컴퓨터 중앙처리장치

1. 중앙처리장치의 개요

1) 중앙처리장치의 기능과 구성

*중앙처리장치(제어장치, 주기억장치, 연산장치)

*인간의 두뇌와 같이 컴퓨터 시스템의 핵심 기능을 담당하는 장치

*입력된 자료를 처리하고, 시스템 전체를 총괄, 제어하는 기능 수행

*제어장치와 연산장치로 구성

*레지스터-제어장치와 연산장치 내부에 존재하며 연산의 결과나 처리할 명령을 기억하는 임시 기억공간

                -플립플롭이나 래치들을 지구력 또는 병렬로 연결하여 구성한 회로

 

2) 제어장치

*컴퓨터 시스템의 전반적인 제어

*디코더를 통해 명령어를 해독하고 제어신호에 따라 동작하는지 감시. 감독
*각각의 장치들로부터 필요한 신호를 받아 다음에 실행할 동작을 결정하는 역할 수행

제어장치에 사용되는 회로 및 레지스터

*부호기(엔코더)-제어에 필요한 신호 생성

*명령 해독기-코드화된 데이터 해독

*프로그램 카운터-다음에 실행할 명령어의 주소 기억

*명령 레지스터-현재 수행 중인 명령어의 주소 기억

*반지 레지스터-기억장소의 번지를 기억하는 레지스터

*기억 레지스터-기억장치를 출입하는 정보가 보관되는 레지스터

 

3) 연산장치

*연산에 필요한 데이터를 입력받아 제어신호에 따라 연산 수행

*자료의 비교, 판단과 산술연산, 논리연산, 관계연산, 이동 등을 수행

연산장치에 사용되는 회로 및 레지스터

*가산기-2진수들의 더하기를 수행하는 회로

*보수기-뺄셈 처리를 위해 입력된 데이터의 보수를 출력

*누산기-산술 및 논리연산의 결과를 일시적으로 기억하는 레지스터

*데이터 레지스터-연산될 자료를 보관하는 레지스터

*상태 레지스터-연산 수행 시 발생되는 여러 가지 상태정보를 기억(오버플로, 언더플로, 자리올림, 인터럽트)

 

4) 버스

*컴퓨터 시스템에서 각 부품 사이에 데이터를 전송하는 통로

*내부버스-CPU 내부의 레지스터와 데이터를 전송하는 통로로 내부 버스의 폭에 따라 16비트, 32비트, 64비트로 구분

*외부버스-CPU가 주기억장치나 다른 주변장치에서 데이터를 읽거나 전송하는 통로

*확장버스-메인보드에 삽입되는 주변기기와 데이터를 주고받는 버스

 

5) 마이크로프로세서

*제어장치와 연산장치가 하나로 통합된 직접회로

*마이크로 컴퓨터의 CPU로 이용

*설계 방식에 따라 RISC 방식과 CISC 방식으로 구분

RISC와 CISC의 비교

분류                      RISC              CISC

구조                       단순                복잡

전력소모                적음                많음

처리속도                빠름            비교적 느림

명령어 종류           적음                많음

프로그래밍            복잡                 간단

용도                 워크스테이션         PC

*RISC 프로세서-CISC에 비해 명령어가 적으므로 구조가 단순하고, 전력소모가 적음

                         -구조가 단순해서 처리속도가 빠르지만 적은 명령을 가지고 처리를 하기 위해서는 프로그램이 복잡해짐

 

2. 입출력장치

 

1) 입출력장치 구분

*입력장치-키보드, 마우스, 스캐너, 광학마크 판독기, 광학문자 판독기, 자기 잉크 문자 판독기, 바코드 판독기등

*출력장치-영상 표시장치, 프린터, 플로터

*입출력장치-자기 디스크, 자기 테이프, 자기 드럼, 플로피디스크

 

2) 입력장치

*처리하고자 하는 자료를 전자계산기 내부로 읽어 들이는 장치로, 입력할 데이터의 형태에 따라 적절한 장치를 사용함

*키보드-현재 가장 많이 사용되는 표준 입력장치

*CUI방식의 입력장치

*키의 조합으로 컴퓨터에 명령을 전달함

*사용자 인터페이스-사용자가 컴퓨터 시스템에 자신이 원하는 작업의 처리 명령을 내릴 수 있도록 해주는 소프트웨어 또는 그것의 동작 방식

*CUI방식-전통적인 사용자 인터페이스로, 키보드를 통해 명령어를 타이핑하면 그것을 수행하여 결과를 보여주는 방식

*GUI방식-화면 상태에서 할 수 있는 동작 목록을 메뉴나 아이콘으로 보여주고, 사용자가 키보드나 마우스를 사용하여

하나를 고르면 그것이 수행되는 방식의 직관적인 사용자 인터페이스

*각종 판독장치-자기 잉크 문자 판독기, 광학마크 판독기, 광학문자 판독기, 바코드 판독기

*마우스-사용자 인터페이스가 GUI방식으로 바뀜에 따라 필수 입력장치가 됨

볼의 회전이나 빛의 반사가 센서에 감지되어 명령을 수행하는 작동 원리

*종류-마우스 동작 방식에 따라 볼 마우스, 광 마우스, 레이저 마우스 등이 있음

*마우스 대체 입력장치-마우스와 같은 기능의 입력장치로 공간의 제약을 받는 노트북 등에 이용

*터치패드 -손가락 움직임을 감지하는 사각형 센서 위를 두드리거나 스크롤하여 선택이나 실행 등의 명령을

인식시키는 장치

*트랙볼-볼 마우스를 뒤집어 놓은 것과 같은 형태로 고정된 틀 위에 놓인 공을 손으로 움직여 커서의 위치를

이동시키는 장치

*포인트 스틱-조이스틱을 축소해 놓은 봉 모양의 장치로, 노트북의 키보드 정중앙에 위치하여 마우스 대용으로 사용

*기타 입력장치-스캐너, 디지털카메라, 조이스틱, 라이프 펜, 디지타이저

 

3) 출력장치

*기억장치에 기억된 내용이나 연산의 결과를 인간이 구분할 수 있는 형태로 표현하는 장치

*모니터-처리 결과를 눈으로 확인할 수 있도록 문자, 기호, 도형 등을 표현하는 영상 표시장치

*프린터-컴퓨터의 처리 결과를 출력용지에 찍어내는 장치로 충격식과 비충격식으로 나눌 수 있음

*플로터-펜을 상하좌우로 움직여가면서 단순 문자에서부터 그래픽이나 도형, 복잡한 설계 도면까지

 출력할 때 사용하는 장치

*채널-입출력장치와 주기억장치 사이의 속도 차이를 개선하기 위한 장치, CPU의 간섭 없이 입. 출력 동작을

 수행하도록 지시하고, 작업이 끝나면 CPU에게 인터럽트로 알림

*인터럽트-컴퓨터가 작업을 수행하고 있는 도중 예기치 않은 상황이 발생할 경우, 작업을 중단한 다음 특수한

 상황을 먼저 처리한 후 이전에 처리하던 작업으로 되돌아가 작업을 계속하는 과정