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1 2005 2005겨울학기 겨울학기 문양세 문양세 컴퓨터과학과 컴퓨터과학과 강원대학교 강원대학교 자연과학대학 자연과학대학 컴퓨터 컴퓨터 개론 개론 및 실습 실습 (Introduction to Computers) (Introduction to Computers) 데이터 데이터 처리 처리 원리 원리 (Processing Data) (Processing Data) Page 2 Introduction to Computers by Yang-Sae Moon In this chapter In this chapter … 컴퓨터가 다루는 데이터가 어떻게 처리되어 사람이 정보로서 인식할 수 있는지, 정보의 표현 방법과 처리 방법에는 어떠한 것이 있는지 학습 한다. 입력 장치의 종류 데이터 표현 방법 데이터 처리 방법 • PC에서 사용되는 CPU Processing Data

데이터 처리 원리 (Processing Data)

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Page 1: 데이터 처리 원리 (Processing Data)

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20052005년년 겨울학기겨울학기

문양세문양세

컴퓨터과학과컴퓨터과학과

강원대학교강원대학교 자연과학대학자연과학대학

컴퓨터컴퓨터 개론개론 및및 실습실습 (Introduction to Computers)(Introduction to Computers)

데이터데이터 처리처리 원리원리

(Processing Data)(Processing Data)

Page 2Introduction to Computers

by Yang-Sae Moon

In this chapter In this chapter ……

컴퓨터가 다루는 데이터가

어떻게 처리되어 사람이 정보로서 인식할 수 있는지,

정보의 표현 방법과 처리 방법에는 어떠한 것이 있는지 학습

한다.

입력 장치의 종류

• 데이터 표현 방법

• 데이터 처리 방법

• PC에서 사용되는 CPU

Processing Data

Page 2: 데이터 처리 원리 (Processing Data)

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Page 3Introduction to Computers

by Yang-Sae Moon

We are now on We are now on ……

데이터 표현 방법

데이터 처리 방법

PC에서 사용되는 CPU

Processing Data

Page 4Introduction to Computers

by Yang-Sae Moon

컴퓨터는컴퓨터는 무엇을무엇을 다루나다루나??

컴퓨터에게 모든 것은 수치이다.

• 숫자도, 글자와 구두점도 수치이다.

• 사운드나 그림도 수치이다.

• 사람에게는 “Here are some words.”가 문장으로 보이나, 컴퓨터 내부에서

이 문장은 단순히 0과 1의 나열에 해

당한다.

Processing Data

Page 3: 데이터 처리 원리 (Processing Data)

3

Page 5Introduction to Computers

by Yang-Sae Moon

1010진수진수 체계체계

수치를 표현하기 위해서 사람은 기수(base)가 10인 10진수

체계를 사용한다. 왜?

디지트(digit): 10진수 체계를 구성하는 수치의 각 기호

0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9

Processing Data

Page 6Introduction to Computers

by Yang-Sae Moon

22진수진수 체계체계 (1/2)(1/2)

컴퓨터에서의 처리(processing)는 On과 Off의 두 가지 상태

를 나타내는 전기적 스위치인 트랜지스터에 의해 수행된다.

데이터는 0과 1의 이진수(binary number)의 연속으로 변환

된다.

• 즉, 숫자, 문장, 이미지 등의 모든 데이터들도 컴퓨터에게는 0과 1의나열로 표현된다.

트랜지스터가 On 상태이면 1, Off 상태이면 0을 나타낸다.

컴퓨터는 1초에 수 백만번의 On과 Off 상태를 바꿀 수 있음

Processing Data

Page 4: 데이터 처리 원리 (Processing Data)

4

Page 7Introduction to Computers

by Yang-Sae Moon

22진수진수 체계체계 (2/2)(2/2)

컴퓨터에서는 이진수 체계(binary number system)를 사용하여 데이터

를 표현한다.

이진수 체계도 십진수 체계와 유사

하나 사용하는 기호가 10개가 아니

라 단 두 개(0, 1)이다.

Processing Data

F111115

E111014

D110113

C110012

B101111

1010

1001

1000

0111

0110

0101

0100

0011

0010

0001

0000

2진수

00

11

33

22

A

9

8

7

6

5

4

16진수

4

5

10

9

8

7

6

10진수

Page 8Introduction to Computers

by Yang-Sae Moon

비트와비트와 바이트바이트 (1/2)(1/2)

스위치 하나가 나타내난 값 하나를 비트(bit :binary digit)라부르며, 컴퓨터가 처리하는 데이터의 최소 단위이다.

비트는 “1” 또는 “0”의 값을 가진다.

의미 있는 정보 표현을 위하여, 여러 비트의 결합이 필요하

다. 특히, 문자/숫자를 표현하기 위해서 바이트가 사용된다.

• 8 비트가 모여 바이트(byte)를 형성한다. 일반적으로 한 바이트는 영

문자 및 숫자를 하나를 저장한다.

• 1 바이트는 256가지의 다른 기호나 문자를 표현할 수 있다. 왜?

Processing Data

Page 5: 데이터 처리 원리 (Processing Data)

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Page 9Introduction to Computers

by Yang-Sae Moon

비트와비트와 바이트바이트 (2/2)(2/2)Processing Data

1 0 1 1 0 0 1 01 0 0 1 0 0 1 01 0 0 1 0 0 1 11 1 1 1 1 1 1 1

Page 10Introduction to Computers

by Yang-Sae Moon

텍스트텍스트 코드코드

텍스트 코드 체계?사람이 사용하는 문자나 숫자를 이진수로 나타내기 위해 사

용하는 코드 체계이다.

대표적 코드 체계

• EBCDIC(Extended Binary Coded Decimal Interchange Code):IBM에서 채택한 초기 코드 체계로 8 비트 코드를 사용하나, 현재는 거

의 사용되지 않는다.

• ASCII(American Standard Code for Information Interchange):거의 표준으로 사용되는 코드 체계로서, 각 문자는 8비트(1 바이트)로구성되어 256개의 문자를 나타낸다. 256개 중에서 128개(7비트)는 문

자를 나머지 128개(7 비트)는 특수문자를 나타낸다.

• 유니코드(Unicode): 만국 문자 표준으로 각 문자는 16 비트(2 바이트)로 구성된다. 영어를 포함한 다국어(한글 포함) 표현이 가능하다.

Processing Data

Page 6: 데이터 처리 원리 (Processing Data)

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Page 11Introduction to Computers

by Yang-Sae Moon

아스키아스키 코드코드 테이블테이블Processing Data

Page 12Introduction to Computers

by Yang-Sae Moon

We are now on We are now on ……

데이터 표현 방법

데이터 처리 방법

PC에서 사용되는 CPU

Processing Data

Page 7: 데이터 처리 원리 (Processing Data)

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Page 13Introduction to Computers

by Yang-Sae Moon

컴퓨터가컴퓨터가 데이터를데이터를 처리하는처리하는 방법방법

컴퓨터에서의 데이터 처리는 기본적으로 CPU(CentralProcessing Unit)와 메모리(Memory)에서 이루어진다.

CPU와 메모리는 마더보드 상에 설치된다.

Processing Data

Page 14Introduction to Computers

by Yang-Sae Moon

CPU CPU 개요개요 (1/2)(1/2)

CPU는 컴퓨터의 두뇌이며, 데이터가 조작(manipulation)되는 장소이다.

대형 컴퓨터에는 여러 CPU가 있기도 하나, PC나 소형 컴퓨

터에서는 하나의 CPU가 있다.

CPU는 통상 마이크로프로세서(microprocessor)라고도 한다.

CPU의 내부 구성

• 제어 장치(Control Unit)

• 산술 논리 연산장치 (Arithmetic Logic Unit)

Processing Data

Page 8: 데이터 처리 원리 (Processing Data)

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Page 15Introduction to Computers

by Yang-Sae Moon

CPU CPU 개요개요 (2/2)(2/2)Processing Data

2 CPU 장착 가능한 마더보드

Page 16Introduction to Computers

by Yang-Sae Moon

제어제어 장치장치 (1/3)(1/3)

컴퓨터의 논리적인 중추역할을 한다.

처리를 위해 필요한 명령(instruction)을 수행하는 회로들로

구성된다.

• 명령의 예: Load, Store, Move, …

명령 집합(instruction set): CPU가 수행할 수 있는 모든 연산

들을 나타낸다.

명령 집합의 각 명령은 일련의 마이크로 코드(microcode)로표현된다.

• 마이크로 코드의 예: Load 1F00, Store 1F01, …

Processing Data

Page 9: 데이터 처리 원리 (Processing Data)

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Page 17Introduction to Computers

by Yang-Sae Moon

제어제어 장치장치 (2/3)(2/3)

명령(instruction)의 종류 (예제)

• 함수 연산 기능

ADD, AND, CPA, CPC, ROL, CLA, CLC, INC

• 전달 기능

LDA, STA(LD, ST)

• 제어 기능

JMP, JNA, JZA, JZC(SMA, SZA, SZC)

• 입출력 기능

INP, OUT

Processing Data

Page 18Introduction to Computers

by Yang-Sae Moon

제어제어 장치장치 (3/3)(3/3)

모든 데이터는 CPU의 제어 장치에 의해 통제된다.

Processing Data

Page 10: 데이터 처리 원리 (Processing Data)

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Page 19Introduction to Computers

by Yang-Sae Moon

산술산술 논리논리 연산장치연산장치

ALU(Arithmetic Logic Unit)이라고 부르며, 데이터에 대한 실

제적인 계산이 이루어진다.

산술 연산과 논리 연산을 수행한다.

• 산술 연산: +, -, *, /

• 논리 연산: =, !=, <, >, <=, >=, and, or, not

ALU는 여러 레지스터(register)를 액세스한다.

• 레지스터는 CPU에 의해 현재 처리되는 데이터를 저장하기 위해 CPU내에 직접 구성된 고속의 메모리이다.

• ALU에 의해 연산이 처리되기 위해서는 먼저 데이터가 레지스터에 적

재(load)되어야 한다.

Processing Data

Page 20Introduction to Computers

by Yang-Sae Moon

기계기계 사이클사이클 (Machine Cycle)(Machine Cycle)

CPU가 하나의 명령(instruction)을 처리하기 위해 수행하는

일련의 단계를 나타낸다.

기계 사이클은 더 작은 사이클인

• 명령 사이클(instruction cycle)과

• 실행 사이클(execution cycle)로 구성된다.

Processing Data

Page 11: 데이터 처리 원리 (Processing Data)

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Page 21Introduction to Computers

by Yang-Sae Moon

명령명령 사이클사이클 (Instruction Cycle)(Instruction Cycle)

수행할 명령이 무엇인지를 파악하는 단계이다.

명령 호출과 명령 해독 작업으로 구성된다.

1. 호출(fetching): 제어 장치가 메모리로부터 실행에 필요한 명

령이나 데이터를 가져오는 단계이다.

2. 해독(decoding): 명령이 실행되기 전에 CPU의 명령어 집합

중에 어떤 명령을 수행할지 결정하는 단계이다.

Processing Data

Page 22Introduction to Computers

by Yang-Sae Moon

실행실행 사이클사이클 (Execution Cycle)(Execution Cycle)Processing Data

해독된 명령을 실행하여 결과를 구성하는 단계이다.

명령 실행과 결과 저장 작업으로 구성된다.

3. 실행(executing): 명령을 마이크로 코드로 변환하여 차례로

수행한다. (실제, 덧셈, 뺄셈, 비교 등이 행해진다.)

4. 저장(storing): 실행이 끝난 명령의 결과 데이터를 다시 메모

리에 저장한다. (항시 필요한 작업은 아니다.)

Page 12: 데이터 처리 원리 (Processing Data)

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Page 23Introduction to Computers

by Yang-Sae Moon

사이클사이클??Processing Data

Memory

CPU

instructionor data register

1. Fetch

data4. Store 3. Execute

2. Decode

Page 24Introduction to Computers

by Yang-Sae Moon

CPU CPU 처리처리 능력능력

CPU 성능 측정 단위:MIPS: million instructions per second (초당 백만 명령)

더욱 빠른 명령의 실행을 위해 파이프라이닝(pipelining)이라

는 기술을 사용한다.

파이프라이닝: 한 명령의 기계 사이클이 완전히 끝나기 전에

다른 기계 사이클을 시작하는 기법으로, CPU 입장에서는 동

시에 여러 명령을 처리하는 효과를 가진다.

Processing Data

Page 13: 데이터 처리 원리 (Processing Data)

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Page 25Introduction to Computers

by Yang-Sae Moon

메모리메모리 개요개요

CPU 내의 레지스터를 사용해서 처리할 수 있는 데이터 양은

극히 제한적이다.

메모리는 사용 중인 프로그램과 데이터를 읽고 쓸 수 있는

(레지스터에 비해서) 방대한 공간이다.

CPU가 빠르게 데이터를 저장하고 검색할 수 있게 한다.

비소멸성(nonvolatile) 메모리: 전원이 꺼져도 데이터가 보관

되며, 영구적으로 저장이 가능하다.

소멸성(volatile) 메모리: 전원이 꺼지면 메모리 내용이 소멸

되며, 영구적으로 저장되지 않는다.

Processing Data

Page 26Introduction to Computers

by Yang-Sae Moon

메모리의메모리의 구분구분 (1/3)(1/3)

ROM (read-only memory)

• 판독 전용 메모리이며, 비소멸성 특징을 가진다.

• 항상 동일한 데이터를 저장한다. (데이터의 내용이 변경되지 않는다.)

• 컴퓨터의 시작 명령들의 집합인 부트 프로그램이 주로 저장된다.

RAM (random access memory)

• 임의 접근 메모리이며, 소멸성 특징을 가진다.

• 사용 중인 데이터와 프로그램을 저장한다.(데이터의 내용이 자주 변경된다.)

• 조그만 회로 기판 위에 여러 개의 칩으로 구성된다.

Processing Data

Page 14: 데이터 처리 원리 (Processing Data)

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Page 27Introduction to Computers

by Yang-Sae Moon

PC에서 CPU, ROM, RAM의 위치

Processing Data메모리의메모리의 구분구분 (2/3)(2/3)

RAM ROM

CPU

Page 28Introduction to Computers

by Yang-Sae Moon

CPU는 메모리 주소(memory address)라 불리는 유일한 숫자

를 사용하여 메모리의 특정 위치의 내용을 접근한다.

Processing Data메모리의메모리의 구분구분 (3/3)(3/3)

Page 15: 데이터 처리 원리 (Processing Data)

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Page 29Introduction to Computers

by Yang-Sae Moon

다양한다양한 종류의종류의 RAMRAM

DRAM (Dynamic RAM)

• 저장된 내용이 소멸되기 전에 재충전(refresh)되어야 한다. (1초에 여

러 번 재충전되어야 한다.)

• 표준 DRAM은 약 60 ns의 접근 시간을 지원하며, 가격이 저렴하다.

DRAM의 변형: SDRAM, Rambus DRAM, Double Data Rate SDRAM(DDR SRAM)

SRAM (Static RAM)

• DRAM보다 내용을 오래 유지하여, 자주 재충전하지 않아도 된다.

• 약 10 ns의 빠른 접근 시간을 지원하나, 가격이 비싸다.

플래시 메모리: 전원이 꺼져도 데이터를 유지하여(RAM과

ROM의 기능을 가짐) 카메라, 핸드폰 등에 사용된다.

Processing Data

Page 30Introduction to Computers

by Yang-Sae Moon

처리속도에처리속도에 영향을영향을 미치는미치는 요인요인

CPU와 메모리는 당연히 처리 속도에 영향을 미친다.

레지스터(register)

메모리와 컴퓨팅 능력

시스템 클럭 (system clock)

버스(bus)

캐시 메모리(cache memory)

Processing Data

Page 16: 데이터 처리 원리 (Processing Data)

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Page 31Introduction to Computers

by Yang-Sae Moon

레지스터레지스터 (Register)(Register)

CPU는 레지스터라 불리는 작은 메모리 영역을 가지고 있다.

레지스터에는 처리되어질 데이터와 프로그램 명령이 저장된

다. (data register와 instruction register로 구분되기도 함)

레지스터의 크기(워드 크기라 불림)는 컴퓨터가 한 번에 작

업할 수 있는 데이터의 양을 결정한다.

최근 대부분의 PC는 32 혹은 64-비트 레지스터를 가진다.우리가 통상 32비트 컴퓨터, 64비트 컴퓨터라고 하는데, 이는 레지스터 크기를 나타낸다.

레지스터 크기는 현재 64비트에서 128비트로 빠르게 증가하

고 있다.

Processing Data

Page 32Introduction to Computers

by Yang-Sae Moon

메모리와메모리와 컴퓨팅컴퓨팅 능력능력 (1/4)(1/4)

PC의 RAM 용량은 시스템의 성능에 직접적인 영향을 미친다.

PC의 RAM이 더 클수록 더 많은 프로그램과 데이터가 메모리

에 저장될 수 있다. (RAM(ns)은 디스크(ms)보다 훨씬 빠름)

PC가 프로그램을 수행하기에 충분한 메모리가 없으면 RAM과 디스크 간의 빈번한 스와핑(swapping)이 발생한다.

스와핑?디스크의 특정 영역을 가상 메모리로 사용하는 방법으로서,한정된 메모리 용량을 효율적으로 사용하는 방법이다.

Processing Data

Page 17: 데이터 처리 원리 (Processing Data)

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Page 33Introduction to Computers

by Yang-Sae Moon

메모리와메모리와 컴퓨팅컴퓨팅 능력능력 (2/4)(2/4)

Swapping operations

• Swap in: 필요한 프로그램 코드나 데이터를 디스크에서 메모리로 적

재(load)한다.

• Swap out: 메모리의 불필요한 내용을 디스크로 하적(unload)한다.

스와핑이 많아지면, 메모리와 디스크 사이의 I/O가 증가하여,결국 시스템의 성능이 저하된다.

Processing Data

Page 34Introduction to Computers

by Yang-Sae Moon

메모리와메모리와 컴퓨팅컴퓨팅 능력능력 (3/4)(3/4)Processing Data

Page 18: 데이터 처리 원리 (Processing Data)

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Page 35Introduction to Computers

by Yang-Sae Moon

메모리와메모리와 컴퓨팅컴퓨팅 능력능력 (4/4)(4/4)

메모리 칩의 종류: SIMM vs. DIMM (Fig. 4A.13 in p. 124)

SIMM(Single in-line Memory Module)

• PCB 기판의 한쪽 면만을 사용한다.

• 32비트 대역폭을 지원하는 70핀(혹은 8비트 대역폭을 가진 30핀) 모듈이 있다.

DIMM(Dual in-line Memory Module)

• PCB 기판의 양쪽 면 모두를 사용한다.

• 한쪽 면이 84핀으로 양쪽 168핀이며, 64비트 데이터 폭을 가진다.

Processing Data

Page 36Introduction to Computers

by Yang-Sae Moon

시스템시스템 클럭클럭 (System Clock)(System Clock)

컴퓨터는 시스템 클럭의 수정 진동을 사용하여 CPU의 연산

을 처리하는 시간을 조절한다.

클럭이 한번 똑딱거리는 동안 한 트랜지스터가 On 혹은 Off로 바뀌며, 이를 클럭 사이클이라 한다.

클럭 사이클(clock cycle)은 1초당 사이클의 수인 Hertz( Hz)로 측정한다.

• 예: 300 MHz의 클럭 속도를 갖는 컴퓨터는 시스템 클럭이 1초마다 3억번 똑딱거림을 의미한다.

• 일반적으로, 클럭이 더 빠를수록 1초 동안 더 많은 명령이 수행될 수

있다. (현재는 약 2.0GHz 정도의 클럭이 사용된다.)

Processing Data

Page 19: 데이터 처리 원리 (Processing Data)

19

Page 37Introduction to Computers

by Yang-Sae Moon

버스버스 (1/2)(1/2)

버스(bus)는 컴퓨터 내부 및 외부 장치들 간에 전송 경로를

의미하며, 이러한 버스를 통하여 데이터와 명령이 전송된다.

버스에는 시스템(내부) 버스와 확장(외부) 버스가 있으며, 시스템 버스는 다시 데이터 버스와 주소 버스로 구성 된다.

• 데이터 버스는 데이터를 전송하며, 버스 폭은 CPU와 다른 장치 간 전

송되는 비트의 개수를 결정한다. (Figure 4A.15 in p. 125)

• 주소 버스는 CPU와 RAM 사이를 연결하며, CPU가 RAM 보드에 메모리

주소를 전송하는데 사용된다.

주변 장치(키보드, 마우스, 모뎀, 프린터)들은 확장 버스

(extension bus)를 통하여 CPU와 연결된다.

Processing Data

Page 38Introduction to Computers

by Yang-Sae Moon

버스버스 (2/2)(2/2)Processing Data

Page 20: 데이터 처리 원리 (Processing Data)

20

Page 39Introduction to Computers

by Yang-Sae Moon

버스의버스의 종류종류 (1/2)(1/2)

ISA(Industrial Standard Architecture) 버스

• 16 비트 데이터 버스의 산업체 표준이다.

• 현재도 모뎀 등의 저속 장치를 컴퓨터에 장착할 때 사용된다.

Local Bus(지역버스)

• CPU에 빠른 장치를 부착하기 위해 개발되었다.

• 내부 시스템 버스이며, 여러 종류의 확장버스와 결합한다.

PCI(Peripheral Component Interconnect) 버스

• 인텔에서 설계한 지역버스의 일종이다.

• 오디오, 비디오 그래픽 등과 같은 새로운 데이터를 통합하기 위해 개

발되었다.

Processing Data

Page 40Introduction to Computers

by Yang-Sae Moon

버스의버스의 종류종류 (2/2)(2/2)

USB(Universal Serial Bus) 버스

• 빠른 데이터 전송과 함께 확장 슬롯과 확장보드의 필요성 제거하였다.

• 한 개의 포트에 127개의 외부 기기 연결이 가능하다.

Processing Data

Page 21: 데이터 처리 원리 (Processing Data)

21

Page 41Introduction to Computers

by Yang-Sae Moon

버스의버스의 성능성능

전통적으로 한번에 전송할 수 있는 비트의 개수로 측정한다.최근의 64비트 버스가 가장 빠르다.

또한, 데이터 전송률(data transfer rate)에 의해서도 측정될

수 있다.

• 초당 메가비트 (Mbps: megabits per second)

• 초다 메가바이트 (MBps: megabytes per second)

Processing Data

Page 42Introduction to Computers

by Yang-Sae Moon

캐시캐시 메모리메모리 (1/2)(1/2)

RAM은 (디스크에 비해서는 훨씬 빠르나) CPU보다는 속도가

느리기 때문에, 이러한 속도 차이로 CPU 성능이 저하된다.

캐시 메모리(cache memory)는 최근에 사용된 데이터나 명

령들을 저장하는 고속의 메모리이다.

캐시 메모리는 CPU의 메모리 액세스를 줄여, 궁극적으로 처

리 속도를 빠르게 한다.

캐시는 CPU에 직접 내장되거나 메인보드에 첨가될 수 있다.

• 레벨 1 캐시(L1 Cache): CPU에 내장된 캐시 (256KB ~ 1MB)

• 레벨 2 캐시(L2 Cache): 마더보드에 위치한 캐시 (512KB ~ 4MB)

캐시 용량은 컴퓨터 성능에 지대한 영향을 미친다.

Processing Data

Page 22: 데이터 처리 원리 (Processing Data)

22

Page 43Introduction to Computers

by Yang-Sae Moon

캐시캐시 메모리메모리 (2/2)(2/2)

캐시의 역할

Processing Data

Page 44Introduction to Computers

by Yang-Sae Moon

We are now on We are now on ……

데이터 표현 방법

데이터 처리 방법

PC에서 사용되는 CPU

Processing Data

Page 23: 데이터 처리 원리 (Processing Data)

23

Page 45Introduction to Computers

by Yang-Sae Moon

CPU (Central Processing Unit)CPU (Central Processing Unit)

컴퓨터의 주 처리 장치로서, 프로그램의 명령을 호출하고 실

행하며, 입출력 장치, 기억 장치 등을 관리한다.

프로세서의 크기는 줄고 있으나, 트랜지스터의 집적도는 더

욱 높아지고 있다.

PC용 마이크로 프로세서는 인텔, AMD, 모토로라 등의 업체

에서 생산하며, 독특한 계보를 형성하고 있다.

Processing Data

Page 46Introduction to Computers

by Yang-Sae Moon

Intel Processor (1/6)Intel Processor (1/6)

인텔 프로세서는 4004, 8008, 8086, 8088, 80286, 80386, 80486, Pentium 계열로 발전하였다.

이들은 인텔 프로세서는 통칭하여 80x86이라 부른다.

Pentium 프로세서에는 Pentium, Pentium Pro, Pentium MMX, Pentium II, Pentium III, Celeron, Xeon 등이 있다.

집적도

• 초기의 인텔 프로세서는 단지 수천 개의 트랜지스터만을 포함하였다.

• 최근의 Pentium 프로세서는 950만개 이상의 트랜지스터를 포함한다.

• 프로세서 별 트랜지스터 개수는 p. 135의 표 4B.1을 참조한다.

Itanium: 64 bit processor

Processing Data

Page 24: 데이터 처리 원리 (Processing Data)

24

Page 47Introduction to Computers

by Yang-Sae Moon

Intel Processor (2/6)Intel Processor (2/6)

4004, 8008, 8080, …

Processing Data

Page 48Introduction to Computers

by Yang-Sae Moon

Intel Processor (3/6)Intel Processor (3/6)

80386

Processing Data

Page 25: 데이터 처리 원리 (Processing Data)

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Page 49Introduction to Computers

by Yang-Sae Moon

Intel Processor (4/6)Intel Processor (4/6)

Pentium II, Pentium III processors

Processing Data

Page 50Introduction to Computers

by Yang-Sae Moon

Intel Processor (5/6)Intel Processor (5/6)

Pentium IV, Celeron processors

Processing Data

Page 26: 데이터 처리 원리 (Processing Data)

26

Page 51Introduction to Computers

by Yang-Sae Moon

Intel Processor (6/6)Intel Processor (6/6)

Zeon processors

Processing Data

Page 52Introduction to Computers

by Yang-Sae Moon

AMD Processor (1/3)AMD Processor (1/3)

AMD(Advanced Micro Devices)는 인텔의 가장 큰 경쟁자이다.

• 초기에는 1000달러 이하로 팔리는 저가 컴퓨터에서 주로 사용되는 저

급 프로세서 공급업체로 시작하였다.

• K6와 애슬론(Athlon) 계열의 프로세서를 출시하면서, 인텔의 여러 제

품들과 가격뿐 아니라 성능에서도 경쟁력을 가지게 되었다.

K6-III 프로세서로 600 MHz 벽을 깨드렸고, IBM 호환 컴퓨터

에서 “가장 빠른 프로세서”가 되기도 하였다.

프로세서 종류: …, K6, Athlon, Duron

Processing Data

Page 27: 데이터 처리 원리 (Processing Data)

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Page 53Introduction to Computers

by Yang-Sae Moon

AMD Processor (2/3)AMD Processor (2/3)

K5 & K6 processors

Processing Data

Page 54Introduction to Computers

by Yang-Sae Moon

Athlon & Duron processors

Processing DataAMD Processor (3/3)AMD Processor (3/3)

Page 28: 데이터 처리 원리 (Processing Data)

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Page 55Introduction to Computers

by Yang-Sae Moon

Motorola Processor (1/3)Motorola Processor (1/3)

Motorola는 애플의 매킨토시와 PowerPC 컴퓨터에서 사용되

는 프로세서를 생산한다.

PC 이외에 UNIX 기반 컴퓨터에서 많이 사용되며, 특수 전자

제품에도 많이 사용된다.

계보: 680x0과 PowerPC

Macintosh 프로세서는 IBM 호환 PC 프로세서와는 다른 구조

설계방식을 사용한다.Chip에서 시작하여, O/S 및 Application까지 모두 다름

G3와 G4 PowerPC 프로세서의 출시와 함께 Macintosh 컴퓨

터는 가격과 성능에서 새로운 표준을 확립하고 있다.

Processing Data

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Motorola Processor (2/3)Motorola Processor (2/3)

680x0 processors

Processing Data

Page 29: 데이터 처리 원리 (Processing Data)

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Motorola Processor (3/3)Motorola Processor (3/3)

PowerPC processors

Processing Data

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기타기타 ProcessorProcessor

Sparc ProcessorSun Microsystem의 워크스테이션 및 서버에서 사용된다.

MIPS ProcessorR4000 series를 기반으로 중대형 서버에서 사용되었다.

Alpha ProcessorCompaq의 Alpha Server에 널리 사용되었다.

Processing Data

Page 30: 데이터 처리 원리 (Processing Data)

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Page 59Introduction to Computers

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CISC(Complex Instruction Set Computing):

• 수백 개 수준의 많은 명령 집합을 지원하는 설계 방식 채택

복잡한 연산을 한번에 처리하는 복잡한 형태의 명령 지원

• 인텔의 80x86이나 모토로라의 680x0은 CISC 칩에 해당함

RISC(Reduced Instruction Set Computing):

• 수십 개 수준의 적은 명령 집합을 지원하는 설계 방식 채택

복잡한 연산은 간단한 명령을 반복하여 처리

• Sparc, MIPS, Alpha Chip 등에서 사용되며, PowerPC에서 채택됨

현재의 프로세서는 RISC 장점을 수용한 CISC 칩이 주를 이룸

Processing DataRISC vs. CISC (1/2)RISC vs. CISC (1/2)

Page 60Introduction to Computers

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RISC vs. CISC (2/2)RISC vs. CISC (2/2)

RISC 칩을 채택한 중대형 컴퓨터들

Processing Data

Page 31: 데이터 처리 원리 (Processing Data)

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병렬병렬 처리처리 (1/2)(1/2)

하나의 컴퓨터 시스템에 다수 개의 프로세서가 장착되는 구

조로, 여러 프로세서가 처리 작업을 공유한다.

하나의 프로세서를 사용하는 경우에 비하여 매우 향상된 성

능의 컴퓨터 시스템을 구성할 수 있다.

Processing Data

Page 62Introduction to Computers

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병렬병렬 처리처리 (2/2)(2/2)

SMP (Symmetric Multiprocessing):여러 개(수 개 ~ 수십 개)의 프로세서가 동일한 메모리 영역

을 사용하는 병렬 구조이다. (중대형 컴퓨터)

MMP (Massive Multiprocessing):많은 수(수 개 ~ 수천 개)의 프로세서가 각기 자신의 메모리

영역을 사용하는 병렬 구조이다. (대형 및 슈퍼 컴퓨터)

Processing Data

Page 32: 데이터 처리 원리 (Processing Data)

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Page 63Introduction to Computers

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프로세서프로세서 능력을능력을 다른다른 장치로장치로 확대확대

직렬 포트

병렬 포트

특수 확장 포트

Processing Data

Page 64Introduction to Computers

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직렬직렬 포트와포트와 병렬병렬 포트포트 (1/2)(1/2)

입출력을 위해 사용되는 외부 장치들은 컴퓨터 후면의 포트

(port)를 통하여 컴퓨터에 연결된다.

PC는 프린터, 마우스, 전화선, 마이크, 스피커, 그 외의 장치

등을 연결하기 위해 내장 포트를 가지고 있다.

대부분의 컴퓨터는 직렬 포트와 병렬 포트를 가진다.

• 직렬 포트(serial port)는 한번에 한 비트를 전송한다.(내부에 UART(Universal Asynchronous Receiver Transmitter)칩을 내

장한다,)

• 병렬 포트(parallel port)는 한번에 한 바이트를 전송한다.

Processing Data

Page 33: 데이터 처리 원리 (Processing Data)

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Page 65Introduction to Computers

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직렬직렬 포트와포트와 병렬병렬 포트포트 (2/2)(2/2)

직렬 포트: 바이트 단위 데이터를 일렬로 세워 비트로 전송한다.교재 p. 139의 그림 4B.8를 참조한다.

병렬 포트:바이트 단위 데이터를 한꺼번에 전송한다.교재 p. 139의 그림 4B.9를 참조한다.

일반적으로 병렬 포트의 전송 속도가 직렬 포트보다 빠르다.

그러나, 최근의 USB 등을 보면 단순한 형태의 직렬 방식이

병렬 방식보다 더 높은 성능을 낼 수도 있다.

Processing Data

Page 66Introduction to Computers

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특수특수 확장확장 포트포트 (1/2)(1/2)

SCSI(Small Computer System Interface)

• UNIX 컴퓨터 등에서 사용된 표준으로 하나의 포트에 여러 장치를 연

결시킬 수 있다.

• 데이지 체이닝(daisy chaining) 방식이라고도 한다.

Processing Data

Page 34: 데이터 처리 원리 (Processing Data)

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Page 67Introduction to Computers

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USB (Universal Serial Bus)

• IBM 호환 컴퓨터 및 매킨토시 시스템 등

의 모든 PC에서 표준으로 채택되고 있다.

• 하나의 USB 포트에 127개의 장치를 연결

할 수 있다.

IBM 1394 (FireWire)

• USB 표준과 마찬가지로 하나의 포트로

여러 장치를 연결할 수 있다.

• 비디오 장치와 대용량 데이터 장치를 연

결하는 표준이나, USB에 비하여 대중적

인기를 얻지 못할 것으로 예상된다.

Processing Data특수특수 확장확장 포트포트 (2/2)(2/2)

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확장확장 슬롯과슬롯과 확장확장 기판기판

PC에 외부 장치를 연결하기 위한 여분의 포트가 없으면, 확장 슬롯 중의 하나에 확장 기판을 설치하여 연결한다.

확장 기판은 새로운 장치에 대한 포트를 제공하여, 새로운

장치가 컴퓨터의 확장 버스를 통해 CPU와 연결된다.

카드(card), 어댑터(adapter), 기판(board)라고도 불린다.

Processing Data

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PC PC 카드카드

새로운 형태의 확장 카드로, 신용카드 크기의 작은 장치이다.

노트북 컴퓨터, 디지털 카메라 등의 소형 기기에서 확장 슬

롯 및 확장 카드을 대신하여 사용한다.

Processing Data

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플러그플러그 앤앤 플레이플레이 (Plug and Play)(Plug and Play)

PC에서 기존의 포트나 확장 슬롯에 하드웨어 설치를 용이하

게 하는 기술 표준이다.

운영체제가 자동적으로 새로운 장치를 인식하고, 필요한 드

라이버 프로그램을 찾아 설치해 준다.

파일 설치 요구 또는 시스템의 재가동의 필요성도 있으나,과거에 비해 장치의 설치가 훨씬 용이해 졌다.

Processing Data

Page 36: 데이터 처리 원리 (Processing Data)

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컴퓨터의컴퓨터의 다양한다양한 포트포트Processing Data