컴퓨터의 기본 구조, 중앙처리장치 CPU의 구성

컴퓨터의 기본 구조

하드웨어 = 입출력장치, 중앙처리장치(CPU), 기억장치

소프트웨어 = 하드웨어 위에서 제어하며 작업을 수행하는 프로그램

 

✔️ 입출력장치

모니터, 스피커 등등

✔️ 중앙처리장치 CPU의 구성

 

1. 산술/ 논리 연산 장치(ALU) = 레지스터에 저장된 데이터를 이용하여 덧셈, 곱셈 같은 산술 연산을 한다. 

2. 제어장치 = 프로그램에 따라 명령과 제어 신호를 생성하여 각종 장치의 동작을 제어한다.

3. 레지스터 = CPU의 내부 메모리로서 CPU에서 사용하는 데이터를 일시적으로 저장하는 장소 (용량 적음)

 

✔️ 기억장치의 구성

- 주기억장치 = 데이터나 프로그램을 보관하기 위한 1차 기억 장치 / RAM & ROM / 시스템 꺼지면 지워짐

- 보조 기억장치 = 주기억장치보다 읽는 속도 느리지만, 대용량의 기억이 가능하다. / 플로피 디스크, 하드 디스크, CD, DVD 등등 / 시스템 꺼져도 안지워짐

 

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캐시 메모리

CPU 내외에 존재하는 메모리로써, 메인 메모리와 CPU 간의 데이터 속도 향상을 위한 중간 버퍼 역할을 한다. 

캐시 메모리는 메인 메모리의 일정 블록 사이즈의 데이터를 담아 두었다가 CPU에 워드 사이즈 만큼의 데이터를 전송하게 된다. 

 

CPU가 필요한 데이터가 Cache Memory 내에 들어와 있으면 ‘Cache Hit’라 하고 접근하고자 하는 데이터가 없을 경우를 ‘Cache Miss’라 한다. 이러한 원하는 데이터가 있을 수도 있고 없을 수도 있는데, 이때 원하는 데이터가 Cache에 있을 확률을 ‘Hit Ratio’라 한다. 

 

Cache Memory의 Size의 크기가 크면 Hit Ratio율과 반비례 관계!

 

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하드웨어 상의 프로그램들이 동작되려면 운영체제가 필요하다. 

응용 프로그램이 운영체제를 통해 컴퓨터에게 일을 시키려면, 컴퓨터를 조작할 수 있는 권한을 운영체제로부터 부여받아야 한다.

응용 프로그램이 운영체제와 소통하기 위해서는, 운영체제가 응용 프로그램을 위해 인터페이스(API)를 제공해야 한다. 응용 프로그램이 시스템 자원을 사용할 수 있도록, 운영체제 차원에서 다양한 함수를 제공하는 것을 시스템 콜(System call)이라고 부른다.

 

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프로세스란

프로그램이 실행 중인 상태로 특정 메모리 공간에 프로그램의 코드가 적재되고 CPU가 해당 명령어를 하나씩 수행하고 있는 상태를 의미한다. 

사용자가 애플리케이션을 실행하면, 운영체제로부터 실행에 필요한 메모리를 할당받아 애플리케이션의 코드를 실행한다. 

 

프로세스 구성요소

유저 메모리 영역 관리

핸들 테이블

독립적인 메모리 공간

 

프로세스 상태

실행 = 프로세스가 프로세서를 차지하여 서비스를 받고 있는 상태

준비 = 실행될 수 있도록 준비되는 상태

대기 = CPU 의 사용이 아니라 입출력의 사건을 기다리는 상태

 

 

 

추가공부)

https://codex.cs.yale.edu/avi/os-book/OS10/index.html

https://parksb.github.io/article/5.html

 

 

 

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