[CS] 컴퓨터 구조 #1

0. 컴퓨터 구조를 알아야 하는 이유

1. 효율적인 코드 작성: 컴퓨터 구조를 알면 코드를 더 효율적으로 작성할 수 있습니다. 이는 빠르고 효율적인 프로그램을 만드는데 도움이 됩니다.

2. 문제 해결 능력 향상: 컴퓨터 구조를 이해하면 버그를 찾고 해결하는 능력이 향상됩니다. 코드가 하드웨어와 어떻게 상호 작용하는지 이해하면 오류를 예방하고 빠르게 고칠 수 있습니다.

3. 리소스 효율성: 시스템 리소스를 효율적으로 활용할 수 있습니다. 이는 메모리나 프로세서 등의 자원을 효과적으로 사용하여 성능을 향상할 수 있습니다.

4. 최신 기술 적용: 컴퓨터 구조를 알면 최신 기술을 적용하는데 도움이 됩니다. 빠르게 변하는 기술 트렌드에 대응할 수 있죠.

 

int[] myArray = { 1, 2, 3, 4, 5 };
int length = myArray.Length; // 배열의 길이를 변수에 저장

// 비효율적인 메모리 액세스
for (int i = 0; i < myArray.Length; i++)
{
    int value = myArray[i];
    // 작업 수행
}

// 효율적인 메모리 액세스
for (int i = 0; i < length; i++) // 변수를 사용하여 배열의 길이에 직접 접근하지 않음
{
    int element = myArray[i];
    // 작업 수행
}

 

간단한 예시 코드 입니다. 여기서 주목할 점은 루프에서 배열의 길이에 접근할 때 myArray.Length를 매번 호출하는 것이 아니라, 한 번 변수에 저장하여 사용하는 것입니다. 이렇게 하면 루프 내에서 배열의 길이에 대한 반복적인 메모리 액세스가 감소하게 되어 효율성이 향상됩니다. 

 

이렇게 컴퓨터 구조를 고려하여 코드를 작성하게 되는 것이 컴퓨터 구조를 알아야 하는 이유 중 하나입니다.

 

 

1. 컴퓨터의 핵심 구성요소 4가지.

 

1-1. CPU (Central Processing Unit - 중앙 처리 장치)

역할: 명령어를 해석하고 실행하여 컴퓨터의 모든 연산과 작업을 제어하는 중심 처리 장치입니다.
기능: 산술 논리 연산, 제어 흐름 관리, 메모리 액세스 등을 수행하여 프로그램의 실행을 담당합니다.

 

1-2. 주기억장치 (RAM - Random Access Memory)

- 역할: 현재 실행 중인 프로그램 및 데이터를 일시적으로 저장하는 공간으로, CPU가 빠르게 액세스 할 수 있는 메모리입니다.
- 기능: 프로그램의 실행에 필요한 데이터 및 명령을 저장하며, 전원이 꺼지면 내용이 소멸하는 휘발성 메모리입니다.

 

1-3. 보조기억장치

- 역할: 데이터와 프로그램을 장기적으로 저장하는 데 사용되며, 전원이 꺼져도 정보를 보존합니다.
- 종류: 하드 디스크 드라이브 (HDD),  SSD (Solid State Drive), USB 등이 있습니다.
- 기능: 운영 체제, 소프트웨어, 파일 등을 저장하여 필요할 때 불러와 사용합니다.

 

1-4. 입출력장치:

- 역할: 컴퓨터와 외부 세계 간의 데이터 송수신을 담당하는 장치입니다.
- 종류: 키보드, 마우스, 모니터, 프린터, 스캐너, 네트워크 카드 등 다양한 장치가 포함됩니다.
- 기능: 사용자 입력을 받고 결과를 표시하며, 외부 데이터를 컴퓨터에 입력하거나 컴퓨터의 결과를 외부에 출력합니다.

 

 

2. 메인보드와 시스템 버스

 

컴퓨터의 핵심 구성요소로는 CPU, 주기억장치, 보조기억장치, 입출력장치가 있습니다. 그러나 이들은 직접적으로 서로 통신할 수 없습니다. 따라서 이 구성요소들 간의 상호 작용을 중계하고 제어하기 위해 메인보드와 시스템 버스가 필요합니다.

 

2-1. 메인보드 (Mainboard)
역할: 컴퓨터의 모든 구성 요소를 연결하고 제어하는 중앙 플랫폼입니다.
구성: CPU, RAM, 그래픽 카드, 저장 장치 및 다양한 입출력 장치를 연결하는 슬롯과 포트를 가지고 있습니다.
기능: 전기 신호를 전달하고 데이터를 교환하여 컴퓨터의 모든 부품이 원활하게 동작할 수 있도록 합니다.

 

 

2.2 시스템 버스 (System Bus)
역할: 메인보드 상의 다양한 구성 요소들 간에 데이터와 제어 신호를 전송하는 통로입니다.
구성: 데이터 버스, 주소 버스, 제어 버스로 구성되어 있습니다.
데이터 버스: 데이터 전송을 위한 경로로, CPU와 주기억장치 및 입출력 장치 간에 데이터를 전송합니다.
주소 버스: 주소 정보를 전송하여 주기억장치나 입출력 장치를 식별합니다.
제어 버스: 데이터와 주소를 제어하고 명령어를 전송하는 데 사용됩니다.
기능: CPU와 주기억장치 간의 데이터 전송, 입출력 장치와의 통신, 그리고 주변 장치들 간의 상호 작용을 가능하게 합니다.

 

 

메인보드는 컴퓨터의 중심 부품으로써 다른 모든 하드웨어를 연결하고 통합하는 역할을 합니다. 시스템 버스는 이러한 구성 요소들 간의 통신을 가능하게 하여 컴퓨터의 기능을 조정하고 제어합니다.

 

 

 

References

- <도서> 혼자 공부하는 컴퓨터 구조+운영체제 ( 혼자 공부하는 컴퓨터 구조+운영체제 - 예스24 (yes24.com) )