[1과목 : 컴퓨터일반] 컴퓨터 - 하드웨어

2부. 컴퓨터

5장. 하드웨어

 

<컴퓨터의 구성 요소>

- 하드웨어(Hardware) : 한 번 생산되면 바뀌지 않는 딱딱한 제품

• 본체 : 프로세서, 주 기억장치, 보조 기억장치, 메인보드

• 주변장치 : 입력장치(마우스, 키보드), 출력장치(모니터, 프린트)

- 소프트웨어(Software) : 생산 후에도 수정할 수 있는 부드러운 제품

 

<1> 프로세서

- 제어장치 : 명령을 꺼내서 해독하고, 시스템 전체에 지시 신호를 내는 장치

- 연산장치 : 실제 연산을 하는 장치

* 제어장치와 연산장치의 처리 과정 : 데이터입력(입) - 메모리에 저장 - CPU 호출 - CPU 해독 - CPU 연산 - 정보가 보여짐(출)

- 레지스터(기억) : CPU 속에서 일시적으로 값을 기억하는 임시기억장소

• PC(ProgramCounter, 명령계수기) : 다음에 실행할 명령의 번지를 기억한다.

• IR(Instruction Register) : 현재 수행중인 명령의 내용을 기억한다.

• ACC(Accumulator, 누산기) : 연산의 결과를 일시적으로 저장한다.

- 버스(전달) : 장치들 간 상호 필요한 정보를 교환하기 위해 연결하는 공동의 전송선

- 설계 방식

• RISC : 간단한 명령만 하드웨어에 준비되어 있는 컴퓨터. 용도 워크스테이션, 프로그래밍 복잡

• CISC : 명령어 많음, 전력소모 많음, 처리속도 느림, 레지스터 적음, 가격 고가, 용도 PC, 프로그래밍 간단

 

클럭 주파수 (프로세서 속도, Hz)

• CPU가 작동하기 위해서는 일정한 간격으로 전기적 진동을 공급받아야 한다.

• 1초에 1번 작동하는 것을 1Hz라고 한다. 따라서 200Hz라고 하면 1초에 2억 번의 사이클로 디지털 신호를 발생한다.

• 클럭 수가 높을수록 컴퓨터의 처리 속도가 빠르다는 것을 의미한다.

 

<2> 메인보드

- 정의 : 컴퓨터 내에서 기본회로와 부품들을 담고 있는 가장 기본적인 하드웨어

- 구성 요소

• 칩셋 : 메인 보드를 관리하기 위하 정보롸 각 장치를 지원하기 위한 정보가 들어 있다.

* 노스 브리지 : CPU, 메모리, 그래픽 카드 같은 빠른 속도를 제어하는 칩셋

* 사우스 브리지 : 기타 낮은 속도의 장비(HDD, 사운드 카드, 마우스, 키보드, BIOS 등)를 제어하는 칩셋

* 칩셋이 보여지는 과정 : 키보드 입력 - 사우스 브리지 - 노스 브리지 - RAM - CPU - 노스 브리지 - 그래픽 카드 - 모니터 출력

• 포트 : 메인 보드와 주변장치를 연결하기 위한 접속 장치로 직렬 포트, 병렬 포트, PS/2 포트, USB 포트 등이 있다.

• ROM 바이오스 : 컴퓨터의 기본 입출력 장치나 메모리 등의 하드웨어 작동에 필요한 명령을 모아놓은 프로그램

• 버스 : 컴퓨터에서 데이터를 주고 받는 통로. 사용 용도에 따라 내부 버스, 외부 버스, 확장 버스가 있다.

* 확장 버스 : ISA(8~16bit, 초기 컴퓨터), PCI(32bit, 64bit까지 지원), AGP(64bit, PCI 개선한 것. 고성능 그래픽 카드를 위한 인터페이스)

• 내장 전지 : 전원 장치와 별도로 RTC(Real Time Clock) 장치와 BIOS가 기록된 CMOS SRAM에 전력을 공급한다.

 

<기억 장치>

<3> 주 기억장치

- 정의 : CPU가 직접 액세스하는 메모리, 현재 수행되는 프로그램과 데이터가 저장되어 있는 메모리

• 주기억장치의 각 위치는 주소에 의해서 식별된다.

• 중앙처리장치에서 연산할 명령과 데이터 및 그 결과를 저장하는 곳이다.

• 주기억장치에는 쓰지 못하는 읽기 전용 기억장치도 있다.

- 정원공급 유무에 따른 분류

• RAM(휘발성) : 일반적으로 주기억장치를 의미한다. 재충전 여부에 따라 DRAM과 SRAM으로 구분할 수 있다.

• ROM(비휘발성) : 제조과정에서 필요한 내용을 미리 기억시키므로 사용자가 임의로 수정할 수 없다.

* ERROM : 자외선을 이용하여 지우고 다시 사용할 수 있는 메모리

* EEPROM : 플래시 메모리(MP3나 디카에서 쓰는). 전기적으로 삭제하고 다시 쓸 수 있는 기억장치 -> 사용 편리(BIOS 업데이트용)

 

<4> 보조 기억장치 (하드디스크)

- 정의 : CPU가 아닌 외부에서 프로그램이나 데이터를 보관하기 위한 기억장치

- 연결 방식에 따른 분류

• EIDE : 부팅 이전에 주종(Master/Slave)을 물리적으로 설정해야 한다.

* EIDE 방식의 하드디스크 설치 순서 : 주종 점퍼 설정 - 하드디스트와 메인보드 연결 - CMOS 셋업에서 하드디스크 설정

* 자동 인식 : HDD Auto detect 기능

• SATA : 빠름, 신뢰성 높음, 데이터 선이 얇아 내부에 통풍이 잘 됨, CMOS에서 자동으로 주종 지정, 핫 플러드인 기능(운용 도중 부착 가능)

• SCSI : 주변 장치를 7개 이상 연결 가능하다.

• RAID : 여러 개의 하드디스크에 일부 중복된 데이터를 나눠서 저장. 속도/안정성 향상, 데이터 복구의 용이성

 

접근 시간

- 정의 : 정보를 기억 또는 읽기 시작할 때까지 소요되는 시간

• Seek Time(탐색 시간) : 트랙을 찾는데 걸리는 시간

• Search Time(회전 지연 시간, Latency Time) : 섹터를 찾는데 걸리는 시간

• Transmission Time(전송 시간) : 해당 내용 전송

 

<5> 캐시 메모리

- 정의 : CPU와 주기억장치 사이에 존재하는 고속의 버퍼 메모리 (속도 차이를 해결)

• 빠른 처리 속도를 같는 CPU와 상대적으로 느린 주기억장치 사이의 병목 현상을 해결하기 위하여 사용한다.

• DRAM보다 접근 속도가 빠른 SRAM 등이 사용되며 주기억장치보다 소용량으로 구성된다. -> 휘발성

- 적중률 : 효율성은 적중률로 나타낼 수 있으며, 적중률이 높을수록 시스템의 전체적인 속도가 향상된다.

- L1 캐시 / L2 캐시 : CPU가 찾고자 하는 데이터가 L1 캐시에 없을 때 다음으로 L2 캐시에서 찾는다.

• L1 캐시(1차) : 자주 반복되는 연산을 처리하기 위해 필요한 기억장치(CPU 내부) -> 책상 서랍

• L2 캐시(2차) : CPU가 데이터를 처리하는 동안 미리 CPU가 필요로 하는 데이터를 저장해두는 기억장치 -> 캐비넷

* 레지스터 : 가장 빠름. 플립플롭이나 래치를 연결하여 구성. CPU 내부에서 처리할 명령어나 연산의 중간 값 등을 일시적으로 저장.

* 가상 메모리 : 보조기억장치의 일부를 주기억장치처럼 사용하는 기법. 주기억장치 보다 큰 프로그램을 로드하여 실행할 경우 유용하다.

 

<6> 입력장치/출력장치

- 모니터

• 픽셀 : 화면을 이루는 최소의 단위. 그림의 화소라는 뜻을 의미하며 픽셀 수가 많을수록 해상도가 높아진다.

• 해상도 : 멀마나 선명하게 표현할 수 있느냐를 나타내는 단위. 해상도가 높을수록 선명해진다. (색상 수X)

• 점 간격 : 픽셀들 사이의 공간을 나타내는 것으로 간격이 가까울수록 영상은 선명하다. 

• 재생률 : 픽셀들이 밝게 빛나는 것을 유지하도록 하기 위한 1초당 재충전횟수를 의미한다. (전자총으로 모니터 표면에 빔을 쏘아보내는 횟수)

- 플로터(Plotter) : 용지 크기에 제한이 없는 그래픽 출력장치. 전송속도 단위는 BPS(Bit/Second)이다. 예) 현수막

- DMA(Direct Memory Access) : 중앙 처리 장치의 간섭 없이 DMA 장치를 사용하여 주기억장치와 직접 입/출력을 수행한다.

- 채널 : 입/출력 전용 프로세서(속도차이로 인한 문제점을 해결)

• CPU의 명령을 받고 입출력 조작을 개시하면 CPU와는 독립적으로 조작된다.

• 종류 : 선택채널(고속, 특정한 1개 독점), 다중채널(저속, 동시에 여러개 제어), Block Multiplexer(앞의 두 가지 방식을 결합)

 

 

* 출처 : 기사퍼스트 권우석쌤 블로그(http://blog.naver.com/iwebmania)