컴퓨터 중앙처리장치, 기억장치, 입력장치 및 출력장치를 알아보자.

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1 컴퓨터 중앙처리장치, 기억장치, 입력장치 및 출력장치를 알아보자.
제2장 컴퓨터 하드웨어 컴퓨터 중앙처리장치, 기억장치, 입력장치 및 출력장치를 알아보자. 안동진 손석준 조진용 이상봉

2 중앙처리장치(CPU) 중앙처리장치는 데이터를 받아서 처리하고 그 결과를 제공하는 장치로서 컴퓨터의 가장 중추적인 기능을 수행한다. 컴퓨터에 기억시켜 놓은 정보를 검색해서 참조해 보이거나 컴퓨터를 이용하여 복잡한 처리를 실행시킨 후에 그 결과를 이용하는 것이다 . 중앙처리 장치는 주기억장치, 제어장치, 연산장치를 말한다.

3 중앙처리장치(CPU) 마이크로프로세서 개인용 컴퓨터의 CPU에 해당되면, 중앙처리장치를 한 개의 칩으로 구현한 것으로, 제어기능과 연산기능을 수행할 수 있다. 16비트, 32비트, 64비트 컴퓨터라고 부르는 것은 마이크로 프로세서의 비트 수를 말하는 것으로, 비트가 클수록 성능이 좋다. 처리단위는 메가헤르즈(Mhz)

4 중앙처리장치(CPU) 마이크로프로세서의 종류 CISC (Complex Instruction Set Computer)
고급언어에 각기 하나씩의 기계어를 대응시키며, 명령어 집합이 크고, 다양한 명령어를 가진다 단점 : 구조가 복잡하고 가격이 비싸며 전력소모가 크다 RISC (Reduced Instruction Set Computer) 지원하는 명령어를 단순화하여 속도를 향상시켰다. 장점 : 전력소모가 적고 CISC처리 속도가 빠르다 단점 : 명령어를 반복 수행해야 하므로 프로그램이 복잡해 진다

5 중앙처리장치(CPU) 중앙처리장치의 구성 연산장치(ALU) 산술 연산은 덧셈, 뺄셈, 곱셈, 나눗셈 등으로 처리
논리 연산은 논리합(OR), 논리곱(AND),논리부적(NOT) 등을 기본 연산으로 수행한다. 구성 주요 기능 누산기 연산 데이터나 연산의 결과값을 임시로 기억하는 레지스터 가산기 실제로 산술연산을 수행하는 장치 PSW 프로그램 중 발생하는 CPU의 상태를 기억하는 레지스터 보수기 은수를 표현하거나 감산을 위해 보수를 만들어 내는 장치

6 중앙처리장치(CPU) 제어장치 처리 기구에 있어서 적절한 순서로 명령을 꺼내고 각 명령을 해석하여 그 해석에 따라서 산술논리 연산장치나 기타의 부분으로 적절한 신호를 주는 부분이다. 구성 주요 기능 프로그램 계수기 다음에 수행될 명령어의 주소를 기억하는 레지스터 명령 레지스터 현재 실행중인 명령의 내용을 기억하는 레지스터 명령 해독기 명령 해독 후 부호기에 신호를 보내는 장치 명령 부호기 명령어를 신호로 변화하는 장치 인덱스 레지스터 기억장소의 주소 계산에 사용되는 레지스터 메모리 주소 레지스터 기억장소의 번지를 기억하는 레지스터 메모리 버퍼 레지스터 정보를 임시 기억하는 레지스터

7 중앙처리장치(CPU) 명령어 명령어 인출 : 주기억장치에 기억된 명령을 제어장치로 가져오는 것을 말한다. 명령어 실행
페치 사이클 : 프로그램 카운터가 지시하는 명령 레지스터에 인출한다. 명령어를 해석하여 데이터에 대한 유효주소를 생성한다. 실행 사이클 : 명령어를 실행한다. 인터럽트 사이클 : 명령어를 수행하는 중에는 실행이 잠시 중단되는 것과 같은 인터럽트가 발생하기도 한다.

8 기억장치(Memory) 기억장치는 실행중인 프로그램이나 처리할 데이터 또는 처리한 결과 등을 저장하기 위한 장치로 메모리라고 한다. 구분 장치 속도 비용 주기억장치 동적 RAM 빠름 높음 보조기억장치 하드디스크 보통 CD-ROM 느림 낮음 백업테이프 매우 느림 매우 낮음 캐쉬기억장치 정적 RAM 가장 빠름 가장 높음

9 주기억장치(Internal Storae)
주기억장치는 중앙처리장치와의 정보 교환을 위해 실행중인 프로그램과 데이터를기억하는 장치이다. CPU와 직접 자료교환이 가능하다. ROM : 읽기만가능, 비휘발성 기억장치, 펌 웨어(하드웨어 성질 + 소프트웨어 성질) RAM : 읽고 쓰기가 모두 가능, 휘발성 기억장치, 정적램(SRAM : Static RAM)

10 ROM의 종류 MASK ROM : 마스크를 사용, 재사용 불가능 PROM : 전기적인 펄스 사용, 재사용 불가능
EPROM : 자외선을 쬐면 data가 지워짐 EEPROM : 전기적으로 program된 data 제거 FLASH MEMORY : 전원이 끊겨도 data를 보존하는 ROM의 장점과, 입출력이 자유로운 RAM의 장점을 동시에 지닌 메모리

11 전원이 공급되는 동안에는 내용이 그대로 유지됨 전원이 공급되어도 일정 시간이 지나면 내용이 지워지므로 재충전이 필요한 메모리
캐시 기억장치(Cache Memory) SRAM과 DRAM의 특징 구분 SRAM(정적램) DRAM(동적램) 용도 고속의 캐시 메모리로 사용 가능 일반 PC의 주기억장치로 사용 휘발성 전원이 공급되는 동안에는 내용이 그대로 유지됨 전원이 공급되어도 일정 시간이 지나면 내용이 지워지므로 재충전이 필요한 메모리 장점 고속 특수 목적 기억장치로 사용 회로가 간단 소비전력이 적음. 집적도가 높음 가격이 저렴 단점 소비 전력이 크고, 집적도가 낮음. 고가 처리속도가 늦음. 일정한 주기로 재생해야 함.

12 보조기억장치(External Storage)
보조기억장치는 주기억 장치의 제한된 기억용량을 지원해 주는 장치이다. 주기억장치에 비해 가격이 저렴. 대용량이지만 속도는 상대적으로 느리다. 자기테이프,자기디스크,자기드럼,하드디스크 SASD : 자료를 읽고 쓰는데 순차적으로만 가능 DASD : 자료를 읽고 쓰는데 직접처리가 가능

13 자기 테이프(Magnetic Tape) 자성 물질이 코팅된 얇은 플라스틱 테이프를 동그란 릴에 감아놓은 형태
주소의 개념이 없고, SASD만 할 수 있는 대용량 저장매체 가격이 저렴하고 용량이 커서 자료의 백업용으로 사용 정보 저장 부분을 7~9트랙으로 구성 블록단위로 데이터 전송, 블록과 블록 사이는 데이터를 기록할 수 없는 공간인 GAP이 있다. BOT : 자기 테이프의 시작위치 EOT : 자기 테이프의 끝 위치 BPI : 1인치에 기억할 수 있는 바이트 수, 기록밀도라고 한다. GAP : 레코드와 레코드 사이의 데이터를 기록할 수 없는 공간 IRG : 레코드와 레코드 사이의 갭 IBG : 블록과 블록사이의 갭 Block : 한 개 이상의 논리 레코드의 집합으로 입 출력의 단위로서 물리 레코드라고도 한다.

14 자기 디스크(Magnetic Disk) 자성 물질을 입힌 금속 원판을 여러 장 겹쳐서 만든 기억매체
Access arm을 움직여 원하는 트랙을 찾아 데이터를 판독 및 기록 용량이 크고 접근속도가 빠르다 순차,비순차처리가 모두 가능한 DASD방식 트랙 : 디스크 표면에서 회전축(스핀들 모터)를 중심으로 데이터가 기록되는 동심원 섹터 : 트랙들을 일정한 크기로 구분한 부분이며, 정보 기록의 기본단위 실린더 : 서로 다른 면들에 있는 동일 위치의 트랙들의 모임 R/W Head가 어느 한 시점에 동시에 접근하는 트랙들의 모임 실린더의 수는 한 면의 트랙 수와 동일하다. Access Time = Seek Time + Latency Time + Transmission Time

15 자기 드럼(Magnetic Drum) 드럼 모양의 원통 표면에 자성 물질을 입힌 것으로 원통을 일정한 속도로 회전시켜 지정 번호의 섹터가 헤드 밑을 통과할 때 데이터를 판독 및 기록 자기 드럼은 원통 표면에 Track과 Sector를 구성하고, 각 Track마다 고정된 R/W Head를 두고 있어 자기 디스크에 비해 속도가 빠르다. 순차, 비순차 처리가 모두 가능한 DASD방식 크기에 비해 용량이 적어 현재는 거의 사용하지 않음 자기 드럼은 트랙마다 헤드가 있으므로 트랙을 찾는데 걸리는 Seek Time이 없다. 자기드럼의 Access Time = Lantency Time + Transmission Time

16 기타 보조기억장치 플로피 디스크 드라이브(FDD) : polyethylene 원판 위에 자성 물질을 코팅한 얇은 원판으로 디스켓이라고도 함 하드 디스크 드라이브(HDD) : 컴퓨터 내부에 내장시켜서 사용하며, 플로피 디스크에 비해 처리 속도가 매우 빠르고 기억용량도 훨씬 큼 콤팩트 디스크 롬 드라이브(CD-ROM) : 기억 용량은 수백 MB 정도이며 일반적으로 자료를 한 번 밖에 저장하지 못하므로 읽기전용 기억장치로 사용 셀 디스크(Cell Disk, Memory Stick, USB) : 이동식 저장장치이며, 자체에 USB와 플래시 메모리를 내장하고 있으며 사진,이미지,동영상 같은 비교적 큰데이터를 저장 할 수 있고, 빠른 속도로 수정하거나 읽고 저장 할 수 있음 R/W-CD의 단점을 완전히 극복함