컴퓨터 지식 : 컴퓨터 구조 + 운영체제

컴퓨터 구조

컴퓨터 안에는 크게 CPU , MEMORY , DISK 폰 노이만 구조라 고함.

그 밖에도 컴퓨터를 하기 위해서는 GPU, SSD, HDD, LAN 등등이 필요하다.

하지만 이것만 있다고 컴퓨터를 할 수 있는 것은 아니다.

바로 운영체제(Operating System) 가 있어야지 컴퓨터를 할 수 있다.

하드 웨어를 효율적으로 관리하는 것이 운영체제이다.

---

컴퓨터 하드웨어

프로세서 (Processor)

- CPU

- 그래픽카드(GPU)

- 응용 전용 처리장치 등

연산에 사용되는 것

컴퓨터의 장치 동작을 제어함.

장치를 들여다보면 제어하는 곳도 있고 , 연산하는 곳도 있음 , 그리고 레지스터가 있음

메모리 (Memory)

- 주 기억장치

- 보조 기억장치

저장하는 곳 DRAM, DISK 등등

주변장치

- 키보드 / 마우스

- 모니터,프린트

- 네트워크 모뎀 등

---

레지스터( Register )

무언가를 저장하는 메모리임.

가장 빠른 메모리 라는 사실

 

레지스터의 종류

용도에 따른 분류

 - 전용 레지스터(정해진 용도로 씀), 범용 레지스터

사용자가 정보 변경 가능 여부에 따른 분류

 - 사용자 가시 레지스터 , 사용자 불가시 레지스터

저장하는 정보의 종류에 따른 분류

 - 데이터 레지스터, 주소 레지스터, 상태 레지스터

 

---

운영체제와 프로세서

운영체제는 프로세서에게 처리할 작업 할당 및 관리를 함.

프로그램의 프로세서 사용 시간을 관리해주고

복수 프로그램간 사용 시간 조율을 해준다.

 

메모리 (Memory)

데이터를 저장하는 장치 ( 기억장치 )

프로그램도 저장하고 사용하는 데이터도 저장함.

메모리는 크게 4가지로 분류됨.

레지스터 , 캐시 , 메인 메모리 , 보조 기억장치

용량은 레지스터 -> 보조 기억장치 순으로 크고

속도와 가격은 보조 기억장치 -> 레지스터 순으로 크다.

 

그럼 레지스터를 1TB쓰면 되지않느냐 ?

실질적으로 불가능 엄청 비싸고 최소한의 비용으로 효율을 내는 것이 때문에 이런 계층이 탄생했다고 볼 수 있음.

 

메모리의 종류

- 주기억장치 (Main memory)

  1. 프로세서가 수행할 프로그램과 데이터 저장

  2. DRAM을 주로 사용

    -용량이 크고, 가격이 저렴

  3. 디스크 입출력 병목현상(I/O bottleneck) 해소

- 캐시 (Cache)

 1. 프로세서 내부에 있는 메모리

   - 속도가 빠르고 , 가격이 비쌈

 2. 메인 메모리의 입출력 병목현상 해소

 

 캐시의 동작

 - 일반적으로 HW적으로 관리됨

 - 캐시 히트 ( Cache hit ) 

   - 필요한 데이터 블록이 캐시 존재

 - 캐시 미스 ( Cache miss )

   - 필요한 데이터 블록이 없는 경우

 

- 보조기억 장치

 1. 프로그램과 데이터를 저장

 2. 프로세서가 직접 접근할 수 없음 (주변장치)

   - 주기억장치를 거쳐서 접근

 3. 용량이 크고, 가격이 매우 저렴

 

---

메모리와 운영체제

메모리 할당 및 관리

 - 프로그램의 요청에 따른 메모리 할당 및 회수

 - 할당된 메모리 관리

가상 메모리 관리

- 가상메모리 생성 및 관리

- 논리주소 -> 물리주소 변환

 

---

시스템 버스 (System bus)

- 하드웨어들이 데이터 및 신호를 주고 받는 물리적인 통로

 

시스템의 교통 시스템이라고 생각하면 된다.

내가 만약 하드 디스크에 있는 동영상을 켜서 본다고 예를 들어 보면, 동영상 자체를 데이터라고 보면 된다.

이 데이터는 스피커를 통해 소리를 내기 위해서 사운드 카드로 전송되어 아날로그 시그널로 변환 되어야 한다.

여기서 동영상 파일이 위치한 하드 디스크와 사운드 카드가 주소 정보라고 생각하면 된다.

데이터와 주소 정보가 언제 어디서 가야하는지를 컴퓨터인 두뇌인 CPU에서 관리가 되지만, 실제 데이터를 전송하는 것은 시스템 버스이다.

---

주변 장치

- 프로세서와 메모리를 제외 하드웨어들

 - 입력장치 키보드 , 마우스 등등

 - 출력장치 모니터, 프린터, 스피커 등등

 - 저장장치 보조기억장치 등등