컴퓨터구조

• 컴퓨터의 주요 구성요소
   
  
  - 중앙처리장치(CPU) = 프로세서(processor)

   : '프로그램 실행', '데이터 처리' 중추적인 기능, 사람의 두뇌 역할을 하는 컴퓨터의 주요장치
   : Data처리 길이에 따라 32비트와 64비트 CPU로 구분
  

   - 기억장치

   ■ 캐시기억장치 : CPU와 주기억장치 간의 속도 차를 보정해주기 위해 사용하는 고속처리가 가능한 기억장치 
  
   ■ 주기억장치(main memory)
   : CPU 가까이 위치하며, 반도체 기억장치 칩들로 구성 고속 액세스
   : CPU가 유일하게 직접 접근할 수 있는 기억장치
   : 한 구성 단위를 워드(word) = 명령어 단위
   : 가격이 비싸고 면적을 많이 차지 -> 저장 용량의 한계
   : 영구 저장 능력이 없기 때문에, 일시적 저장장치로만 사용
   : 최근에는 비휘발성 고속 액세스 메모리 개발하여 부분적으로 사용 중
  
   ■ 보조저장장치(auxiliary storage device) 
   : 2차 기억장치(secondary device)
   : 기계적인 장치가 포함되기 때문에 저속 액세스
   : 저장 밀도가 높고, 비트당 비용이 저가
   : 영구 저장 능력을 가진 저장장치 : 하드 디스크, 플래시 메모리 등

   ■ 메모리 계층구조도
  

  
   ■ ROM(Read Only Memory)
   : 영구 저장이 가능한 반도체 기억장치
   : 읽는 것만 간능하고, 쓰는 것은 불가능
   : 시스템 초기화 및 진단 프로그램(PC의 BIOS 프로그램 등) 
   : 빈번히 사용되는 함수들을 위한 서브루틴들
   : 제어 유닛의 마이크로 프로그램
  
  

   - 입출력장치(I/O device)

   : 입력장치(input device), 출력장치(output device)
   : 사용자와 컴퓨터간의 대화를 위한 도구( 키보드, 모니터 등)
   : 주요 특징 중 하나는 각 입출력장치는 사용 Data 크기도 다르고 명령어도 달라 CPU와 직접 연결하여 사용하기에는 비효율적이다. 그래서 각 I/O 장치별 제어기가 있어 CPU와의 통신을 통해 장치의 동작을 제어하고 Data를 제어한다.

• CPU와 기억장치, I/O장치의 접속
  
  
  : CPU와 시스템 내의 다른 요소들 사이에 정보를 교환하는 통로가 되는 시스템버스를 통해 정보 소통
  : 주소버스, 데이터버스, 제어버스로 구성
  

• 폰 노이만 구조 vs 하버드 구조
  
  

  폰 노이만 아키텍처	하버드 아키텍처
  : 명령어와 데이터 메모리 구분 없음  : 공용메모리로 구현비용 저렴  : 단순한 하드웨어 구조, 구현 간단  : 병목현상 발생, 명령어를 읽을 때 데이터를 읽을 수 없음	: 서로 다른 메모리에 명령어와 데이터 저장  : 병목현상 해결, 명령어 읽기/쓰기 병행 가능으로 성능 향상  : 버스 시스템의 설계 복잡, 공간소비 많음  : H/W적 구조로 구현비용 높음

• 명령어의 기본구조
  

  연산코드	: CPU가 처리할 연산내용이 저장되는 부분으로 4bit 공간으로 구성되어 있으면 2^4 즉 16개의 연산을 할 수 있다.  : Operation 지정, 산술/논리/시프트 연산, Micro Operation들의 집합
  오퍼랜드	: OP Code가 사용할 Data의 주소 혹은 Data를 저장하는 저장장소이며 여러 가지 활용방식이 존재  : 데이터(피연산자, Operand) 저장, 또는 레지스터나 메모리의 주소를 지정
  I	: Addressing 모드 비트  : 주소지정방식을 식별  : I=1 이면 간접주소 지정방식, 0 이면 직접주소 지정방식  : 프로세서마다 다름(점선으로 표시한이유)

  
  

• 전자계산기 명령어 집합 구조, CISC vs RISC vs EISC
  
  
  
  
  
  
  
• 명령어 파이프라인
  
  
  : 명령어의 처리 과정을 여러 단계로 세분화해서 동시에 서로 다른 작업들이 수행되도록 하여 병렬성을 높이는 기법
  : CPU의 프로그램 처리 속도를 높이기 위하여 CPU 내부 하드웨어를 여러 단계로 나누어 동시에 처리하는 기술