[#5] 컴퓨터 구조와 성능 향상 -1

학습 목표 
- 컴퓨터를 구성하는 하드웨어의 특성을 이해한다.
- CPU와 메모리 구서 및 동작방식을 이해한다.
- 컴퓨터의 성능을 향상하는 기술을 알아본다.
- 벙렬 처리의 개념을 이해하고 병렬 처리 기법을 알아본다.

 

 

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목차

• 하드웨어의 구성
• 폰노이만 구조
• 하드웨어 사양 관련 용어

 

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하드웨어의 구성

컴퓨터 구성

• CPU(중앙처리장치), 메인메모리, 입력장치, 출력장치, 저장장치
  컴퓨터의 구성은 필수 장치 및 주변 장치로 구성된다.
• 메인메모리는 전력이 끊기면 데이터를 잃기 때문에 영구 보관하려면 USB메모리, 하드디스크를 사용한다.

 

CPU와 메모리

• CPU는 명령어를 해석하여 실행하는 장치이다.
• 사람으로 치면 두뇌에 해당되는 영역이다.
• 메모리는 작업에 필요한 프로그램과 데이터를 저장하는 장소이다. 
• 메모리는 바이트 단위로 분할되어 있다.

 

입출력장치

• 입력장치는 외부에서 컴퓨터로 데이터를 입력하는 장치이다.
  초기에는 천공카드, 현재는 키보드, 마우스, 스캐너 등을 뜻한다.
• 출력장치는 컴퓨터에서 처리한 결과를 사용자가 원하는 형태로 출력하는 장치이다.
  프린터, 모니터, 스피커등이 있다.

 

- GPU(Graphical Processing Unit)
GPU는 그래픽전용 CPU이다. 최근들어 3D게임과 같이 많은 계산을 필요로 하는 프로그램이 늘어남에 따라 그래픽카드에 GPU를 달아서 직접 계산하게 되었다.

 

저장장치

• 메모리는 전자의 이동으로 데이터를 처리하지만 하드디스크나 CD같은 저장장치는 구동 장치가 있는 기계는 느리다.
• 자성을 이용하는 장치
  카세트 테이프, 플로피디스크, 하드디스크
• 레이저를 이용하는 장치
  CD, DVD, Blu-ray Disc
• 메모리를 이용하는 장치
  USB 드라이버, SD 카드, CF 카드, SSD

 

메인보드

• 컴퓨터의 각 장치들을 버스로 연결한다.
  버스는 각 장치에 데이터를 전송하는 통로 역할을 한다.
• 메인보드는 CPU와 메모리등 다양한 부품을 연결하는 커다란 판이다.

 

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폰노이만 구조 (Von Nemann Architecture)

• 폰노이만 구조는 CPU, 메모리, 입출력장치, 저장장치가 버스로 연결되어 있는 구조를 말한다. 
  하드와이어링 형태의 방식에서 발전된 형태이다.

모든 프로그램은 메모리에 올라와야 실행할 수 있다.

 

 

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하드웨어 사양 관련 용어

• 클록
  클록(clock)은 CPU의 속도와 관련된 단위이다.
  CPU는 작업할 때 일정한 박자가 있는데 이 박자를 클록이라 한다. 클록이 일정한 간격으로 틱(tick)을 만들며 거기에 맞춰서 모든 부품이 작업을 한다. tick은 펄스(pulse) 또는 클록틱(clock tick)이라고도 부른다.
• 헤르츠
  헤르츠(Hz)는 클록틱이 발생하는 속도를 나타내는 단위이다.
  1초에 클록틱이 한번이면 1Hz, 1000번이면 1kHz(1,000Hz), 34억번이면 3.4GHz
  메인보드도 클록으로 표시한다. 메인보드와 CPU는 개별적 속도이다.

 

시스템버스와 CPU 내부 버스

• FSB(Front-Side Bus)
  시스템 버스는 메모리와 주변 장치를 연결하는 버스로 전면버스라고 부른다.
• BSB(Back-Side Bus)
  CPU 내부에 있는 장치를 연결하는 버스로 후면버스라고 부른다. 

1.333Hz의 시스템 버스를 가진 메인보드는 같은 속도를 가진 부품이 연결되고 메모리도 1,333Hz의 속도로 작동한다. 만약 메모리가 800MHz라면 메인보드도 800MHz로 작동하게 되어 컴퓨터 작업 성능이 저하된다. CPU 내부 버스의 속도는 CPU의 클록과 같아서 시스템 버스보다 훨씬 빠르다.

 

 

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