컴퓨터 관련 용어 정리

[TIL] 컴퓨터와 프로그래밍 그리고 웹

 

이전에 정리했던 내용을 토대로 보충 학습한 내용입니다.

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컴퓨터는 크게 소프트웨어, 하드웨어 2가지로 이루어져 있다. 더 세분화 하자면 소프트웨어의 응용 S/W까지 3가지로 분류하여 볼 수 있다. 

소프트웨어

소프트웨어는 소위 말하는 '프로그램'을 일컫는다. 즉, 하드웨어의 동작을 지시하고 제어하는 명령어의 집합으로 볼 수 있으며 물리적인 형태가 갖춰지지 않은 구성 요소이다.

응용 S/W (Application)

사용자가 일반적으로 '프로그램'이라고 지칭하는 것을 말한다. 예를 들어 MS Office, 워드 프로세서 등이 있다. 애플리케이션 또는 앱이라고 불리기도 한다.

시스템 S/W

Windows, Mac OS와 같은 운영체제, 키보드, 마우스 드라이버 등과 각종 컴파일러 등을 말한다.

하드웨어

하드웨어는 컴퓨터를 구성하는 기계적 장치들의 집합으로 우리의 눈으로 볼 수 있는 물리적인 형태가 갖춰진 구성 요소이다.

하드웨어는 크게 중앙처리장치, 기억장치, 입출력장치 세가지로 분류할 수 있다.

중앙처리장치(CPU)

프로그램 실행과 데이터 처리를 담당하는 핵심 장치로 컴퓨터의 뇌에 해당하는 장치이다. CPU는 주기억장치(RAM)에서 프로그램 명령어와 데이터를 읽어와 처리하고 명령의 수행 순서를 제어하는 역할을 하며 연산장치, 제어장치, 레지스터 3가지로 분류할 수 있다.

• 산술논리연산장치(ALU) 
  • 프로그램의 명령어(비교, 연상 등)를 수행하는 장치
• 제어 장치
  • 명령어의 해석과 실행을 담당하는 장치
• 레지스터
  • CPU 내 존재하는 작고 빠른 기억장치
  • 연산에 필요한 데이터를 임시적으로 보관하며 제공하는 역할을 한다.

💡 CPU의 Core와 Thread
Core : CPU의 핵심적인 역할로 시스템의 모든 연산을 처리하는 곳. (코어의 개수 ↑, 컴퓨터 성능↑)
Thread : CPU 내부에서 작업을 수행하는 가장 작은 단위. (일반적으로 코어의 개수 = 스레드의 개수)

인텔의 경우 하이퍼스레딩이라는 기술이 있어 1개의 코어에서 2개의 스레드를 만들어 사용한다.

기억 장치

 

RAM                                                                                                                         SSD

CPU의 작업에 필요한 데이터들(프로그램, 연산의 중간 결과 등)을 장기, 단기적으로 보관하는 장치로 주기억장치, 보조기억장치 2가지로 분류할 수 있다.

• 주기억장치(RAM, ROM) 
  • 실행 중인 프로그램과 같은 프로그램에 필요한 데이터를 일시적으로 저장한다.
  • 작은 용량, 빠른 속도가 특징이다.
  • CPU의 연산 속도가 매우 빠르고, 주기억장치도 빠른 속도로 CPU의 연산 속도를 맞출 수 있기 때문에 주기억장치는 CPU와 직접 소통한다.
• 보조기억장치(HDD, SDD)
  • 컴퓨터에게 필요한 모든 정보를 반영구적으로 저장하는 장치
  • 큰 용량, 느린 속도
  • 보조기억장치는 속도는 느리지만 많은 데이터를 반영구적으로 보관할 수 있다.

💡캐시 메모리
주기억장치에 속하여 있는 것으로, CPU에서 사용한 데이터와 관련된 데이터 중 재사용 가능성이 높은 데이터를 주기억장치에 미리 불러와 대기 시켜주는 역할.

입출력 장치(I/O)

입력(Input)과 출력(Output)을 담당하는 장치로 입력은 컴퓨터 내부로 자료를 입력하는 장치(키보드, 마우스 등)을 말하고 출력은 컴퓨터에서 외부로 표현하는 장치(프린터, 모니터, 스피커 등)을 말한다.

💡 컴퓨터 속의 모든 정보들은 숫자로 이루어져 있다는 것을 기억하자.

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그 외의 하드웨어

시스템 버스

시스템 버스란 하드웨어 구성 요소를 물리적으로 연결하는 선을 말한다. 용도에 따라 데이터, 주소, 제어 버스로 나뉜다.

• 데이터 버스
  • 중앙처리장치(CPU)와 기타 장치 사이에서 데이터를 전달하는 통로.
  • 기억장치와 입출력 장치의 명령어와 데이터를 CPU에 보내거나, CPU의 연산결과를 기억장치와 입출력 장치로 보내는 양방향 버스
• 주소 버스
  • 데이터를 정확하게 전달하기 위해 기억장치의 주소를 전달하는 통로.
  • CPU가 주기억장치나 입출력장치로 기억장치의 주소를 전달하는 단방향 버스
• 제어 버스
  • 주소 버스, 데이터 버스의 공유를 제어하는 수단.
  • CPU가 기억장치나 입출력장치에 제어 신호를 전달하는 통로.
  • 기억장치 읽기 및 쓰기, 버스 요청 및 승인 등을 수행하며 읽기 쓰기 동작을 모두 수행하기 때문에 양방향 버스

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컴퓨터의 데이터 처리 과정 : 읽기(READ) -> 처리(PROCESS) -> 저장(WRITE)
해당 과정을 진행하면서 끊임없이 주기억장치인 RAM과 소통한다. 이때, 운영체제가 64bit라면 CPU는 RAM으로투버 데이터를 한번에 64bit씩 읽어오는 것을 의미한다.

메인보드

컴퓨터의 구성요소들(하드웨어)이 실행되는 허브로, 컴퓨터의 중심적인 역할을 한다. 필요한 곳에 전원을 할당하고, 다른 모든 구성 요소와의 통신하고 조정 작업을 수행한다.  

 

메인보드는 하나의 회로 조각이지만 하드웨어에서 가장 중요한 부품 중 하나인 프로세서가 장착되는 곳이다.

그래픽 카드(VGA)와 그래픽 처리 장치(GPU)

그래픽 카드(VGA)

CPU, RAM, SSD 등은 자체적으로 화면을 출력할 수 있는 기능을 갖추고 있지 않기 때문에 생성된 데이터(숫자)를 시각화할 수 있도록 신호를 바꾸어 전달해주는 장치가 필요하다. 그 장치가 바로 그래픽 카드(VGA)이다. 

 

그래픽 카드의 기본적인 구조는 GPU, 비디오 메모리(VRAM), 장착 슬록 및 모니터 출력부 등이 조합되어 있다.

• GPU : 영상 신호를 직접 생성하는 역할을 하는 프로세서. 그래픽 성능을 가장 크게 좌우하는 요소
• 비디오 메모리(VRAM) : GPU가 처리하는 그래픽 데이터를 임시 저장하는 기억 장치

파워(PSU)

전원 공급 장치로 컴퓨터에 전원을 공급하는 것 이상의 역할을 한다. 파워는 외부 전원에서 시스템으로 전원이 들어오는 곳으로 들어온 전원을 메인보드에 위치한 개별 구성 요소 하드웨어로 할당된다. 

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컴퓨터 하드웨어 구성과 흐름

1. 메인보드에 기본적으로 CPU와 RAM이 올라가며, 메인보드의 칩셋에 의해 CPU와 RAM이 데이터를 주고받는다. 이렇게만 구성해도 컴퓨터의 기본 구성요소를 갖추고 있다고 볼 수 있다.

2. 보조기억장치인 HDD, SDD를 연결한다. 이 때, 연결된 인터페이스(ex. SATA, USB 등)가 각기 다를 수 있다.

3. 입출력장치를 설치하여 연산의 결과를 출력할 수 있도록 한다.

• 1. 보조기억장치(HDD, SDD)에서 데이터를 RAM에 전달한다.
• 2. 주기억장치(RAM)은 받은 데이터를 CPU에 전달한다.
• 3. CPU는 연산을 진행한다.
• 4. 연산된 데이터(그래픽 관련)는 VGA에 전달되어 GPU가 데이터를 가지고 영상 신호를 생성한다.
• 5. 출력 장치(모니터)에 데이터를 전달하여 화면을 출력한다.

 

Reference.

https://www.youtube.com/watch?v=BylAwbVlTxA&list=PLXvgR_grOs1BQCziQ_MpM877BdBxwbMzA&index=4

https://gyoogle.dev/blog/computer-science/computer-architecture/%EC%BB%B4%ED%93%A8%ED%84%B0%EC%9D%98%20%EA%B5%AC%EC%84%B1.html

https://m.blog.naver.com/na-_-/220474885678

https://www.crucial.kr/articles/pc-builders/what-is-computer-hardware