Transcript 시스템 버스의 구성과 분류

컴퓨터 구조
이현영
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컴퓨터 시스템에 대한 개념 및 구성요소
• 컴퓨터
– 전자식 데이터 처리 시스템(EDPS)
• 전자식 : 주판이나 기계식 계산기와 구별
• 데이터 처리 : 숫자, 그림, 도표, 소리 등의 다양한 형태를 처리
• 시스템
– 그 시스템에 부여된 목적을 달성하기 위하여 상호 작용하
는 구성 요소들의 집합
• 컴퓨터 시스템의 이해
– 시스템 측면에서 컴퓨터는 무엇으로 구성되어 있는가 ?
– 구성 요소는 각각 어떤 기능을 하는가?
– 입력과 출력은 무엇인가?
컴퓨터의 구성 요소
• 입력장치(input device)
– 외부로부터 받은 데이터를 컴퓨터가 이해하는 형태로 변환 후 기억
장치에 전달.
– 사람의 감각 기관에 해당 – 키보드, 마우스 등
• 기억장치(memory)
– 컴퓨터가 다루는 모든 데이터를 저장해 두는 장치.
– 뇌에 해당 – 주기억장치, 캐쉬(SRAM), 보조기억장치
• 중앙처리장치(central processing unit)
– 입력장치로부터 변환된 데이터를 처리.
– 신경망에 해당 – CPU, 제어장치, ALU
• 출력장치(output device)
– 처리된 결과를 사람이 알아볼 수 있는 형태로 변형해 외부에 전달.
– 사람의 성대, 손발과 같이 움직이는 부분 – 모니터, 프린터
컴퓨터 하드웨어 시스템
제어 장치
입력
데이터
입력
장치
기억
장치
출력
장치
출력
데이터
연산 장치
제어 신호
데이터 흐름
컴퓨터 시스템의 발전과정(1)
• 제 1세대 컴퓨터
– 진공관을 이용한 전자식 컴퓨터
– 컴퓨터 제어가 단일 중앙처리장치에 집중됨
– 어셈블리어(assembly language)의 사용
• ENIAC(Electronic Numerical Integrator And Calculator)
– 최초의 범용 전자식 컴퓨터
– 이전의 어떠한 기계식 컴퓨터보다 수행 속도가 매우 빠름
• 10자리 곱셈 수행 : MARK 1 (3초)  3ms (0.003초)
• EDVAC(Electronic Discrete Variable Computer)
– 프로그램 내장형 컴퓨터 (폰 노이만 방식)
– 빠른 속도의 주기억장치와 큰 용량의 보조기억장치를 가짐
– 10진수 표현이 아닌 2진수 표현을 사용.
• UNIVAC(UNIVeral Automatic Computer)
– 최초의 일반 업무용 컴퓨터
– EDVAC에서 사용된 형태의 주기억장치와 자기테이프 보조기억장
치를 사용
– IBM의 첫 번째 전자식 프로그램 내장형 컴퓨터 모델에 영향을 줌
컴퓨터 시스템의 발전과정(2)
• 제 2세대 컴퓨터
부피가 크고 수명이 짧다
– 진공관을 대체한 트랜지스터 사용
– 고급 프로그래밍 언어인 ALGOL, FORTRAN,
COBOL을 사용
– 큰 용량의 기억장치를 가짐 – 자기코어, 자기드럼
– 입출력 처리장치와 같은 특별한 처리장치의 소개
로 중앙처리장치의 시간낭비를 줄임
– 컴퓨터 제조업자들이 컴파일러, 소프트웨어 라이
브러리 등을 제공
– 하드웨어 설계시 모듈화 개념이 도입됨
– 자기 디스크의 개발로 보조기억장치에 대한 직접
접근이 가능해짐
– TX-O, IBM 704/709, IBM7094
컴퓨터 시스템의 발전과정(3)
• 3세대 컴퓨터
– 트랜지스터를 대체한 집적회로(IC: Integrated
Circuit)의 등장
– 컴퓨터 계열 개념을 도입
• 컴퓨터 구조와 구현을 분리
– 컴퓨터 구조 : 컴퓨터의 하드웨어가 실제로 구성된 방법이
아니라 사용자가 컴퓨터를 이해하기 위해 반드시 알아야
할 추상적인 컴퓨터 구성을 말함
– 제작자는 보다 발달된 기술을 동일 컴퓨터에 적용 가능
– 사용자는 보다 고성능의 컴퓨터를 동일 지식으로 사용
– IBM 360
• 직접회로의 사용. 최초로 컴퓨터 계열 개념을 도입,
컴퓨터 구조와 구현을 분리.
컴퓨터 시스템의 발전과정(4)
• 제 4세대 컴퓨터
– 여러 개의 집적회로를 하나의 패키지에 집적한 대
규모 집적회로(LSI: Large Scale IC)의 사용
– 이후 반도체 기술의 발달로 초대규모 집적회로
(VLSI: Very LSI)가 개발되어 현재 컴퓨터에 사용
– 컴퓨터의 주요 구성요소들을 하나의 반도체 칩에
모두 집적시킨 마이크로프로세서가 개발되어 널리
이용됨.
– 개인용 컴퓨터가 널리 보급됨
– 컴퓨터를 사용한 업무의 효율성을 위한 자동화가
이루어지기 시작함
– 전세계적인 범위에 이르기까지 컴퓨터들간의 연결
이 이루어짐
컴퓨터 시스템의 발전과정(5)
• 미래형 컴퓨터
– 대규모 병렬처리 컴퓨터(MPP: Massively Parallel
Processing computer)
• 미래세대의 컴퓨터는 훨씬 규모가 큰 수 천 내지 수 만개의
처리장치를 가진 대규모 병렬처리 컴퓨터
– 광 컴퓨터(Optical computer)
• 하드웨어 기술이 지금까지의 속도로 발전한다면 불과 수년
내에 전자의 속도라는 근본적인 한계에 도달
• 광 컴퓨터에 대한 연구는 빛의 속도가 전자의 속도보다 빠
르다는 관점에서 착안된 것.
– 신경망 컴퓨터(Neural-Net computer)
• 인간의 신경계통 5가지 감각에 대한 감각정보처리를 모방
한 신경망 컴퓨터 구조에 대한 연구가 진행 중.
컴퓨터 시스템의 전체적 구성
• 시스템 버스(System bus)
– 입력장치와 출력장치, 기억장치, 중앙처리장치들간의 통신을 가능
하게 해주는 통신 선로.
• 입력장치
• 출력장치
• 기억장치
– 주기억장치
• 중앙처리장치가 처리할 데이터와 명령어들을 저장. DRAM으로 구성.
– 캐쉬
• 주기억장치와 중앙처리장치 사이에 위치한 기억장치로서 데이터가 중
앙처리장치에 보다 빨리 전달되게 한다. SRAM으로 구성된다.
– 보조 기억장치
• 대량의 데이터를 저장하기 위한 기억장치로서 캐쉬나 주기억 장치와 달
리 전원이 꺼져도 후에 사용할 수 있도록 해준다.
• 중앙처리장치
– 컴퓨터의 두뇌에 해당하는 부분으로서 실제 연산을 수행하며 컴퓨
터의 각 요소들을 순서에 맞추어 작동시키는 제어작용을 수행
컴퓨터 구성도
중앙처리장치
입력장치
출력장치
시스템 버스
저장장치