[요약] PC 기본 상식 : 컴퓨터 시스템

PC 기본 상식

2. 컴퓨터 시스템

중앙처리장치(CPU)

• 중앙처리장치(CPU) = 레지스터 + 제어 장치 + 연산 장치
• 주변 장치 = 입력 장치 + 출력 장치
• 레지스터(Register)
  • CPU 내에서 임시 기억 장치
  • 속도가 제일 빠름.
  • 병렬 구조
  • 레지스터의 크기
    • 한 번에 처리 가능한 데이터
    • 메모리, 워드 크기
  • 기억장치 접근 속도 비교 (빠름 > 느림)
    • 레지스터 > 캐시 > DRAM > ROM > 하드디스크 > Zip Disk > CD-ROM > 플로피디스크 > 자기 테이프(자료 보관용)
• 제어 장치(CU)
  • 컴퓨터의 모든 동작을 지시하고 제어하는 장치
  • 프로그램 카운터(Program Counter)
    • 다음에 실행할 명령어의 번지(주소)를 기억
    • PC
  • 명령 레지스터(Instruction Register)
    • 현재 실행 중인 명령의 내용을 기억
    • IR
  • 명령 해독기(Decoder)
    • 명령 레지스터에 있는 명령어를 해독 하는 회로
    • 10진수 로 변환
  • 부호기(Encoder)
    • 해독된 명령에 따라 각 장치로 보낼 제어 신호를 생성하는 회로
    • 2진수 로 변환
  • 메모리 버퍼 레지스터(MBR) : 데이터 를 기억
  • 메모리 주소 레지스터(MAR) : 주소 를 기억
• 연산 장치(ALU)
  • 가산기 : 덧셈하는 장치
  • 누산기 : 연산의 중간 결과 기억
  • 보수기
    • 음수로 변환
    • 뺄셈하기 위해서 사용하는 장치
  • 상태 레지스터
    • 연산 중에 발생하는 여러 상태값 (올림수, 부호, ...) 을 기억 (PSW)
  • 인덱스 레지스터
    • 주소 변경을 위해 사용되는 레지스터
• 중앙처리장치(CPU) 성능에 영향을 미치는 요인
  • 클럭 주파수
  • 캐시 메모리
  • 워드 크기
• 중앙처리장치(CPU) 성능 단위
  • 클럭(Clock) : 주파수가 높을수록 고속
  • 밉스(MIPS) : 1초에 100만개 명령어 실행
  • 해르츠(Hz) : 시스템 클럭 속도
  • 플롭스(Flops) : 1초당 부동소수점 연산 횟수
• CPU 업그레이드 시
  • 메인보드도 지원되는지 꼭 확인

 

RISC/CISC

구분	마이크로 프로세서 : 제어 장치 + 연산 장치
	RISC	CISC
명령어	적음	많음
주소 지정	간단	복잡
레지스터	많음	적음
전기 소모	적음	많음
처리 속도	빠름	느림
용도	서버, 워크스테이션	개인용 컴퓨터(PC)

 

주기억장치

• ROM
  • 비휘발성 메모리
  • 다음을 저장
    • 입출력 시스템(BIOS)
    • 글자 폰트
    • 자가 진단 프로그램(POST)
  • RAM
    • 휘발성 메모리
      • 다음을 저장
        • 현재 사용중인 프로그램
        • 현재 사용중인 데이터

 

DRAM과 SRAM의 비교

	동적 램(DRAM)	정적 램(SRAM)
구성 소자	콘덴서	플립플롭
재충전	필요	불필요
전기 소모	적음	많음
속도	느림	빠름
가격	저가	고가
용도	주기억장치	캐시 메모리

• 플래시 메모리(EEPROM)
  • MP3 플레이어, PDA, 디지털카메라, SD카드 등
  • 전기를 이용해서 여러 번 읽고 쓰기 가능
• MASK ROM
  • 제조 회사에서 1번 기록 후, 이후에는 수정 못함.
• PROM
  • 사용자가 1번 기록 후 수정 못함.
• EPROM
  • 자외선
  • 여러 번 읽고 쓰기 가능
• 캐시메모리(SRAM)
  • CPU와 주기억장치 사이에 위치
  • 속도를 향상
• 가상 메모리
  • 보조기억장치(하드디스크)를 주기억장치처럼 사용
• 버퍼 메모리
  • 데이터를 주고 받을 때, 속도 차이를 해결하는 임시 기억 공간
  • 다음의 작업을 할 때 사용
    • 복사하기
    • 잘라내기
    • 붙여넣기
• 연관 메모리(Associative Memory)
  • 주소가 아닌 내용의 일부를 이용해서 데이터를 가져오는 방식
• 펌웨어(Firmware)
  • 하드웨어의 동작을 지시하는 소프트웨어
  • 주로 ROM에 저장
  • 하드웨어 제어(통제), 관리
  • 하드웨어 교체 없이 소프트웨어 업그레이드로 성능을 높일 수 있음.
• 메모리 용량이 부족할 경우
  • 불필요한 프로그램 종료
  • 가상 메모리 크기 조절
  • 램(RAM) 추가 설치
    • 제일 좋은 방법

 

보조기억장치

• 비휘발성
• 주기억장치에 비해 속도가 느림
• 대용량
• 단위 당 가격이 저렴
• 기억 용량 단위 : $2^{10} = 1024$

단위	Byte	KB	MB($2^{20}$)	GB($2^{30}$)	TB($2^{40}$)	PB($2^{50}$)	EB($2^{60}$)
저장 용량	8 Bit	1024 Byte	1024 KB	1024 MB	1024 GB	1024 TB	1024 PB
용어	바이트	키로바이트	메가바이트	기가바이트	테라바이트	페타바이트	엑사바이트

• 하드디스크 연결 방식 * 파티션
  • 1개의 하드디스크를 여러 개의 논리적 영역으로 나누는 작업
  • 컴퓨터(C: D:)
  • IDE : 2개
  • EIDE : 4개
  • SCSI : 7개
  • 현재는 SATA 방식에 외장형 하드디스크 증가 추세
• 자기디스크 관련 용어
  • 트랙: 동심원
  • 섹터 : 트랙을 일정하게 나눈 구역
  • 실린더 : 같은 위치에 있는 트랙의 모임
  • *클러스터 *
    • 여러 개의 섹터를 묶은 것
    • 파일 저장의 기본 단위
  • TPI
    • 트랙의 밀도
    • 1인치에 기록할 수 있는 트랙 수
  • SEEK TIME
    • 트랙에 도달하는데 걸리는 시간
  • SEARCH TIME
    • 트랙(실린더)를 찾은 후, 읽기/쓰기 시작할 때까지 걸리는 시간
  • Transmission Time(전송 시간)
    • 데이터를 주기억장치로 보낼 때까지 걸리는 시간
  • Access Time(접근 시간)
    • 데이터를 읽고 쓸 때까지 걸리는 시간
    • SEEK + SEARCH + Transmission
• RAID
  • 여러 개 하드디스크를 1개의 하드디스크처럼 관리하는 방법
  • 장점
    • 속도 향상
    • 안전
    • 복구가 쉬움.
  • 미러링 : 2개의 디스크에 동일하게 기록
  • 스트라이핑
    • 나누어서 기록
    • 1개라도 손상되면 사용할 수 없음.
  • 패리티
    • 장애 발생 시 패리티를 사용해서 복구함.
    • 가장 많이 사용
• SSD
  • 하드디스크와는 달리 기계적 장치가 없는 반도체를 이용하여 정보를 저장하는 매체
  • 장점
    • 소형화
    • 경량화
    • 부팅속도가 빠름 (5초)
    • 충격에 강함
      • 배드 섹터가 발생하지 않음.
    • 발열, 소음, 전기가 적게 듦.
  • AHCI
    • SSD 하드디스크 속도를 높이기 위해 핫 플러그인을 사용할 수 있도록 하는 기술
• 광디스크
  • DVD : 4.7 ~ 17GB의 대용량 저장 (영화 저장)
  • CD-R : 한번만 기록 가능한 CD
• 블루레이
  • 고선명(HD) 비디오를 저장
  • DVD에 10배 기록
  • DVD를 블루레이에서는 사용 못함.
    • 반대는 가능

 

입출력장치

• 입력 장치
  • OMR : 답안지
  • OCR : 공공요금 청구서
  • MICR : 수표
  • 디지타이저 : 설계 도면 입력
  • 키보드
  • 마우스
  • 트랙볼
  • 스캐너 : 사진 입력
  • 라이트 펜
  • 터치 스크린
• 출력 장치
  • 프린터
    • 도트 프린터
      • 잉크 리본에 충격을 가하는 방식
      • 소음이 큼.
    • 잉크젯 프린터
      • 노즐에 잉크를 분사하는 방식
      • 인쇄 속도 단위 : PPM
        • 1분에 인쇄할 수 있는 페이지의 양
    • 레이저 프린터
      • 드럼에 토너를 묻혀서 인쇄하는 방식
      • 복사기의 원리
      • 인쇄 속도 단위 : PPM
    • 감열 프린터
      • 감열지에 열을 가해 인쇄하는 방식
      • 예: 은행, 병원의 대기 순번표
  • 플로터 : 설계 도면 출력
  • OLED : 전류가 흐르면 스스로 빛을 냄.
  • CRT
  • LCD
  • TFT-LCD
  • FED
  • PDP
• 표시 장치
  • 모니터
    • 화면의 크기 : 대각선의 길이를 cm로 표현
  • 해상도
    • 얼마만큼 선명하게 표현할 수 있는지를 나타냄.
    • 픽셀(Pixel) 수에 따라 결정
  • 주파수 대역폭
    • 주파수 대역폭이 높을수록 눈의 부담이 적어짐.
    • 단위 : Hz
  • 화면 주사율
    • 주사율이 낮을수록 눈의 피로도가 적음.
  • 점 간격
    • 1인치 당 점의 개수
    • 숫자가 작을수록 해상도가 높아짐.
• LCD(액정)
  • 유리판에 전기를 더하여 화면을 보여주는 장치
• 픽셀(Pixel, 화소)
  • 모니터 화면을 구성하는 가장 작은 단위
• 해상도(선명도)
  • 얼마나 선명하게 표시할 지 나타내는 단위
  • 해상도는 픽셀(Pixel, 화소)의 수에 따라 결정됨.

 

기타 장치

• 메인보드
  • AGP 슬롯
    • 그래픽 카드 끼우는 부분
  • 칩셋
    • 각 부품들 간의 흐름을 제어
    • 메인보드의 핵심
  • 롬 바이오스(ROM BIOS)
    • 컴퓨터가 시작될 때 컴퓨터 제어 및 기본 작업을 처리하는 프로그램
    • 다음이 기록되어 있음.
      • 컴퓨터의 기본 정보
      • 부팅에 대한 방법
  • 포트
    • 직렬 포트
      • 한번에 1비트씩 전송
    • 병렬 포트
      • 한번에 8비트씩 전송
    • USB 포트
      • 주변 장치를 최대 127개 연결
      • 범용 직렬 버스 장치
    • IEEE1394
      • 가전기기를 컴퓨터에 연결하는 방식
    • IRDA
      • 케이블 없이(무선) 적외선으로 연결하는 방식
    • HDMI
      • 영상과 음성을 하나의 케이블로 전송하는 디지털 포트
      • 셋톱 박스, HDTV, 모니터 등을 연결

 

관련 용어

• 인터럽트
  • 실행 도중 갑자기 예기치 않은 상황이 발생할 경우, 현재 작업을 중단하고 발생된 상황의 문제를 해결한 후 다시 실행 중인 작업으로 복귀하여 계속 처리하는 것
• 외부 인터럽트
  • 외부적인 요인에 의해 발생
    • 입출력 장치
    • 타이밍 장치
    • 전원
• 내부 인터럽트
  • 잘못된 명령이나 데이터를 사용하여 발생
  • 트랩(TRAP)
• 가장 높은 우선순위 인터럽트 : 정전
• 가장 낮은 우선순위 인터럽트 : SVC (<- 사용자 의도 인터럽트)
• 채널 : CPU로부터 권한을 넘겨 받아 CPU 대신 입출력을 관리
• 입출력 작업이 끝나면 CPU에게 인터럽트 신호를 보냄.
• 채널 종류
  • 셀렉터(Selecter) 채널 : 고속
  • 멀티플렉서(Multiplexer) 채널 : 저속
  • 블록 멀티플렉서(Block Multiplexer) 채널
• DMA
  • 직접 메모리 접근
  • CPU 참여 없이 입출력장치가 데이터를 주고받는 형식
  • 시스템 속도가 향상됨.
  • 데드락
    • 실행 도중 갑자기 예기치 않은 상황이 발생할 경우, 발생된 상황의 문제가 해결되지 않고 멈춰있는 현상
    • 4가지 조건
      • 상호배제
        • 한 자원에 여러 개의 프로세스가 있을 때, 하나 빼고 나머지는 대기하고 있는 상태
      • 점유와 대기
      • 비선점
      • 환형대기
  • IRQ
    • 주변장치(입출력장치)에서 CPU에게 보내는 신호

 

시스템 소프트웨어(운영체제, OS)

• 하드웨어와 소프트웨어의 자원을 효율적으로 관리
• 운영체제 목적
  • 처리능력 향상
  • 응답시간 단축
  • 사용기능도 확대
  • 신뢰도 향상
• 제어 프로그램(감시, 작업 관리, 데이터 관리) + 처리 프로그램(언어 번역, 서비스, 문제 처리)
  • 발전 단계
    • 일괄 처리 > 실시간 처리 > 다중 프로그래밍 > 시분할 처리 > 다중 처리 > 분산 처리 시스템
• 스레드
  • CPU가 처리하는 하나의 작업 단위
  • 다중 스레드 : 하나의 프로세서가 여러 개의 스레드로 나눠서 동작

 

운영체제 운영 방식

• 일괄 처리
  • 한꺼번에 모아서 처리
  • 일정기간 모아서 처리
  • 1세대
• 실시간 처리
  • 자료가 발생하자마자 즉시 처리
  • 2세대
  • 온라인
• 듀얼
  • 2개의 CPU가 동시 동작하다가 하나가 고장나면 다른 컴퓨터가 계속 업무를 처리하는 방식
• 듀플렉스
  • 2개의 CPU 중에 한쪽이 고장나면 대기 중인 다른 컴퓨터가 그 기능을 수행하는 방식
• 다중 프로그래밍
  • 한 번에 여러 개 프로그램 실행
• 다중 처리
  • 여러 개 CPU를 설치하여 실행
• 분산 처리
  • 작업을 나누어서 처리
  • 4세대
• 동배간처리(P2P)
  • 내가 서버 역할도 하고 클라이언트 역할도 할 수 있는 방식
• 임베디드
  • 응용 프로그램을 탑재하여 컴퓨터 기능을 수행
  • 윈도우 CE
• 클러스터링
  • 여러 대의 컴퓨터를 단일 시스템으로 사용하는 기능

 

언어 번역 과정

원시 프로그램

--컴파일러-->

목적 프로그램

----링커---->

로드 모듈

----로더---->

실행

• 컴파일(Compile)
  • 고급 언어로 작성된 프로그램을 기계어로 변환하는 것
  • 목적 프로그램을 생성
• 인터프리터
  • 원시 프로그램을 줄 단위로 번역
  • 컴파일 과정 없음
  • 바로 실행
• 링커
  • 목적 프로그램을 실행 가능한 모듈(실행 파일)로 만듦.
• 로더
  • 실행가능한 모듈을 메모리(주기억장치)에 적재
  • 진짜로 실행 가능
  • 로더의 기능 4가지
    • 할당
    • 연결
    • 재배치
    • 적재

 

응용 소프트웨어

• 특정 업무를 수행할 수 있게 만들어진 앱
• 워드프로세서
  • 한글 2020
  • MS워드2016
• 그래픽
  • 포토샵
  • 일러스트레이터
• 스프레드시트
  • 한셀
  • MS액셀2016
  • 로터스
• 전자출판
  • 페이지메이커
  • 쿼크익스프레스(Quark)
• 프레젠테이션
  • 한쇼
  • MS파워포인트2016
• 압축
  • 윈집(WinZip)
  • 알집(Alzip)
  • 반디집
• 데이터베이스
  • DBASE
  • MS 액세스
  • 오라클
• 백신
  • V3 Lite
  • 알약
  • 네이버 백신
• 영상 편집(저작 도구)
  • 어도비 프리미어
  • 베가스
  • 파이널컷

 

데이터베이스관리스시템(DBMS)

• 데이터베이스를 생성, 관리 및 요구에 따라 정보를 생산하는 SW
• 데이터의 중복성, 종속성 문제를 해결하기 위해 제안
• 동시 접근이 가능하며, 데이터를 공유하고 관리해 줌.
• 백업과 회복 절차가 복잡함. (단점)
• 기능 3가지
  • 정의 : 타입과 구조 이용 방법
  • 조작 : 검색, 갱신, 삽입, 삭제 처리에 대한 방법 정의
  • 제어 : 정확성, 보안성, 무결성, 권한 검사, 병행 제어, 기능 정의
• 관계형 DBMS(RDBMS) : MS-SQL

 

소프트웨어 분류

• 애드웨어
  • 광고를 보는 댓가로 프로그램을 이용
• 데모 버전
  • 홍보를 위해 일부 기능만 제공하는 프로그램
• 알파 버전
  • 회사 내 직원들이 테스트하는 프로그램
• 번들
  • 구매할 때 끼워주는 프로그램
• 쉐어웨어
  • 일정 기간/일정 기능을 무료로 사용해 볼 수 있는 프로그램
• 상용 소프트웨어
  • 비용을 주고 사는 프로그램
• 패치 프로그램
  • 배포 후 발생된 에러를 수정하고 다시 재배포하는 프로그램
• 트라이얼 버전
  • 체험판 프로그램
• 베타 버전
  • 출시되기 전 일반 사용자가 테스트하는 프로그램
• 공개 소프트웨어
  • 무료로 사용하는 프로그램
• ★ 오픈 소스 프로그램
  • 프로그램 소스가 공개되어 수정 및 변경이 가능한 프로그램
• ★ 인공지능 언어
  • LISP
  • PROLOG
  • SNOBOL
• ★ 버그 : 에러
• ★ 디버깅 : 에러를 찾는 과정

 

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내용 출처 : 2021 워드프로세서 필기 핵심요약정리 (독고리 유튜브)