컴퓨터하드웨어

컴퓨터 = 중앙처리장치(CPU) + 주기억장치 + 보조기억장치

컴퓨터의 구성

 

 

1. 중앙처리장치(CPU) = 사람의 두뇌

컴퓨터의 시스템을 제어하고 프로그램의 연산을 처리하는 장치

제어장치	컴퓨터에 있는 모든 장치의 동작을 지시하고 제어	제어장치 명령실행순서 = 호출 > 해독 > 실행 > 저장 - 프로그램카운터(프로그램 계수기): 다음 실행할 명령어의 메모리 주소를 기억하는 레지스터 - 명령레지스터(IR): 현재 실행중인 명령어를 일시적으로 기억하는 레지스터 - 명령해독기(디코더): 명령어의 해독 - 부호기(인코더): 해독된 명령에 따라 각 장치로 보낼 제어신호 생성, 신호/명령>코드로 변경 - 메모리 주소 레지스터(MAR): 어디에서 데이터/명령을 가져올지 데이터의 주소를 기억하는 레지스터 - 메모리 버퍼 레지스터(MBR): 데이터를 임시로 기억하는 레지스터
연산장치	제어장치의 명령에 따라 실제로 연산을 수행	- 가산기: 2진수의 덧셈을 수행하는 회로 - 보수기: 뺄셈 작업을 위해 엽력값을 보수로 변환하는 회로 - 누산기: 연산의 결과를 일시적으로 저장 - 데이터 레지스터: 연산에 사용될 데이터 저장 - 상태 레지스터: 연산 중 발생하는 상태정보 저장
레지스터	CPU내부에서 처리할 명령어/연산의 결과값의 임시저장	임시기억장치 레지스터 메모리 중 속도가 가장 빠름 범용레지스터: 계산 결과의 임시 저장, 주소 색인 등 여러가지 목적으로 사용되는 레지스터

 

2. 주기억장치

CPU에 직접 접근하여 데이터를 교환하고, 데이터를 저장하는 기억장치

	ROM(Read Only Memory)	RAM(Random Access Memory)
특징	- 읽기전용 - 비휘발성 메모리 - 기본 입출력시스템(BIOS), 글자 폰트, 펌웨어, 자가진단프로그램(PDST), 인터럽트 처리 등 저장  ※ BIOS(Basic Input Output System)     =기본입출력스스템=롬바이오스     기본 입출력장치나 메모리 등 하드웨어 작동에 필요한 명령을 모아놓는 프로그램     전원이 켜지면 POST를 통해 컴퓨터를 점검, 사용가능한 장치 초기화      CMOS: 바이오스 내부의 프로그램(하드웨어 설정)       설정가능한 항목: 시스템의 날짜와 시간, 하드디스크 타입 부팅 순서, 시스템 암호, 칩셋 설정  ※ 인터럽트 처리     예기치 않은 문제가 발생하더라도 업무 처리계속될 수 있게 하는 기능  ※ 펌웨어    하드웨어의 동작을 지시하는 소프트웨어지만 하드웨어적으로 구성(중간적 성격)    롬에 반영구적으로 저장되어 하드웨어를 제어 및 관리    소프트웨어 업그레이드만으로 기능을 향상시킬 수 있음	- 현재 사용중인 프로그램이나 데이터 저장 - 읽고 쓰기 가능 - 휘발성 메모리 - 일반적인 주기억장치 - 저장된 위치는 주소로 구분
종류	- Mask ROM: 제조과정에 미리 기억시키는 롬, 임의 수정 불가 - PROM: 특수프로그램, 한번만 기록가능, 이후엔 읽기만 가능 - EPROM: 자외선, 여러번 수정가능 - EEPROM: 전기적 방법, 여러번 수정 가능	구분	DRAM(Dynamic	SRAM(Static)
		구성소자	콘덴서	플리플롭
		특징	전원이 공급되어도 일정 시간 지나면 전하가 방전, 주기적인 재충전 필요	전원이 공급되는 동안에는 기억 내용 유지 (안정적)
		전력소모	적음	많음
		접근속도	느림	빠름
		집적도(밀도)	높음	낮음
		가격	저가	고가
		용도	일반적인 주기억장치	캐시메모리

 

3.  기타메모리

(1) 캐시메모리

     CPU - 캐시메모리 - 주기억장치

- 중앙처리장치와 주기억장치 사이에서 속도차이 개선

- 속도가 빠르고 비싼 SRAM으로 구성

(2) 가상메모리

- 보조기억장치(하드디스크)의 일부를 주기억장치처럼 사용하는 메모리

- 주기억장치보다 큰 프로그램 실행할때 유용

(3) 연관메모리

- 저장된 내용의 일부를 이용하여 기억장치에 접근해서 데이터를 읽는 방식

(4) 버퍼메모리

- 장치 간의 속도차이를 해결하기 위해 데이터를 임시로 저장해 두는 메모리

(5) 플래시메모리

- MP3플레이어, 디지털카메라, USB등에 사용

- EEPROM의 일종, 비휘발성 메모리, 내용 수정 가능

 

4. 보조기억장치

속도느림, 대용량 저장공간, 비휘발성, 반영구적 보관, 가격 저렴

(1) 하드디스크

 

자성 물질을 입힌 금속 원판을 여러강 겹쳐 만든 기억 장치, 자기디스크 이용대용량 저장공간, 데이터 접근속도 빠름, 충격에 취약함, 컴퓨터 내부에 고정>이동불편, 전력소모가 큼

(2) SSD

반도체를 이용해 정보를 저장

플래시 메모리나 DRAM 사용

고속 입출력

기계적 지연이나 실패율 없음

외부 충격으로 인한 데이터 손상 적음

발열, 소음, 전력소모 적음, 소형화, 경량화

(3) DVD

멀티미디어 데이터 저장

4.7 ~ 17 GB 대용량 데이터 저장

(4) BLUE RAY

고선명 비디오를 위한 광 기록방식의 저장매체

25 ~ 50 GB의 대용량 데이터 저장

 

5. 입력장치

(1) 키보드

(2) 마우스

(3) 터치패드

(4) 트랙볼

   마우스와 유사하지만 고정된 상태에서 볼을 회전시켜 커서를 이동시킴

   제한된 공간에서 사용하기 적합

(5) 판독기

- 광학 마크 판독기(OMR)

- 광학 문자 판독기(OCR)

- 자기 잉크 문자 판독기(MICR)

- 바코드 판독기(BCR)

(6) 스캐너

(7) 디지타이저

(8) 디지털 카메라

   이미지나 영상을 디지털 형태로 입력

   웹캠, DSLR 등 다양한 형태

(9) 라이트 펜

   화면에 직접 접촉하여 데이터 입력

   그래픽 작업이나 특수 응용분야에 사용

(10) 터치 스크린

   화면에 직접 터치하는 방식

   스마트폰, 태블릿, 키오스크 등에서 사용

(11) 키오스크

(12) 마이크로폰

   음성 데이터 입력 장치

   음성 인식 시스템, 화상 회의 등에 사용

6. 출력장치

(1) 모니터

(2) 프린터

 

 

7. 기억 용량 단위

단위	Byte	KB	MB	GB	TB	PB	EB
용량	8bit	1024Bute	1024KB	1024MB	1024GB	1024TB	1024PB
	2진수표기	2^10	2^20	2^30	2^40	2^50	2^60
	10진수 표기	10^3	10^6	10^9	10^12	10^15	10^18

 

8. 기억장치의 접근 속도 비교

중앙처리장치	주기억장치			보조기억장치
레지스터	캐시(SRAM)	DRAM	ROM	SSD	HDD	CD-ROM	FDD	자기테이프

 

9. 처리속도 단위

단위	ms	μs	ns	ps	fs	as
속도	10^-3	10^-6	10^-9	10^-12	10^-15	10^-18