Chapter 1. 컴퓨터 구조 시작하기

coding-l7 2025. 3. 9. 22:39

컴퓨터를 구성하는 핵심 부품(장치)은 크게 CPU, 주기억장치, 보조기억장치, 입출력장치가 있다.

메모리

메모리는 크게 RAM(Random access memory)과 ROM(Read-only memory) 두 가지 종류가 있다.

이름	RAM	ROM
데이터 R/W	Read, Write	Read-only
특성	휘발성 메모리	비휘발성 메모리
용도	현재 작업 중인 데이터를 저장	컴퓨터의 초기 부팅 관련 부분을 저장(메인 보드의 BIOS 세팅 등)
속도	빠름	느림

이때, 우리가 주로 말하는 주기억장치(메인 메모리)는 RAM을 말한다. 메모리에는 현재 실행되는 프로그램의 명령어나 데이터를 저장하며, 컴퓨터가 빠르게 작동하기 위해서 주소라는 개념을 사용하여 연산 장치가 메모리에 접근하게 된다.

CPU(Central Process Unit)

CPU는 흔히 컴퓨터의 두뇌라고 말한다. 이는 산술논리연산장치(ALU; Arithmetic Logic Unit)와 레지스터(register), 제어장치(control unit)로 구성되어 있다.

ALU(Arithmetic Logic Unit)

ALU는 산술 및 논리 연산을 진행하는 부품으로 계산을 위한 장치이다.

레지스터(Register)

레지스터는 CPU 내부에 존재하는 작은 임시 저장 장치로, 프로그램을 실행하는 데 필요한 명령이나 데이터들을 임시로 저장한다. CPU 내부에는 다양한 역할과 이름을 가진 레지스터가 존재한다.

제어장치

제어장치는 제어 신호라는 전기 신호를 내보내고, 명령어를 해석하는 장치이다.

CPU가 메모리에 저장된 값을 읽고 싶을 땐 메모리를 향해 메모리 읽기 라는 제어 신호를 보낸다.
CPU가 메모리에 값을 저장하고 싶을 땐 메모리를 향해 메모리 쓰기 라는 제어 신호를 보낸다.

위의 내용을 기반으로 CPU가 메모리부터 값을 읽어 연산을 진행한 후, 다시 메모리에 저장하는 과정은 다음과 같다.

제어장치 → 제어신호 → 메모리 읽기 → 명령 및 데이터 레지스터 저장 → ALU 연산 → 레지스터에 결과 저장 → 메모리 쓰기

입출력장치

입출력 장치는 마이크, 스피커, 프린터, 키보드, 마우스 등과 같이 컴퓨터 외부에 연결되어 컴퓨터 내부와 정보를 교환하는 장치를 의미한다. 관점에 따라 보조기억장치도 비슷한 맥락에 의해 입출력 장치로 이해할 수 있지만, 입출력장치에 비해 메모리를 보조한다는 특별한 기능을 수행하며 대부분의 책에서는 둘을 구분하여 서술한다.

메인보드와 시스템 버스

지금까지 설명한 모든 부품들은 메인보드라는 판에 연결되며, 이는 마더보드라고도 불린다. 메인보드에는 앞서 소개한 부품들을 비롯해서 다양한 컴퓨터 부품을 부착할 수 있는 슬롯과 연결 단자가 있다.

메인 보드에 연결된 부품들은 서로 정보를 주고받는데, 이때 메인보드 내부에 존재하는 버스라는 통로를 사용한다. 여러 버스가 존재하지만 컴퓨터의 4가지 핵심 부품을 연결하는 가장 중요한 버스는 시스템버스이다.

시스템 버스는 크게 주소버스, 데이터버스, 제어버스로 구성되어 있다. 각 버스는 이름에 알맞게 주소, 데이터, 명령어를 운반하는 데 사용한다.

참고 자료:

강민철. 『혼자 공부하는 컴퓨터 구조 + 운영체제』. 한빛미디어, 2022.