컴퓨터 구조는 컴퓨터를 구성하고 있는 구성 요소의 동작 요소와 특징을 고려해 컴퓨터가 어떤 방식으로 명령을 받아 연산을 수행하며, 데이터를 표현하는지에 대한 전반적인 것을 의미합니다. 이를 이루고 있는 하드웨어는 크게 '중앙 처리 장치', '기억 장치', '입출력 장치', '시스템 버스'로 나눌 수 있습니다. 오늘은 그중 '중앙 처리 장치(CPU)'와 '기억장치(Memory)'에 대해 알아보겠습니다.
중앙처리장치 (CPU)
중앙처리장치(CPU: Central Processing Unit), 프로세서(Processor)는 사람의 뇌와 같은 역할을 수행하는 컴퓨터의 성능을 좌우하는 장치입니다. CPU는 입출력 장치로부터 입력을 받으면 어떻게 해석하고 처리할 것인지를 판단하는 역할을 수행합니다. 이러한 역할을 수행하기 위해서 CPU는 제어 장치와 처리장치로 나뉘고, 그 처리장치는 레지스터와 연산장치로 구분할 수 있습니다.
제어장치(CU: Control Unit)는 컴퓨터 시스템의 작동을 통제 및 지시하는 장치로, IR 레지스터를 해석하여 제어신호를 발생시킵니다. 사람의 뇌가 모든 정신 기능과 신체를 제어하고 통제하는 것처럼, 제어 장치는 명령어를 순차적으로 실행하고, 계속해서 명령어 사이클 진행시키는 순서 제어와, 각 명령어를 실행하는 동작 제어의 기능을 수행합니다.
다음으로 연산 장치는 제어 신호에 의하여 동작이 결정되며, 모든 데이터 처리를 담당하고, 연산 수행 결과를 상태 레지스터에 저장합니다. 마지막으로 레지스터는 CPU 내부의 임시 기억장치로 기억장치 중 가장 속도가 빠르며, 제어용으로는 PC, IR, MAR, MBR이 있으며, 명령어 실행용으로는 데이터 레지슽, 주소 레지스터, 범용 레지스터가 존재합니다.
기억장치 (Memory)
기억장치(Memory)는 흔히 메모리의 크기를 말할때 언급되는 것으로 주기억장치와 보조기억장치로 나뉩니다. 주기억장치는 CPU와 on-line 연결되어 직접 접근하여 저장된 데이터를 꺼내 오고 넣을 수 있는 부분으로 ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory)로 구분됩니다. 보조기억장치는 CPU와 off-line 연결되어 있고, 플로피 디스크, 하드 디스크, 마그네틱 테이프, CD-ROM, 플래시 메모리, SSD(Solid State Drive)와 같이 CPU가 직접적으로 접근할 수 없는 기억장치입니다.
기억장치의 물리적인 특성을 보면 RAM은 기억장치의 전원을 제거하면, 저장된 내용이 없어지는 휘발성(volatile)을 가지고, ROM과 보조기억장치는 기억장치의 전원을 제거하더라도, 내용이 그대로 유지되는 비휘발성(nonvolatile)을 가집니다. 또한 RAM, 하드 디스크는 한번 기록된 내용을 지우고 다른 값으로 갱신할 수 있으나, ROM이나 CD-ROM의 경우는 한 번 기록된 내용을 지우거나 갱신이 불가능합니다.