2차시
컴퓨터 시스템의 이해
Part 1. 컴퓨터 일반 - Chapter 2
핵심 요약 음성 강의
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학습 목표
컴퓨터의 기본 구성 요소인 하드웨어와 소프트웨어를 구분할 수 있다.
중앙처리장치(CPU)의 구성과 기능을 이해할 수 있다.
주기억장치(RAM, ROM)의 특징과 차이점을 설명할 수 있다.
보조기억장치의 종류와 특징을 파악할 수 있다.
데이터 표현 단위의 관계를 이해할 수 있다.
핵심 개념
1. 컴퓨터의 구성
컴퓨터 시스템 구성도
하드웨어
손으로 만질 수 있는 물리적인 장치들
• 본체, 모니터, 키보드, 마우스
• CPU, RAM, 하드디스크 등 내부 부품
소프트웨어
컴퓨터를 작동시키는 프로그램이나 명령어
• 시스템: 운영체제, 장치 드라이버
• 응용: MS Office, 게임, 브라우저
2. 중앙처리장치(CPU) 구조
CPU - 컴퓨터의 두뇌
제어장치 (Control Unit)
- 모든 장치의 동작을 지시하고 제어
- 주기억장치에서 명령어를 읽어와 해독
- 명령어 실행 순서 관리
주요 레지스터:
- PC: 다음 실행할 명령어 주소
- IR: 현재 실행 중인 명령어
- MAR: 기억장치 접근 주소
- MBR: 기억장치와 데이터 교환
연산장치 (ALU)
- 실제 연산을 수행하는 장치
- 산술연산: +, -, ×, ÷
- 논리연산: AND, OR, NOT
- 관계연산: 크기 비교
주요 구성요소:
- 가산기: 2진수 덧셈 수행
- 보수기: 뺄셈을 위한 보수 변환
- 누산기: 연산 결과 임시 저장
레지스터 (Register)
- CPU 내부의 초고속 임시 기억장소
- 처리할 명령어나 연산 결과 저장
- 플립플롭이나 래치로 구성
- 메모리 중에서 가장 빠른 속도
성능 측정 단위:
- MIPS: 초당 명령 실행 수
- FLOPS: 초당 부동소수점 연산
- 클럭 속도: CPU 동작 주파수
3. 주기억장치 (Main Memory)
메모리 계층 구조 (속도 순)
레지스터 (Register)
CPU 내부
최고속
캐시 메모리 (Cache)
SRAM 사용
고속
주기억장치 (RAM)
휘발성, 읽/쓰기 가능
중속
보조기억장치 (HDD/SSD)
비휘발성, 대용량
저속
RAM (Random Access Memory)
- ● 특징: 전원이 꺼지면 내용이 날아가는 휘발성 메모리
- ● 기능: 읽기와 쓰기 모두 자유롭게 가능
- ● 용도: 현재 사용(실행) 중인 프로그램과 데이터 적재
- ● 종류: SRAM(고속 캐시용), DRAM(일반 주기억용)
ROM (Read Only Memory)
- ● 특징: 전원이 차단되어도 내용이 보존되는 비휘발성 메모리
- ● 기능: 기본적으로 읽기만 가능
- ● 용도: 시스템 부팅 프로그램(BIOS), 폰트 등 핵심 시스템 보관
4. 보조기억장치 (Secondary Storage)
하드디스크 (HDD)
자기를 이용한 대용량 저장 장치로 개인용 컴퓨터의 주요 보조기억장치입니다.
특징:
- • 상대적으로 저렴한 가격
- • 기계적 동작(모터, 암)으로 인한 속도 제한 및 소음
- • 대용량 데이터 보관에 유리
- • 디스크 조각화 현상 발생
SSD (Solid State Drive)
플래시 메모리를 반도체로 구성한 저장 장치로 매우 빠른 속도를 자랑합니다.
특징:
- • HDD보다 월등히 빠른 접근 및 처리 속도
- • 기계적 부품이 없어 지연이나 소음, 발열이 없음
- • 외부 충격에 강함
- • 크기가 작고 가벼우며 전력 소모가 적음
5. 데이터 표현 단위
데이터 용량 단위 관계도
1
Bit (비트)
컴퓨터가 처리하는 최소 단위 (0 또는 1)
8
Byte (바이트)
8비트 = 1바이트
영문/숫자 1자 표현 (한글은 2바이트)
영문/숫자 1자 표현 (한글은 2바이트)
1024
KB (킬로바이트)
1,024 Byte = 2¹⁰ Byte
1024
MB (메가바이트)
1,024 KB = 2²⁰ Byte
1024
GB (기가바이트)
1,024 MB = 2³⁰ Byte
1024
TB (테라바이트)
1,024 GB = 2⁴⁰ Byte
처리 속도 단위 (점점 더 빨라짐)
ms
밀리초 (10⁻³초)
μs
마이크로초 (10⁻⁶초)
ns
나노초 (10⁻⁹초)
ps
피코초 (10⁻¹²초)
확인 문제
1 / 10
문제 1
다음 중 중앙처리장치(CPU)의 구성 요소가 아닌 것은?
💡 해설: CPU는 명령을 해독하는 '제어장치', 실제 계산을 하는 '연산장치', 임시 저장소인 '레지스터'로 구성됩니다. 캐시 메모리는 CPU와 주기억장치 사이의 별도 고속 버퍼입니다.
문제 2
전원이 차단되어도 기록된 내용이 지워지지 않고 보존되는 메모리는?
💡 해설: ROM(Read Only Memory)은 비휘발성 메모리로 전원이 꺼져도 지워지면 안되는 부팅(BIOS) 정보 등을 저장합니다.
문제 3
1GB(기가바이트)는 몇 MB(메가바이트)인가?
💡 해설: 컴퓨터는 2진법을 사용하므로 한 단계 상위 용량 단위는 하위 단위의 2¹⁰(1024)배 입니다. 즉, 1GB = 1,024MB 입니다.
문제 4
다음 중 CPU의 성능(처리 속도)을 나타내는 단위가 아닌 것은?
💡 해설: Byte(바이트)는 데이터의 크기나 저장 용량을 나타내는 단위입니다.
문제 5
다음 중 현재 실행 중인 프로그램이나 데이터가 적재되는 휘발성 메모리는?
💡 해설: 주기억장치인 RAM(Random Access Memory)은 읽고 쓰기가 자유롭지만 전원이 꺼지면 내용이 모두 날아가는 휘발성 메모리입니다.
문제 6
CPU의 연산장치(ALU)가 주로 수행하는 기능으로 옳은 것은?
💡 해설: 연산장치(Arithmetic & Logic Unit)는 말 그대로 덧셈, 뺄셈 등 산술연산과 참/거짓 판단 등 논리연산을 직접 수행합니다.
문제 7
다음 메모리 계층 구조 중 접근 속도가 가장 빠른 것은?
💡 해설: 레지스터는 CPU 코어 내부에 존재하는 가장 빠른 초고속 임시 기억장치입니다.
문제 8
1 Byte(바이트)는 몇 Bit(비트)로 구성되는가?
💡 해설: 8개의 비트(Bit)가 모여 1개의 바이트(Byte)가 되며, 이는 영문자 하나를 표현할 수 있는 기본 단위입니다.
문제 9
하드디스크(HDD)와 비교한 SSD의 특징으로 옳지 않은 것은?
💡 해설: SSD는 반도체 기반으로 성능이 뛰어나지만 아직 HDD에 비해 가격이 비싼 편입니다.
문제 10
CPU 성능 단위인 MIPS의 정확한 의미는 무엇인가?
💡 해설: MIPS(Million Instructions Per Second)는 1초 동안 실행할 수 있는 명령어의 개수를 100만 단위로 표현한 속도 지표입니다. (부동소수점은 FLOPS)
0/10
훌륭합니다!
모든 문제를 정확히 풀었습니다.