지스터
프로그램 카운터 (Program Counter)	프로그램의 수행순서를 제어하는 레지스터로, 다음에 실행할 명령의 번지 기억
명령어 레지스터 (Instruction Register)	현재 수행중인 명령의 내용을 기억하는 레지스터
메모리 주소 레지스터 (Memory Address Register)	기억장소의 번지(주소)를 기억하는 레지스터
메모리 버퍼 레지스터 (Memory Buffer Register)	기억장치를 통해 접근되는 정보기 기록되는 CPU의 레지스터
상태 레지스터 (Status Register)	CPU에서 수행되는 연산에 관련된 여러 가지 상태 정보를 기억하기 위해 사용되는 레지스터




⑵ 주기억장치

• 임의 접근 방식의 기억장치로, 프로그램이나 데이터, 처리결과 기억
• 기억공간의 크기에 제한을 받지만 처리속도가 빠르며 ROM과 RAM으로 구성되어 있음
1) ROM
기억되고 있는 데이터를 읽기만 가능한 비휘발성 메모리
① ROM의 종류와 특성

MASK ROM	한 번 기억된 내용은 변경할 수 없는 메모리로, 컴퓨터 제조회사에서 제작해 줌
PROM	한 번에 한해서 사용자가 원하는 정보를 기록할 수 있는 메모리
EPROM	ROM Writer에 의해 데이터를 기록하고 자외선과 같은 특수장치를 사용해서 내용을 지우고 새로 프로그램을 등록할 수 있는 메모리
EEPROM	전기적으로 기억된 내용을 지울 수 잇어 여러 번 쓰고 지울 수 있는 메모리



2) RAM
전원이 켜진 상태일 경우에 한해서 읽고 쓰기가 가능한 휘발성 메모리로 RAM의 종류는 크게 SRAM(정적 RAM)과 DRAM(동적 RAM)으로 분류
① SRAM과 DRAM의 차이

구분	SRAM	DRAM
사용 범위	캐시 메모리	주기억장치
가격	비싸다	싸다
속도	빠르다	느리다
구조	복잡하다	단순하다
용량	작다	크다
재충전(Refresh)	불필요	필요




⑵ 기타 기억장치

1) 플래시 메모리(Flash Memory)
• 플래시 EEPROM이라고도 하며, RAM처럼 저장된 정보를 변경하거나 ROM처럼 한 번 기억된 정보를 유지할 수 있다는 장점이 있음
• 전원과 무고나하게 기록된 내용이 유지되는 비휘발성 메모리
• 휴대용 컴퓨터나 노트북의 하드디스크 역할 또는 BIOS같이 적은 양의 정보를 기옥하는 역할 수행
• 전기적으로 기억된 정보를 삭제하고, 다른 정보를 써넣을 수 있음


2) 캐시 메모리(Cache Memory)
CPU와 DRAM으로 구성된 주기억장치와의 처리 속도 차를 줄이기 위해 SRAM으로 구성된 캐시 메모리를 두어 CPU의 작업을 돕는데 사용함


3) 가상 기억장치(Virtual Memory)
기억장치의 용량을 보다 크게 사용하기 위한 것으로 디스크의 메모리를 주기억장치와 같이 사용할 수 있도록 하는 것


4) 연관 기억장치(Associative Memory)
CAM(Content Addressable Memory)라고도 하며 기억된 내용 일부를 이용하여 데이터에 직접 접근할 수 있는 메모리