컴퓨터시스템 과제 레포트 - 컴퓨터 시스템의 구성 요소와 요소별 기능에 대해 설명하시오.

I. 서론

컴퓨터 본체를 열어 보면 메인보드와 냉각팬, 메모리 모듈, 저장장치, 전원 장치가 서로 다른 모양으로 붙어 있다. 부품 이름만 보면 조립 목록처럼 느껴진다. 그런데 키보드에서 한 글자를 누른 뒤 화면에 글자가 나타나는 짧은 순간에도 입력장치가 신호를 만들고 중앙처리장치가 프로그램 명령을 실행하며 주기억장치가 작업 자료를 보관하고 그래픽 장치가 화면 출력을 준비한다. 한 부품이 혼자 결과를 만드는 일은 거의 없다. 컴퓨터 시스템은 처리, 기억, 입력, 출력, 통신 기능이 맞물린 구조다. IBM은 컴퓨터 하드웨어의 기본 기능을 입력과 출력, 처리와 저장으로 설명하며 중앙처리장치와 메모리, 저장장치, 시스템 보드, 주변장치를 주요 구성으로 제시한다. 각 요소를 따로 외우기보다 데이터가 들어와 처리되고 저장된 뒤 다시 나가는 흐름을 따라가면 기능이 더 분명해진다.

II. 본론

1) 명령을 해석하고 계산하는 중앙처리장치

중앙처리장치는 프로그램의 명령을 읽고 해석하며 계산과 제어를 수행하는 중심 부품이다. IBM의 중앙처리장치 설명에서는 CPU가 운영체제와 응용 프로그램을 실행하고 컴퓨터의 여러 동작을 관리하는 주요 기능 구성이라고 정리한다. 프로그램은 저장장치에 파일로 놓여 있을 때는 정지된 정보에 가깝지만 실행되면 명령이 메모리로 올라오고 CPU가 순서대로 가져와 처리한다. 명령 인출과 해독과 실행이 계속 이어진다. 사용자가 문서 프로그램에서 글자 크기를 바꾸는 행동도 프로그램 코드가 어떤 값을 읽고 계산하며 그래픽 출력 명령을 전달하는 연속 작업으로 바뀐다. CPU의 속도는 전체 성능에 큰 영향을 주지만 저장장치나 메모리가 너무 느리면 CPU가 자료를 기다리는 시간이 생기므로 한 부품의 숫자만 높다고 시스템 전체가 같은 비율로 빨라지지는 않는다.

CPU 내부에서 제어장치는 명령의 의미를 해석하고 다른 회로가 어떤 동작을 해야 하는지 신호를 보낸다. 산술논리장치는 덧셈과 뺄셈 같은 산술 연산과 두 값의 크기 비교, 논리 연산을 맡는다. 레지스터는 CPU 안쪽에 있는 아주 빠른 저장 공간으로 현재 처리하는 값과 주소, 명령 상태를 잠깐 붙잡는다. 캐시는 CPU와 주기억장치 사이의 속도 차이를 줄이는 데 쓰인다. 자주 접근하는 자료를 가까운 고속 메모리에 두면 매번 상대적으로 느린 주기억장치까지 갈 필요가 줄어든다. 작은 공간이지만 영향은 크다. 캐시가 여러 단계로 나뉘는 현대 프로세서에서는 CPU 코어 가까이에 작은 고속 캐시를 두고 더 큰 캐시를 뒤에 배치해 속도와 용량의 균형을 맞춘다.