컴퓨터의 동작 구조

컴퓨터는 중앙처리장치(CPU, Central Processing Unit), 메모리, 입력/출력, 저장소로 구성되어 있다. 컴퓨터에서 가장 중요한 부분은 프로그램을 이해하고 처리하는 부분으로 CPU와 메모리이다. CPU는 명령어를 해석하여 데이터를 처리하는 부분이고, 메모리는 데이터들이 컴퓨터가 처리할 수 있도록 저장되어 있는 공간이다.

 

CPU는 연산장치와 제어장치로 구성되어 있는데, 연산장치는 자료를 처리하고 계산하는 장비로 산술/사칙, 논리연산, 논리합(OR), 논리곱(AND), 논리부정(NOT) 등의 연산을 수행하며, 제어장치는 프로그램에 의해 주어지는 연산의 순서를 차례대로 실행하기 위해 기억장치, 연산장치, 입출력 장치에 제어신호를 발생하는 장치이다.

 

제어장치는 명령어와 데이터를 읽은 후 레지스터(register)에 집어넣고 명령어가 실행되는 결과에 따라 컴퓨터 전체를 제어하는 역할을 수행한다. 이 때 레지스터란 처리하려는 명령어와 데이터를 보관하는 영역으로 하나의 CPU에 20~100개 정도의 레지스터가 있다.

 

※ 레지스터의 종류

1. 어큐뮬레이터 : 연산의 대상이 되는 데이터를 저장

2. 플래그 레지스터 : 연산처리 후 CPU 상태를 저장

3. 프로그램 카운터 : 다음에 실행할 명령어가 보관되는 어드레스 저장

4. 베이스 레지스터 : 데이터 용 메모리 영역에서 첫 번째 어드레스 저장

5. 인덱스 레지스터 : 베이스 레지스터에서 상대 어드레스 저장

6. 범용 레지스터 : 임의의 데이터를 저장

7. 명령어 레지스터 : 명령어 자체를 저장. CPU가 내부적으로 사용하며 프로그래머가 코드를 통해 이 레지스터의 값을 읽고 쓰는 것은 불가능

 

 

메모리는 보통 1Byte단위로 구분하여 메모리 소자로 구성되어 있다. 이렇게 구분된 메모리 소자에는 각각의 고유한 주소정보가 있으며 그 주소값을 가리키는 것이 어드레스이다.

 

이와 같이 컴퓨터는 모든정보(명령어+데이터)를 메모리에 올려 놓고 제어장치가 프로그램의 흐름을 제어하면서 CPU가 내부의 모든 연산을 수행하여 처리한다.

 

컴퓨터를 부팅(Booting, 컴퓨터를 켜는 행위)하면 펌웨어는 하드웨어를 초기화시키고, 운영체제를 주기억장치에 불러들인다음 운영체제 프로그램을 통해 컴퓨터 시스템을 제어한다.

 

 

 

 

 

  

※ 프로그램의 수행 능력 측정

 

프로그램의 기본적인 수행 능력은 몇 가지 측정 요소를 가지고 있으며 다음의 요소를 기준으로 측정한다.

• 계산속도 : 실제로 사용되는 CPU 점유율과 CPU 사용시간
• 메모리 사용량 : RAM 사용량
• Start Up Time
• 확장성
• 체감속도