4. 하드웨어의 기본 구성

 

   하드웨어의 구성  

 

 컴퓨터는 중앙처리장치(CPU), 메인메모리, 입출력장치, 저장장치로 구성된다. 여기서 중앙처리장치와 메인메모리는 필수장치로 분류된다. 나머지 부품은 주변장치라고 불린다. 

 

 메인메모리는 전력이 끊기면 데이터를 잃어버리기 때문에 데이터를 영구히 보관하려면 하드디스크나 USB 메모리를 사용해야 한다. 여기서 메인메모리는 제1저장장치(First Storage), 하드디스크나 USB 메모리는 제2저장장치(Second Storage) 또는 보조저장장치라고 부른다. 보통 메인메모리를 메모리, 보조저장장치를 저장장치로 지칭한다. 

 

   1. CPU와 메모리

      - CPU는 명령어를 해석하고 실행하는 장치로 인간의 두뇌에 해당한다. 

      - 메모리는 작업에 필요한 프로그램과 데이터를 저장하는 저장소로 바이트(Byte) 단위로 분할되어 있으며 분할 공간 마다

        주소로 구분한다. 

 

   2. 입출력장치

      - 입력장치는 외부의 데이터를 컴퓨터에 입력하는 장치로 키보드, 마우스, 스캐너, 터치스크린이 해당한다.

      - 출력장치는 처리한 결과를 사용자가 원하는 형태로 출력하는 장치로 프린터, 모니터, 스피커 등이 있다. 

 

   3. 저장장치

      - 메모리는 전자의 이동으로 데이터를 처리하지만 하드디스크나 CD와 같은 저장장치는 구동장치가 있는 기계이므로 속도

        가 느리다. 하지만, 저장장치는 메모리보다 저렴하고 용량이 크고 전원 꺼짐과 상관없이 데이터를 영구적으로 저장할 수

        있다. 대표적인 예로은 DVD, USB 드라이버, SD 카드, SSD 등이 있다.

 

  4. 메인보드

      - 컴퓨터의 다양한 부품은 버스로 연결된다. 버스는 일정한 규칙에 따라 각 장치에 데이터를 전송하는 역할을 한다. 즉, 버스

        는 각 장치를 연결하는 선의 집합이자 데이터가 지나다니는 통로이다. 

      - 메인보드는 CPU와 메모리 등 다양한 부품을 연결한 커다란 판으로 버스가 복잡하게 얽혀있다. 메인보드에는 각종 부품을

        꽂을 수 있는 단자가 있는데 이 단자에 그래픽카드, 사운드카드, 랜카드 등을 장착할 수 있다.

 

 

이미지 출처: 위키피디아

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   폰노이만 구조  

 

 오늘날 대부분의 컴퓨터는 폰노이만 구조를 따르는데, 폰노이만 구조는 아래 그림과 같이 CPU, 메모리, 입출력장치, 저장장치가 버스로 연결되어 있는 구조를 말한다. 폰노리만 구조에서 가장 중요한 특징은 "모든 프로그램은 메모리에 올라와야 실행할 수 있다."는 것이다. 예를 들어, 워드 파일은 하드디스크에 저장되지만 프로그램과 데이터가 저장장치에서 바로 실행되지는 않는다. 저장장치에 있는 프로그램을 실행하려면 프로그램이 메모리에 올라와야 한다. 운영체제 또한 프로그램이기 때문에 메모리에 올라와야 실행이 가능하다. 

 

 

 

 

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   하드웨어 사양 관련 용어  

 

• 클록(Clock)은 CPU의 속도와 관련된 단위이다. CPU가 작업할 때 일정한 박자를 통해 수행하는데 이 박자를 만들어 내는 것이 클록이다. 클록이 일정 간격으로 틱(Tick)을 만들면 거기에 맞추어 CPU 안의 모든 구성 부품이 작업을 한다. 틱은 펄스(Pulse)라고도 한다. 버스에는 여러 개의 부품이 연결되어 있는데, 메인보드의 클록이 틱을 보낼 때마다 데이터를 보내거다 받는다.
• 헤르츠(Hz)는 틱이 발생하는 속도를 나타내는 단위이다. 1초에 틱이 몇 번 발생하는지를 나타내는데, 1초에 클록틱이 한 번이면 1Hz, 1000번이면 1KHz이다. 버스도 틱에 맞추어 데이터를 전송하기에 메인보드의 성능을 클록(Clock)으로 표시한다. 
• 시스템 버스는 메모리와 주변장치를 연결하는 버스로 전면 버스(Front-side Bus)라고 한다. CPU 내부 버스는 CPU 내부에 있는 장치를 연결하는 버스로 후면 버스(Back-side Bus)라고 한다. CPU는 CPU 내부 버스의 속도로 작동하고 메모리는 시스템 버스의 속도로 작동하기 때문에 두 버스의 속도 차이로 인해 작업이 지연되는 문제가 있다.(문제는 다음에 나온다.)