[컴활2급필기 절대족보] 10 중앙 처리 장치와 주기억 장치

중앙처리장치와 주기역장치에 대해서 같이 알아보도록 하겠습니다. 중앙처리장치는 CPU를 말하는 건데요. CPU는 크게 제어장치와 연산장치로 나눠질 수가 있습니다. 말 그대로 제어하는 역할과 연산하는 역할을 한다는 얘기죠. 그 중에서도 제어장치의 종류가 있고요. 연산장치의 종류가 있는데 이것을 구분할 줄 알아야 돼요. 그래서 제어장치와 연산장치를 구분을 하려면 제어장치는 좀 내용이 많죠. 프로그램 카운터부터 해서 여러 개가 있고 연산장치는 3개밖에 없어요. 그래서 연산장치 3개를 확실하게 알아두면 나머지는 전부 다 뭐예요? 제어장치라는 걸 알 수가 있겠죠. 그래서 말 그대로 연산장치는 사칙연산을 하기 위한 이러한 연산에 관련된 부분이니까 연산이라는 말이 꼭 들어가요. 그래서 보면 여기 연산, 연산, 이러한 연산이라는 말이 들어가기 때문에 아, 얘는 연산장치구나라고 하는 걸 꼭 기억하시면 되겠습니다. 이해되셨죠? 그래서 연산하기 위해서 데이터 레지스터나 상태 레지스터 그리고 루산기에 관련된 거 기억하시면 되는데 그러면 각각의 제어장치들 중에서도 또는 연관장치 중에서도 꼭 알아야 될 것들이 있어요. 그게 뭔지 같이 한번 알아보도록 하겠습니다. 먼저 프로그램 카운터를 먼저 보죠. 프로그램 카운터를 따로 말로는 PC 또는 명령계속이라고 하는데요. 이것은 다음에 수행해야 할 명령을 기억하는 레지스터예요. 특히 중요한 말은 다음에 수행해야 될 명령을 기억하는 레지스터라고 하는 거 꼭 기억해 두셔야 되고요. 그리고 명령 레지스터가 있습니다. 인스럭션 레지스터인데요. 이것은 현재 수행하고 있는, 현재라는 말이 굉장히 중요합니다. 현재 수행하고 있는 명령어를 기억하는 레지스터. 아, 다음에 수행하는 건 프로그램 카운터고 명령 레지스터는 현재 수행하고 있는 명령어를 기억하는 레지스터라고 하는 거 기억하시면 되겠고요. 그리고 누산기는 사칙연산인데 연산의 결과를 일시적으로 저장하는 레지스터예요. 중요한 말은 연산의 결과를 기억하는 레지스터는 누산기, Accumulator라고 하는 거 기억해 두시면 되겠습니다. 시험에서는 이런 것들이 종종 나왔었는데요. 전체적으로는 제어장치와 연산장치를 구분할 수 있는 방법하고 각각의 프로그램 카운터, 명령 레지스터, 누산기에 대한 것들 정도 기억해 두시면 되겠습니다. 다시 한번 강조를 하자면 프로그램 카운터는 다음이라는 말의 중요한 말이고요. 다음에 수행해야 될 명령어를 기억하는 레지스터고요. 명령 레지스터는 현재 수행하고 있는 명령을 기억하는 레지스터 그리고 누산기는 연산의 결과를 기억하는 레지스터라고 하는 거 꼭 기억해 두셔야 됩니다. 특히 결과를 기억한다고 하는 거 정말 중요하니까요. 잘 알아두시기 바랍니다. 중앙처리장치의 성능 단위에 대해서 같이 한번 알아보죠. 헤르츠라고 하는 것이 있습니다. 클럭 속도를 의미하는 건데요. CPU가 초당 반복운동이 일어나는 횟수죠. 그래서 우리가 CPU의 성능을 나타낼 때는 몇 기가 헤르츠 이런 식으로 나타나게 됩니다. 이때 헤르츠는 뭐냐면 1초 동안에 한 번의 주기가 일어난 걸 말하는 거죠. 1초 동안에 발생된 주파수를 의미하는 겁니다. 그 다음에 1키로 헤르츠는 그럼 얼마예요? 1초 동안에 1000번의 헤르츠가 발생됐다는 얘기죠. 주파수가 발생됐다는 얘기죠. 그래서 여기 있는 클럭 속도인 헤르츠라고 하는 걸 기억해 두시면 되겠고요. MIPS는 뭘 말하는 거냐면 Million Instruction Per Second라는 얘기입니다. 백만 개의 명령어를 초당 처리할 수 있는 능력을 말하는 거죠. 그래서 MIPS는 처리 능력을 나타내는 단위라는 걸 알아두시면 되겠고요. 플롭스라고 하는 것은 뭐냐면 얘는 부동수점 연산의 횟수를 의미하는 거예요. 그래서 굉장히 중요한 지표이기도 하죠. 그래서 MIPS나 플롭스 이런 용어들 같이 알아두시면 되고요. 하나 더 알아두자면 FSB라고 하는 것이 있습니다. FSB. 이 FSB라고 하는 것은 뭐냐면 Front Side Bus라고 해서 이것을 시스템 버스라고 합니다. 시스템 버스, 시스템 버스. 이것은 뭘 의미하는 거냐면 CPU가 있고요. 이 CPU가 있으면 이 CPU와 램, 주기역 장치를 말하는 거죠. 이 주기역 장치에 데이터가 이동되는 통로를 의미해요. CPU에서 처리된 내용을 어디로 램에게 데이터를 전송을 해주겠죠. 그래서 이 데이터를 전송해줄 때 다니는 이 통로가 바로 FSB라고 하는 거죠. 마이크로 프로세서에 대해서 같이 한번 알아보도록 하겠습니다. 마이크로 프로세서는 설계 방식 또는 명령어의 집합 형태에 따라서 크게 RISC와 CISC로 분류를 하는데요. 이 RISC와 CISC를 구분하는 방법은 좀 간단한데요. Reduced Instruction Set Computer라는 얘긴데요. 이때 R이라고 하는 것은 Reduced, 즉 줄어들다, 감소하다의 뜻입니다. 그것은 명령어가 적다라는 얘기죠. 단순하고 작다라는 얘기입니다. CISC는 Complex, 복잡하다는 얘기죠. 많고 복잡한 것이 CISC입니다. 그걸 가지고 우리가 상식적으로 좀 접근을 하면 명령어가 적으니까 어떻겠어요? 그것을 많은 것을 표현하려고 하다 보니까 좀 복잡해지겠죠. 그래서 프로그램이 좀 복잡하다는 것이 있는데 명령어가 적은 대신에는 어때요? 그래서 이거하고 반대의 개념으로 가시면 돼요. Reduced는 적은 대 CISC는 많은 것이고 프로그램이 복잡하니까 CISC는 간단한 것이죠. 처리수도가 RISC가 빠르니까 CISC는 느린 것이죠. 이런 식으로 해서 반대적인 것. 전력소모도 적고요. 고성능 워크스테이션에서 주로 많이 쓰이는 것이고 우리가 쓰이는 개인용 PC가 예전에는 CISC 방식이었는데 지금은 CISC, RISC라고 하는 방식이 따로 딱 구분되기가 어렵고요. 이 두 가지를 섞여 있는 그런 방식이라고 이해하시면 되겠습니다. 그래서 저가이고 고가이다 라고 하는 것 같이 기억해 두시면 되겠습니다. 주기역 장치. 주기역 장치는 크게 ROM과 RAM으로 나눠지는데요. 먼저 ROM에 대해서 한번 같이 알아보도록 하겠습니다. ROM은 전원이 중단되어도 그 메모리가 날아가지 않죠. 비휘발성 메모리이기 때문에 날아가지 않는다는 얘기입니다. 얘는 오직 읽기만 할 수 있는 장치라는 얘기죠. 그래서 쓰기는 불가능하다고 되어 있는데 완벽하게 불가능한 건 아니고요. ROM의 종류에 따라서. 일반적으로 ROM이라는 말은 Read Only Memory. 오직 읽기만 하는 장치라는 얘기예요. 그래서 성질 자체는 읽기만 할 수 있는 거다라는 걸 기억해 두시면 되겠습니다. 먼저 ROM의 종류를 보면 마스크롬 같은 경우는 얘는 수정을 할 수가 없다는 얘기예요. 변경이 불가능한 거죠. 한번 기억시켜 놓으면 변경이 불가능한 게 마스크롬이고요. P-ROM은 한 번만 기록할 수 있다. 한 번이라는 걸 기억해 두시면 되고요. E-P-ROM은 자외선을 이용해서 그래서 UV죠. UV. 자외선을 이용해서 여러 번 수정할 수 있는 거고요. E-P-ROM은 Electronic Erasable Programmable ROM이라는 얘기입니다. 그래서 이것은 뭐냐면 전기적으로 데이터를 지우고 쓸 수 있는 지금 현재 우리가 쓰고 있는 ROM들이 전부 다 E-P-ROM 방식입니다. 그래서 이러한 형태의 ROM의 종류 4가지 중에서 수정할 수 없는 건 마스크롬. 한 번 수정하는 건 P-ROM. 자외선을 이용하는 건 E-P-ROM. 전기적으로 이용하는 것은 E-P-ROM이라고 기억해 두시면 되겠습니다. RAM은 전원이 꺼지면 모든 내용이 날아가는 휘발성 메모리예요. 그래서 우리가 컴퓨터를 끄기 전에 항상 하는 게 뭡니까? 저장을 하게 되죠. 어디다가? 보조기억장치인 하드디스크에다가 저장을 하는 거죠. 왜냐하면 전원을 끄게 되면 날아가기 때문에 그렇죠. 새도 아닌데 날아간다고 하는 것은 휘발성이기 때문에 그랬습니다. 그래서 전원이 차단되면 모든 기억이 다 휘발되기 때문에 그래서 그런 부분들을 저장을 시키는 겁니다. 그래서 이 RAM은 크게 두 개로 나눠지는데요. D-RAM과 S-RAM으로 나눠지는데요. D-RAM과 S-RAM의 구분에 대한 것을 잘 기억해 두시면 됩니다. D-RAM은 콘덴서로 구성이 되어 있고요. S-RAM은 플리플롭으로 되어 있습니다. 즉, S-RAM이 속도가 훨씬 더 빠르죠. 그래서 재충전을 D-RAM은 반드시 해야 돼요. 우리가 쓰고 있는 메모리, 컴퓨터의 메모리 있죠? 이 메모리는 전부 다 D-RAM 방식입니다. S-RAM은 캐시 메모리로 주로 써요. 캐시 메모리. 그래서 얘는 재충전이 필요가 없기 때문에 가격이 비쌉니다. 그래서 전력 소모도 많고 속도는 빠르지만, 복잡하지만 이러한 기능을 가지고 있는 것이 S-RAM이에요. S-RAM은 뭘로 쓰인다? 캐시 메모리 라는 거 꼭 기억해 두시면 되고요. D-RAM은 전력 소모도 적고, 집적도도 높고 간단하기 때문에 대량 생산이 가능하죠. 그래서 이것이 약간 느리다는 단점이 있지만, 그래도 D-RAM이 저렴하기 때문에 가격이 싸고 저렴하기 때문에 D-RAM을 우리가 많이 쓰는 겁니다. S-RAM은 그래서 움직일 수 없게 어디에다 CPU 안에 집어넣은 캐시 메모리가 되는 거고요. D-RAM은 동적으로 우리가 모질라를 장착하기도 하고, 필요 없으면 빼내기도 하고 이런 것들이 가능한 게 바로 D-RAM이라고 생각하시면 되겠습니다. 이해 되셨죠? 그래서 D-RAM과 S-RAM에서 가장 중요한 말은 S-RAM은 캐시 메모리를 쓰인다는 말이 제일 중요하고요. 그리고 캐시 메모리는 속도가 빠르다는 것을 기억해 두시면 되겠습니다. 그리고 또 하나, S-RAM은 재충전이 필요가 없다는 것을 꼭 기억해 두셔야 돼요. 그리고 D-RAM은 이것에 반대다 라고 생각하시면 되겠습니다. 이해 되셨죠? 반드시 알아둬야 될 내용입니다. 자, 그러면 기타 기억 장치에 대해서 알아볼까요? 캐시 메모리가 있는데요. 앞에서 금방 우리가 캐시 메모리를 얘기했는데 캐시 메모리가 뭐냐, 바로 중앙 처리 장치 CPU와 주기역 장치 사이에 CPU는 속도가 빠르죠? 주기역 장치는 CPU에 비해 속도가 느립니다. 물론 주기역 장치는 다른 장치에 비해서는 빠르죠. 그렇지만 CPU보다는 느리다라는 얘기예요. 얘는 빠르고 얘는 느리다 보니까 어떻게 해요? 이 두 장치의 속도를 완충해주기 위한 것이 있어야겠죠? 그게 바로 뭐냐? 캐시 메모리라는 얘기예요. 중앙 처리 장치 CPU와 주기역 장치 사이에 있으면서 속도 차이를 해결하기 위한 메모리가 바로 뭐다? 캐시 메모리다라는 걸 알아두시면 되고요. 그래서 이 캐시 메모리는 L1 캐시, L2 캐시, L3 캐시 이렇게 있다는 얘기죠. 그래서 지금 L2 캐시밖에 없는데 실제 우리 CPU 지금 현재 쓰는 거에는 L3 캐시까지 있다는 거 알아두시면 되겠고요. 그 다음에 가상 메모리. 가상 메모리는 실제 메모리가 아니라는 얘기죠. 그 얘기는 뭐냐면 하드디스크, 즉 보조기역 장치의 일부를 주기역 장치처럼 사용하는 걸 말하는 거예요. 주기역 장치처럼 사용하는 거. 그래서 얘를 자주 쓰게 되면 어떻게 돼요? 속도가 느려지죠. 그래서 되도록이면 안 쓰는 게 좋은 건데 그래서 우리가 메모리를 많이 늘리는 이유 중에 하나도 거기에 있습니다. 물론 전혀 안 쓸 수는 없어요. 윈도우에서는 반드시 가상 메모리를 사용을 하게 되어 있습니다. 그래서 그것도 참고로 알아주시면 될 것 같고요. 플래시 메모리. 플래시 메모리는 전원이 끊겨도 저장된 정보를 그대로 보존할 수 있는 비휘발성이라는 얘기죠. 입출력도 자유롭죠. 그래서 우리가 많이 쓰는 게 바로 디지털 캠코더나 또는 핸드폰이나 이런 데에 쓰이고 있는 메모리들이 바로 전부 다 플래시 메모리입니다. 연관 메모리. 이거 아주 시험에 잘 나오는 건데 연관 메모리라고도 하고 연상 메모리, 어소시에이티브 메모리를 말하는 건데요. 기억된 내용을 이용해서 데이터에 접근하기 때문에 훨씬 더 빠르게 접근할 수 있죠. 그래서 연관 메모리다라고 하는 거 꼭 기억해 두시고요. 버퍼. 버퍼라는 말도 역시 마찬가지입니다. 하나는 속도가 빠르고 하나는 속도가 느린 거예요. 그것을 속도 차이를 해결해 주기 위한 게 CPU와 주기역 장치의 속도 차이를 해결한 건 캐시 메모리라고 이름을 바꾼 거고요. 얘는 주기역 장치와 보조기역 장치 또는 입출력 장치 사이에 속도를 해결하기 위한 것이 바로 뭐다? 데이터를 임시로 저장해 두는 공간. 이게 바로 버퍼 메모리다라는 거죠. 그래서 또는 입출력 장치하고의 관계를 맺는 것을 우리가 뭐라고 하냐면 채널이라는 것도 있어요. 이것도 역시 속도에 완충해 주는 그러한 장치입니다. 그래서 채널이라는 것도 있고 버퍼 메모리도 있고 캐시 메모리 같은 역할이에요. 속도를 완충해 주기 위한, 속도 차이로 완충해 주기 위한 그러한 메모리다라고 하는 것들 기억해 두시면 되겠습니다. 이렇게 해서 우리가 중앙 처리 장치와 주기역 장치에 대해서 알아봤는데요. 중앙 처리 장치에서는 제어 장치하고 연산 장치를 구분할 수 있어야 되고 또 프로그램 카운터나 또는 명령 레지스터 이런 것들 기억해 둬야 되고요. 루산기에 대해서도 같이 기억해 두셔야 되고요. 마이크로 프로세서의 구분으로 할 때는 리스크와 시스크 구분할 수 있어야겠죠. 그래서 리스크는 reduced, 줄어들다 감소하다의 뜻이 있고 시스크는 complex, 복잡하다의 뜻이 있으니까 그거에 대해서 기억해 두시면 되겠고요. 롬과 램에 대해서 특히 롬의 종류, 마스크롬, 피롬, 이피롬, 이이피롬이 있죠. 변경할 수 없는 것은 뭐가 있습니까? 마스크롬이 있고 피롬은 한 번만, 이피롬은 UV를 자외선을 통해서 이이피롬은 전기적인 걸 이용을 해서 데이터를 수정할 수 있다는 걸 기억해 두시면 되겠고요. 메모리에서는, D램과 S램은 알아진다고 했죠? 특히 S램은 캐시 메모리를 쓰기 때문에 속도가 빠르고 재충전이 필요가 없다고 했습니다. 캐시 메모리, 주기역 장치와 CPU 사이에 있으면 속도 차이를 극복해주기 위한 메모리가 캐시 메모리라고 했고요. 가상 메모리는 보조기역 장치를 이용하는 메모리다라고 얘기했습니다. 그래서 이러한 메모리들을 우리가 좀 기억해 두시고 또 전체적으로 중앙처리 장치와 주기역 장치에 대한 내용들 같이 이해하시면 되겠습니다. 수고하셨습니다.