Computer Science를 이해하기에 앞서, 컴퓨터 구조를 먼저 개략적으로 살펴보도록 하겠습니다.

컴퓨터가 이해하는 정보

• 컴퓨터가 직접 이해하지 못하는 정보 → 프로그래밍 언어(파이썬, 자바, C++ 등)
• 컴퓨터가 직접 이해하는 정보 → 데이터 및 명령어

명령어

• “수행할 동작 + 수행할 대상” 으로 구성
• 0, 1로 구성(컴퓨터는 0, 1만 이해하기 때문)

데이터

• 정적인 정보(숫자, 문자, 이미지, 동영상 등)
• 저장된 정보 및 주고 받은 정보를 통칭하기도
• 명령어와 마찬가지로 0, 1로 구성

명령어와 데이터의 관계

• 데이터 ↔ 명령어, 서로 종속적인 정보
  • 데이터는 명령어의 대상 및 재료
  • 명령어는 데이터를 활용하여 명령어 실행
• 명령어를 이해하고 실행하는 주체 → CPU
  • CPU의 종류에 따라 실행 가능한 세부적인 명령어 종류 및 처리 양상이 달라질 수 있음
  • 어느 정도 큰 틀로 볼 때, CPU와 무관하게 실행 가능한 공통적인 명령어가 있음
  • 명령어의 종류에 따라 그 사이클이 있음

컴퓨터의 핵심 구성 부품

CPU

정의

• Center Processing Unit
• 컴퓨터가 이해하는 정보를 읽어들이고 해석하는 부품
• 사람의 “두뇌” 역할

주요 구성 요소

• 가장 중요한 요소 → “레지스터”
• ALU(Arithmetic and Logic Unit)
  • 사칙연산, 논리연산 등 연산 수행을 위한 회로
  • CPU가 처리하는 명령어를 실질적으로 연산하는 요소
• 제어장치(CU, Control Unit)
  • 명령어를 해석하여 전기신호를 보내는 장치
  • 제어 신호 전달: CPU → 메모리로 전달하여 메모리 작동시킴
• 레지스터(Register)
  • CPU 내부의 작은 임시 저장장치
  • 데이터 및 명령어를 처리하는 중간과정 저장
  • 프로그램의 가장 낮은 단계부터, 어떻게 실행되었는지 레지스터 값 관찰로 파악 가능

메모리 및 캐시 메모리

정의

• 메모리(메인 메모리): RAM / ROM
  • 일반적으로, 메모리는 RAM이라 부름
• CPU가 읽어들이고, 해석하고, 실행하는 행위를 위한 모든 정보를 잠시 저장해 두는 곳
  • 실행 중인 프로그램을 구성하는 데이터 및 명령어를 저장하는 공간

주요 특징

주소 / 휘발성

1. 주소(address)
   • CPU가 프로그램 실행을 위해 메모리에 접근할 때, 빠르게 접근하기 위한 개념
     • 비유하자면, 내 방의 물건을 중구난방으로 어질러 두지 않고, 규칙에 따라 정돈해 두면 찾기 쉬운 것
     • 원하는 목적지를 찾기 위해서는, 주소가 있어야 쉽게 찾을 수 있는 것
2. 휘발성(volatile)
   • 컴퓨터에 전원이 공급되지 않으면, 저장하고 있는 정보가 지워지는 특성
   • 즉, RAM은 휘발성 저장장치

캐시 메모리

• Cache Memory → CPU가 조금이라도 더 빨리 메모리 저장값에 접근하기 위해 사용하는 저장장치
• RAM의 보조 저장장치
• CPU 바깥쪽에 위치하기도

보조 기억장치

정의

• RAM의 휘발성 보조를 위해, 컴퓨터의 전원이 꺼져도 정보를 저장해두기 위한 장치
• 대표적 보조 기억장치: SSD, USB, SD카드 등

특징

• 메모리 vs 보조 기억장치
  • 메모리 → 실행중인 프로그램 저장
  • 보조기억장치 → 보관할 프로그램 저장
• 프로그램 실행을 위해서, 보조기억장치에 보관하는 프로그램을 메모리로 복사해야 실행 가능
  • CPU가 보조기억장치에 저장된 프로그램을 바로 실행하는 것은 불가
• RAID
  • 안정적이고 안전하게 보조기억장치를 구성하는 기술

입출력장치

• 정의
  • 컴퓨터 외부에 연결해, 내부와 정보를 교환하는 장치
  • 컴퓨터에 정보를 입력하고, 컴퓨터에서 출력한 정보를 확인하는 장치
• 대표적 입출력장치: 키보드, 마우스, 모니터, 스피커, 마이크 등
• 보조기억장치 + 입출력 장치 ⇒ 주변장치라 통칭하기도

메인보드 및 버스

• 메인 보드
  • CPU, 메모리 등 컴퓨터의 구성요소를 연결해둔 기판
  • 컴퓨터의 여러 핵심부품 연결을 위한 슬롯 및 연결 단자 존재
• 버스 - 컴퓨터 부품들이 정보를 주고받는 통로
  • 여러 종류가 있지만, 핵심 부품을 연결하는 시스템 버스가 가장 메인

이어서, 다음 포스트에서는 명령어 및 데이터를 구성하는 정보의 표현 방법 즉, 0과 1만을 이용하여 컴퓨터가 정보를 어떻게 이해하고 표현하는지 자세히 알아보겠습니다.