[컴퓨터 구조론] 컴퓨터의 구성 요소와 폰 노이만 구조

컴퓨터의 구성 요소와 폰 노이만 구조

 

컴퓨터의 구성 요소

  중앙 처리 장치 (CPU; Central Processing Unit)

    1. 산술 논리 장치 (ALU; Arithmetic and Logical Unit)

      : 사칙연산 등의 산술 연산과 AND, OR, XOR등의 논리 연산을 하는 디지털 회로.

    2. 제어 장치 (CU; Control Unit)
      : 프로세서의 조작을 지시, 입출력 간 통신 및 조율, 명령어 해석 등을 수행.
      : I/O Devices, Memory, ALU를 모두 이곳에서 제어한다.

 

  기억 장치 (Memory)

메모리 계층구조 (Memory Hierarchy)

    1. 레지스터 (Register)

      : CPU에 위치한 고속 메모리. 극히 소량의 데이터를 저장.

    2. 캐시 메모리 (Cache Memory)

      : 속도가 빠른 장치와 느린 장치 간의 속도차로 인한 병목 현상을 줄이기 위한 메모리.
      : CPU 외부에 존재하며, CPU와 Main Memory 사이에 위치한다.

    3. 주 기억 장치 (Main Memory)

      : CPU와 분리 된 메모리 중 최상위 메모리이며, CPU에서 접근이 가능한 메모리.

      - ROM (Read Only Memory)
        : 기억 된 내용을 읽기만 가능한 기억장치.

        : 전원을 종료하여도 삭제되지 않는 비휘발성 메모리.

      - RAM (Random Access Memory)

          (Random Access의 의미는 Random하게 접속하는 것이 아닌, 어느 위치에나 같은 속도로 접근하여 읽고 쓸 수 있다는 의미.)

        : 자유롭게 읽고 쓰기가 가능한 메모리.

        : 전원을 종료하면 사라지는 휘발성 메모리.

    4. 보조 기억 장치 (Auxiliary Memory)

      : CPU에서 접근이 불가능한 메모리. 디바이스 드라이버와 시스템 콜(System Call)을 통하여 Load해야만 읽기 가능.

      : HDD나 SSD가 여기에 속한다.

 

  입출력 장치 (IO Device)

    1. 입력 장치

    2. 출력 장치

 

  버스

    : CPU, Memory, IO Device를 연결해주는 장치.

    : 시스템 버스는 메인 보드 칩셋에서 지원.

 

폰 노이만 구조 (Von-Neumann Architecture)

  : CPU와 Memory로 이루어진 현대 컴퓨터 구조.

  : 이전에는 작업에 변경 사항이 있으면 하드웨어를 바꿔야 했지만, 이때부터는 소프트웨어만 교체하도록 되었다.

  : 장치 간의 병목 현상이 생길 수 있다는 단점이 있는데, 메모리 계층 구조나 NUMA 등이 이에 대한 해결책에 속한다.

 

Von-Neumann Architecture