Computer Science - 컴퓨터 시스템 / 폰노이만 구조
💻 컴퓨터 과학(Computer Science)이란?
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🔗 Computer science is the study of computers and computational systems. It is a broad field which includes everything from the algorithms that make up software to how software interacts with hardware to how well software is developed and designed.
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데이터의 획득, 표현, 처리, 저장, 통신, 접근을 위한 방법들의 실행 가능성, 구조화, 표현, 기계화에 관련된 내용을 다루는 학문
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컴퓨터 자체, 데이터, 프로그램, 알고리즘 분야의 연구를 통해 효율적인 데이터 처리를 위한 기술과 방법을 제공하는 분야
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컴퓨터를 활용한 문제 해결에 대한 학문
💻컴퓨터💻 ?
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입력받은 데이터를 일련의 명령 집합(프로그램)에 따라 처리, 출력하는 기계
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컴퓨터의 장점 : 신속한 데이터 처리 / 계산 결과의 정확성 / 프로그램 지시에 따라 자동 처리 / 대용량 데이터 저장, 처리 가능
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컴퓨터를 사용하는 근본적인 목적 = 주어진 데이터를 신속하고 정확하게 처리해 얻어진 결과를 의사결정에 유용하게 활용하기 위함
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💻 컴퓨터 시스템
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하드웨어, 소프트웨어, 데이터, 사용자라는 요소를 모두 갖추어야 하나의 완전한 컴퓨터 시스템이라 할 수 있음
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하드웨어
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컴퓨터를 구성하고 있는 물리적인 기계장치, 즉 우리가 보고 만질 수 있는 모든 기계적인 부분
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데이터 처리를 위한 기능을 수행하며, 폰 노이만 모델에서 제시한 4개의 서브시스템이 하드웨어의 일반적인 핵심 장치에 해당
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기억장치(memory) : 데이터의 처리를 담당하는 장소로, 주기억장치와 보조기억장치로 구분
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산술논리연산장치(ALU; Arithmetic and Logic Unit) : 데이터에 대한 산술연산 및 논리연산의 수행을 통해 직접적인 데이터 처리가 이루어지는 장치
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제어장치(CU; Control Unit) : 컴퓨터의 다른 장치들의 동작을 제어하는 기능
- 산술논리연산장치 + 제어장치 = 중앙처리장치(CPU; Central Processing Unit)
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입출력장치(Input-Output Unit) : 외부로부터 프로그램과 데이터를 받아들이기 위한 장치 (ex: 키보드, 마우스, 모니터, 보조기억장치(디스크,..), …)
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소프트웨어
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시스템 소프트웨어 : 컴퓨터 자체의 작업 관리와 특정 기능 수행을 통해 컴퓨터의 전체적인 운영을 담당하는 것 (ex: 운영체제, 컴파일러, …)
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응용 소프트웨어 : 사용자가 요구하는 작업을 직접적으로 수행하는 프로그램, 일반적인 컴퓨터 사용자가 이용하는 프로그램
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💻 폰 노이만 구조(Von Neumann Architecture)
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폰 노이만이 구안한 컴퓨터의 내부 구조와 처리 과정을 정의한 모델로, 오늘날의 모든 컴퓨터는 폰 노이만 모델에 기반을 두고 있음
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내장 프로그램 방식 > 실행될 프로그램은 메모리에 저자오디어야 한다는 개념을 제안 (이전 : 데이터만 메모리에 저장, 프로그램은 컴퓨터 외부에 표현)
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프로그램과 데이터가 같은 메모리에 저장 => 프로그램과 데이터가 같은 비트 패턴 형식으로 메모리에 표현됨을 암묵적으로 내포
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명령과 데이터는 같은 신호 버스와 메모리 사용 > 동시 접근 불가능
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컴퓨터는 유한개의 미리 정의된 명령어 집합을 갖고 있으며, 이 명령어들의 조합으로 원하는 프로그램을 구성
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프로그램 내장 방식 컴퓨터(stored program computer)에서 CPU는 메모리에 저장된 명령어를 순차적으로 실행 : 인출(fetch, 메인메모리로부터 명령어 인출) → 해석(decode) → 실행(execute)