제 1 강 컴퓨터의 구조.

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1 제 1 강 컴퓨터의 구조

2 학습 내용 컴퓨터의 구조, bottom-up 작동 원리 컴퓨터의 명령어 고 수준 언어

3 컴퓨터의 구성 Memory CPU 공장 창고 도로 Bus

4 범용 컴퓨터의 구성 요소 CPU 캐쉬(Cache) Main memory 2차 저장 장치: Hard Disk
입력 장치(KBD, Mouse) 출력 장치(모니터) 기타 주변 장치(Modem, Sound, printer, etc)

5 계산 모델 컴퓨터가 하는 일: 1. 계산 2. CPU로 데이터 가져오기, 3. 메모리로 데이터 가져가기 2 4 2 5 4 3 6

6 Quiz01_01

7 “컴퓨터”란 넓은 의미: Anything that can “compute” abacus (주판), 기계식 계산기, 계산자
calculator, analog computer 좁은 의미: Electronic Digital Binary (이진) Stored-program computer

8 Why Electronic? Faster than “mechanical”
Faster than “electro-mechanical” Uses less energy

9 Quiz01_02

10 Why digital? 대략 이만해 38 cm 야.

11 다음 중 복사해도 음질이 떨어지지 않는 것은?

12 Quiz 01_03

13 Why Binary?

14 Quiz 01_04

15 Why “Stored program” ? 나중에...

16 바닥부터 본 컴 구조

17 Binary digit = bit 저장 방법?

18 1 비트 레지스터 =컴퓨터의 “뇌세포” 0 또는 1이 들어있다 바꿀 수 있다 알아낼 수 있다 입/출력 1 or 0 입력선
출력선 활성화 바꿀 수 있다 알아낼 수 있다

19 1비트 레지스터의 작동 ? 1

20 1비트 레지스터의 작동 1=입력 ? 1

21 1비트 레지스터의 작동 1=입력 ? 1 1

22 1비트 레지스터의 작동 1=입력 1 1 1

23 1비트 레지스터의 작동 0=출력 1 1

24 1비트 레지스터의 작동 0=출력 1 1 1

25 레지스터 복사 0=출력 1=입력 1 1

26 레지스터 복사 0=출력 1=입력 1

27 4-비트 레지스터 입-출력 입력 버스 출력 버스 활성화

28 집과 방과 주소 분당구 구미동 삼성 아파트 123동404호 건물단위까지만 주소가 있다면? xxx 아파트 123동
방단위까지도 주소가 있다면? xxx 아파트 123동404호3방

29 CPU와 메모리 . . . 메모리 CPU 버스: 8가닥  8비트 컴퓨터 활성화선 입/출력 레지스터 계산회로 0번지 1번지
버스: 8가닥  8비트 컴퓨터 . . . 0번지 1번지 2번지 3번지 ... 레지스터 메모리 계산회로 활성화선 15번지 CPU 입/출력

30 Quiz 01_05

31 워드의 크기 “워드 프로세서”의 뜻이 아님 워드 크기 =레지스터의 크기 (비트 수) =메모리의 입/출력 단위 =버스의 크기 (선 갯수) * 경우에 따라 다를 수도 있음 Apple II – 8 비트 최초의 IBM-PC – 16 비트 pentium – 32비트 itanium, opteron – 64비트

32 컴퓨터의 주소 바이트 단위까지 주소가 있음 실제 데이터의 이동 단위는 워드 단위
워드가 2바이트 이상이면 바이트를 어떻게 가져오나?  가져다가 나머지는 버린다.

33 외장 프로그램 컴퓨터 프로그램 = 단계별 할 일 및 순서 컴퓨터의 모든 작동은 외부에서 통제
프로그램은 “컴퓨터”의 외부에 존재 일부 고급 계산기는 수식을 미리 입력가능 (外藏)

34 Q01_06

35 내장 프로그램 컴퓨터 Stored-program Computer = Von-Neuman Computer
단계별 할 일을 컴퓨터 안에 저장해 놓음 = 프로그램이 내장(內藏)됨 = 내장 프로그램 컴퓨터 프로그램이 내장된 곳: 메모리

36 내장 프로그램 컴퓨터의 구성 IR(Instruction Register): 수행할 명령을 임시 저장하는 CPU내의 레지스터
PC(Program Counter): 프로그램 중에서 바로 다음에 수행할 명령이 저장된 번지수를 가리키는 레지스터 ALU(Arithmetic and Logic Unit): 실제 덧셈, 곱셈 등을 수행하는 전자회로

37 내장 프로그램 컴퓨터의 작동 전원을 켜면 PC는 0이 됨 PC에 있는 주소에 해당하는 메모리 부분을 활성화
이 부분은 IR로 읽어 옴 PC를 워드 크기 만큼 증가 시킴 (ALU를 이용)IR에 있는 명령어를 수행 2단계로 감

38 컴퓨터의 명령어 3 종류: 데이터를 복사하기 (data movement) 메모리 ↔ 레지스터 레지스터 ↔ 메모리
레지스터 ↔ 레지스터 덧셈, 곱셈 등의 계산 (arithmetic/logic) 다음 명령어 위치를 바꾸기(branch) 이진수로 되어 있어 이해가 어려움 예:

39 Q01_07

40 어셈블리 언어(assembly language)
기계어를 알기 쉽게 기호로 나타냄 기계어 명령과 1:1 대응 기계어의 예 어셈블리어의 예 프로그램주소 명령어 사용 데이터 mov dword ptr [ebp-4],1 F mov dword ptr [ebp-8],64h mov eax,dword ptr [ebp-4] add eax,dword ptr [ebp-8] C mov dword ptr [ebp-4],eax

41 고 수준의 명령어 두개의 워드를 각각 A와 B라고 하자. A와 B의 위치는 어디라도 상관 없다. A워드에는 1을 넣고
int A, B; A = 1; B = 100; A = A + B;

42 기계어만 아는 컴퓨터 int A, B; A = 1; B = 100; A = A + B; 컴파일러가 번역 어셈블러가 번역
프로그램주소 명령어 사용 데이터 mov dword ptr [ebp-4],1 F mov dword ptr [ebp-8],64h mov eax,dword ptr [ebp-4] add eax,dword ptr [ebp-8] C mov dword ptr [ebp-4],eax int A, B; A = 1; B = 100; A = A + B; 컴파일러가 번역 어셈블러가 번역 C7 45 FC C F B FC F FC F E 5B 8B E5 5D C3 CC CC

43 Q01_08

44 역사 ENIAC: Pennsylvania 대학 6~70년대: mainframe 7~80년대: Minicomputer
80년대 Personal Computer 등장, 최초 IBM PC: 8086, 16bit, 8MHz 최근의 IBM PC: Pentium IV, 32bit, 3.2 GHz clock

45 범용 컴퓨터의 구성 요소 CPU 캐쉬(Cache) Main memory 2차 저장 장치: Hard Disk
입력 장치(KBD, Mouse) 출력 장치(모니터) 기타 주변 장치(Modem, Sound, printer, etc)

46 25년 전 데이터 카드

47 복습 1 컴퓨터의 세포에 해당하는 것은? 레지스터 기계어- 1과 0으로 된 명령어
어셈블리어 – 기계어와 1:1 대응되는 명령어 어셈블러(assembler) –어셈블리어를 기계어로 번역 고수준 언어: C, Java, Basic 컴파일러: 고수준 언어를 기계어 또는 어셈블리어로 번역

48 컴퓨터가 실행할 명령어의 순서가 컴퓨터 안에(기억장치에) 들어있는 컴퓨터
복습 2 컴퓨터 명령어의 세가지 종류 data movement: 데이타의 이동 (사실은 복제) 연산(+ - % X ) jump 실행할 명령어의 순서 바꾸기 내장 프로그램 컴퓨터: 컴퓨터가 실행할 명령어의 순서가 컴퓨터 안에(기억장치에) 들어있는 컴퓨터

49 1강 끝.