컴퓨터공학 공부 다시 시작하기 1주차 - 컴퓨터 구조 개요, 컴퓨터 3대 구성요소, 비트로 문자와 숫자 표현 이해(수정 완료)

1. 컴퓨터 구조 개요

- 컴퓨터가 동작하는 방식을 기반으로 프로그램이 동작하는 것

  -> 컴퓨터 동작과 프로그래밍은 긴밀히 연결되어 있으므로, 효과적인 프로그래밍을 위해 컴퓨터 동작 방식 이해 필요

- 컴퓨터 구조는 컴퓨터 공학 핵심 과목인, 운영체제를 이해하는데 필요한 기반

- 개발자들의 기본 상식

 

1) 컴퓨터 시스템 - 하드웨어(Hardware)와 소프트웨어(Software)로 구성

- 주요 소프트웨어: 운영체제와 응용 프로그램

- 주요 하드웨어: CPU(중앙처리장치), Memory, Storage, Network 등

- 가볍게 정리한 이미지

 

2) 폰 노이만 구조(현 컴퓨터 구조) - 덕분에 프로그래머리는 직업이 생기게 됨 

- '폰 노이만'이 제안한 구조

- CPU, 메모리, 프로그램으로 구성되어 있음: 메모리(Memory)에 프로그램과 데이터가 저장됨

- 하나씩 꺼내어 CPU:Arithmetic Logic Unit으로 연산

 - 폰 노이만 구조 이전의 컴퓨터들은 다른 작업을 하려면 스위치 설치/전선 재배치하여 데이터 전송/신호 처리를 해야 했는데, 폰 노이만 구조 이후에는 소프트웨어만 교체하면 됨 

 

2. 컴퓨터 3대 구성 요소

1) CPU(중앙 처리 장치, Central Processor Unit)

• 연산: ALU(Arithmetic Logic Unit)
  -> 산술 연산: Arithmetic Operation
  -> 논리 연산: Logic Operation
• 제어: Control Device
  -> IO Device(입출력장치), Memory, ALU 동작 제어

2) Memory(코드와 데이터를 저장하는 장치)

• 프로그램과 프로그램 수행에 필요한 데이터를 저장
• 내부 기억장치(주기억장치)
  -> CPU 안에 레지스터(register), 캐쉬(cache memory)
  -> DRAM등 메모리(램, RAM, DDR4)
• 외부 기억장치(보조기억장치)
  -> SSD, HDD

3) IO Devices(입출력 장치)

• 입력 장치: 마우스, 키보드, 터치패드 등
• 출력 장치: 모니터, 프린터, 스피커 등

*Bus(버스) - 메인보드 칩셋에서 지원 

• CPU, Memory, IO Devices를 연결해주는 장치
• 개별적인 IO Devices를 연결해주며 데이터를 송수신해줌

이미지 출처: 온라인 강의

3. 비트로 문자와 숫자 표현 이해

- 전기를 끄고 켜는 두 가지 만으로도 컴퓨터가 동작함 

0과 1로 커뮤니케이션을 해보자 1 - 문자

- 첨자는 크고(1) 작은(0) 원을 사용해서 모든 알파벳을 표현한다.

이미지 출처: 온라인 강의

0과 1로 커뮤니케이션을 해보자 2 - 숫자

- 150이라는 10진법 수는 2진법으로 변환 가능 

출처: 온라인 강의

- 10010110이라는 2진법 수는 10진법 150으로 변환 가능

출처: 온라인 강의

 

비트(bit)

- A bit; 0 or 1

출처: 온라인 강의