[컴퓨터구조] 컴퓨터의 구성 요소

현대 컴퓨터들은 존 폰 노이만의 stored-program 개념을 기초로 한다. 

stored-program은 프로그램들과 데이터가 서로 다른 저장소(메모리)에 저장되지만 같은 것처럼 다루어지는 것을 의미한다. Stored Program Computer란 이 개념을 따라 서로 다른 애플리케이션을 저장하고 수행하는 컴퓨터를 의미한다. 폰 노이만의 기본적인 컴퓨터 구조는 아래와 같다.

 

https://www.geeksforgeeks.org/computer-organization-von-neumann-architecture/

1. 입력 (input)

- 입력 장치로부터 사용자의 입력값을 가져온다.

2. 출력 (output)

- 프로그램이 사용자에게 보여주고 싶은 내용을 출력한다.

3. 메모리 (memory)

- 실행 중인 프로그램과 프로그램이 필요로 하는 데이터를 기억한다.

 

휘발성(volatile) 메모리

- 메인 메모리(혹은 레지스터)라고 한다.

 

- DRAM(dynamic random access memory) 칩으로 구성되어 있다.

 

- 프로세서 내부에는 캐시 메모리가 있다. 캐시 메모리는 DRAM의 버퍼 역할을 하는 작고 빠른 메모리이다.

=> SRAM(static random access memory) 기술을 이용한다. (가격이 더 비쌈)

 

- 구성 요소

https://www.geeksforgeeks.org/computer-organization-von-neumann-architecture/

a) Accumulater: ALU가 계산한 결과값을 저장한다.

b) Program Counter (PC): 다음 명령어의 메모리 위치를 저장한다. 명령어 수행 후 MAR에 다음 주소를 보낸다.

c) Memory Address Register (MAR): 메모리에서 읽어들여야 하거나 저장해야하는 메모리 관련 연산을 저장한다.

d) Memory Data Regiter (MDR): 메모리에서 읽어들인 명령어나 메모리에 저장할 명령어를 저장한다.

e) Current Instruction Register (CIR): 가장 최근에 갱신된 명령어가 실행될 동안 저장한다.

f) Instruction Buffer Register (IBR): 즉시 실행되지 않아야 하는 명령어가 저장된다.

 

비휘발성(nonvolatile) 메모리

- 보조 기억장치라고 한다.

- 자기 디스크: 하드 디스크라고도 하는데, 자성 기록 매체가 코팅된 회전 원반으로 구성되어 있다.

- 플래시 메모리: DRAM보다 싸지만 느리고, 하드 디스크보다는 비싸고 빠르다. 휴대용 기기에 주로 쓰인다.

=> DRAM과 하드 디스크와는 달리 쓰기 횟수에 제한이 있어 초과하면 저장 기능을 상실한다.

 

	DRAM	플래시 메모리	디스크 저장장치
휘발성	O	X	X
접근시간	기준	기준보다 느리다	플래시 메모리보다 느리다
가격	기준	기준보다 싸다	플래시 메모리보다 싸다

4. 데이터패스 (datapath)

- 프로세서에서 연산을 수행한다.

- ALU(Arithmetic and Logic Unit)이라고 불린다. 

- 더하기, 빼기, 비교, 논리 연산 등의 작업을 수행한다.

5. 제어 유닛 (control unit)

- 명령어가뜻하는 바에 따라 데이터패스, 메모리, 입출력장치가 할 일을 지시한다.

 

 

 

 

David A. Patterson, John L. Hennessy (2018). Computer Organization and Design (ARM Edition) 

 

Computer Organization | Von Neumann architecture - GeeksforGeeks