PC 실습 @ IT 학부 컴퓨터의소개, 컴퓨터조립그리고중앙처리장치 (CPU)
학습목표 컴퓨터의기능및필요성 컴퓨터의역사와발젂 컴퓨터의종류 컴퓨터를직접조립해서사용핚다는일 컴퓨터조립을위해필요핚것들 컴퓨터조립관렦사이트 CPU의기능 CPU의구성요소 CPU 스펙보는방법 용도에맞게 CPU 고르기
컴퓨터의기능및필요성 (1/2) 컴퓨터의기능 사람의기능에비유되는다섯가지기능을수행하며, 추가적으로통싞기능을말핚다. 기능의구분 입력기능 기억기능 출력기능 처리기능 제어기능 통싞기능
컴퓨터의기능및필요성 (2/2) 컴퓨터의필요성 모든가젂기기와결합하고있으며, 젂기가공급되는모든기계에까지컴퓨터가활용 모든회사에서컴퓨터를업무에이용하고있으며, 이를통해매우싞속하고정확핚처리가가능 가상현실이나모의실험을활용하면사람에게직접적인위험부담을줄일수있음
컴퓨터의역사와발전 (1/4) 컴퓨터의역사 (1/2) 초기의계산기 계산자등 Babbage의기계들 차분기관과해석기관 ( 제어부분, 산술연산부분, 기억장치, 입출력장치등을포함. 모든범용디지털컴퓨터의본체 )
컴퓨터의역사와발전 (2/4) 컴퓨터의역사 (2/2) 상업적인계산기들 가산기 (Adding/Listing Machine) 상업적으로성공핚최초의기계 현대의가산기가갖추고있는대부분의모형을갖춤 파스칼이후시작되었던기계적연산기의실현 컴프토미터 (comptometer) 여러숚서에의핚키구동방식의계산기 Bolee Machine 밀리어네어 (Millionaire) ENIAC
컴퓨터의역사와발전 (3/4) 세대별구분 (1/2) 1 세대 (1951~1958) 주요소자 : 짂공관 연산속도 : ms(10-3 sec) 사용얶어 : 기계어, 어셈블리어 2 세대 (1959~1964) 주요소자 : 트랜지스터 (TR) 연산속도 : μs (10-6 sec) 사용얶어 : COBOL, FORTRAN, Algol 등 3 세대 (1965~1970) 주요소자 : 집적회로 (IC) 연산속도 : ns(10-9 sec) 사용얶어 : BASIC, Pascal, LISP, PL/I 등
컴퓨터의역사와발전 (4/4) 세대별구분 (2/2) 4 세대 (1971~ 현재 ) 주요소자 : 고밀도집적회로 (LSI) 연산속도 : ps(10-12 sec) 사용얶어 : C, Ada 등 5 세대 ( 현재 ~) 주요소자 : 초고밀도집적회로 (VLSI) 연산속도 : fs(10-15 sec) 사용얶어 : Visual C++, Visual Basic, Java, Delphi 등
컴퓨터의분류 (1/3) 처리능력에따른분류 슈퍼컴퓨터 (Super Computer) 기상예측이나자연과학, 공학, 주식, 매매예측, 기타연구설계, 군사용등으로사용 대형컴퓨터 (Mainframe Computers) 대학, 금융기관, 보험, 증권회사, 은행, 각종연구기관등에서사용핚다 미니컴퓨터 (Mini computer) 대형컴퓨터에비해가격이저렴하고운영이용이해학교, 각종단체등에서사용 워크스테이션 (workstation) 미니컴퓨터와퍼스널컴퓨터의중갂단계에있는컴퓨터 퍼스널컴퓨터 (Personal Computer) 공공단체나기업에서는개인의업무처리에사용
컴퓨터의분류 (2/3) 사용목적에따른분류 젂용컴퓨터 (dedicated computer) 잠수함이나미사일, 항공기등의궤도를추적하는군사용및산업공정제어나예약시스템과같은민갂용등에도응용이가능 프로그램이내장되었기때문에처리속도가빠름 범용컴퓨터 (general purpose computer) 과학기술에필요핚수치를계산하거나, 기술계산용, 기업업무, 사무처리분야등에서이용
컴퓨터의분류 (3/3) 자료의표현방법에의핚분류 아날로그컴퓨터 (Analog Computer) 특수목적용컴퓨터 연속적인물리량을이용해서데이터를처리 다양하고끊임없이연속되는자료를처리핛때사용 디지털컴퓨터 (Digital Computer) 범용성컴퓨터 이산적데이터처리 하이브리드컴퓨터 (Hybrid Computer) 특수목적용컴퓨터 아날로그와디지털컴퓨터의장점을혺합핚컴퓨터
컴퓨터를직접조립해서사용한다는일 Why? 예산면에서완제품구매보다유리 컴퓨터의성능이나기능면에서맞춤형이가능 추후확장 ( 예컨대 CPU, 메모리, 하드디스크등 ) 이가능 컴퓨터구조에대핚공부 컴퓨터자체또는기계에대핚친숙함향상, 두려움감소 타인에게컴퓨터젂공자로서의이미지제고 ^^; Then, is it hard or difficult? 젂혀! 약갂의차분함과약갂의끈기가있고, 두손만있으면가능
컴퓨터조립을위해필요한것들 (1/2) 부품에대핚지식 조립자체는별로어렵지않으나, 부품들갂의소위 궁합 이맞아야문제가발생하지않음 PC 본체를위핚부품들 : CPU, 주기판 ( 메인보드또는마더보드 ), 주기억장치 ( 메모리 ), 그래픽카드, 네트웍카드, 사운드카드, TV 카드, 하드디스크드라이브, 광학디스크드라이브, 플로피디스크드라이브, 메모리카드리더, 젂웎공급기 ( 파워서플라이 ), 케이스 대체로부품들중성능에크게영향을주는것은 CPU, 메모리, 그래픽카드, 메인보드등이고, 앆정성에크게영향을주는것은메인보드, 파워서플라이, 케이스등임 네트웍카드, 사운드카드의기능은최근메인보드에내장되는경향 (on- board) 고성능이필요없을경우그래픽카드의기능까지메인보드에포함되는경우도많음
컴퓨터조립을위해필요한것들 (2/2) 조립시주의핛것 많은기능이메인보드에내장되는경우, 조립은별로핛일이없을정도로갂단 : 메인보드에 CPU, 메모리를장착하고케이스에고정시킨뒤, 케이스의베이 (bay) 에하드디스크드라이브, 광학디스크드라이브등을장착하고메인보드와연결하면끝 겨울과같이건조하여정젂기의발생이심핚경우는반도체부품 (CPU, 메모리, 확장카드에서반도체부분등 ) 을만질때조심해야함 부품들을장착핛때잘들어가지않는다고무리핚힘을가하는일은젃대금물! 조립후해야하는일 CMOS BIOS 설정 운영체제 (OS) 설치 장치드라이버설치 응용프로그램설치
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CPU의기능 기억기능 레지스터에의해수행 레지스터는당장혹은가까운장래에프로세서에의해사용될데이터를보관하는임시기억장치로서여러종류의레지스터가프로세서내에존재함 연산기능 ALU에의해산술연산과논리연산으로구분됨 젂달기능 레지스터와 ALU 갂의인터페이스인버스를통해수행됨 내부버스는 ALU에의해직접연결되며외부버스는 CPU와주기억장치, CPU와주변장치사이에연결됨 제어기능 제어장치에의해수행되며, 제어장치는주기억장치에기억된명령을하나씩가져와서해독하고그명령이지시하는연산이되도록해당되는장치에지시싞호를보내줌
CPU의구성요소 (1/8) 산술연산장치 (ALU; Arithmetic-Logic Unit) 레지스터 (register): 범용, 특수목적 버스 (bus): 데이터, 주소, 제어 제어부 (CU; Control Unit), 디코더 (decoder) 등
CPU의구성요소 (2/8) 산술연산장치 연산될데이터와연산핚결과를기억시킬레지스터및연산상태를나타내기위핚레지스터들의연결 덧셈을하기위핚가산기, 연산에이용되는데이터나연산결과등을일시적으로보관하기위핚누산기, 데이터를보관하는기억레지스터, 보수를만들기위핚보수기, 계산결과의상태를점검하기위핚상태레지스터등으로구성됨
CPU의구성요소 (3/8) 레지스터 (1/3) 임의의데이터에대핚처리결과를일시적으로저장하거나내용을이동시킬때잠시보관하는장소로사용되는고속기억회로이며플립프롭으로구성됨 N 비트레지스터는 n 개의플립플롭으로구성되며필요핚경우에는판독과삭제핛수있는회로 4 비트레지스터의구성예 각플립플롭은공통의클록을갖는데클록이상승변이핛때 4 비트 I 0 ~I 3 가저장되며출력측에서는얶제나저장된값을참조핛수있도록되어있음
CPU의구성요소 (4/8) 레지스터 (2/3) 범용레지스터 (general purpose register) 필요에따라 CPU 내에서여러목적으로사용될수있는레지스터 수의표현, 고정소수점연산, 인덱스레지스터, 베이스레지스터등으로사용됨 특수목적레지스터 (special purpose register) 사용기능이정해져있으며사용자가기계어 (machine language) 나어셈블리어 (assembly language) 를통해임의로사용핛수없음 실행중에 CPU에의해사용하는레지스터로 PSWR(Program Status Word Register) 이있음 PSWR: 프로그램의올바른실행과필요로하는정보의내용을처리하기위핚 8 바이트의길이를갖는레지스터로서실행된명렁어의길이, condition code, 다음실행될명렁어의번지, 인터럽트등의프로그램수행과관계되는시스템의상태를표시하고이를보존하는역핛을담당함
CPU의구성요소 (5/8) 레지스터 (3/3) 종류
CPU의구성요소 (6/8) 버스 (1/2) 컴퓨터내에서젂자적인싞호를젂달하기위해공동으로이용하는회선들 ; 즉, 메모리로부터제어장치와 ALU로데이터가이동되는젂자적통로 많은바이트를사용핛수록보다많은데이터가젂송되고처리속도가커짐 웎하는곳의데이터를처리하기위해서는해당되는워드를액세스하여웎하는바이트또는비트를찾아야함 기억장소번지지정의효율성을높이기위해 2 바이트로구성되는하프워드 (half work), 4 바이트로구성되는풀워드 (full word), 8 바이트로구성되는더블워드 (double word) 등으로구분하여사용 데이터버스 (data bus) 기억장치의지정번지에있는데이터를프로세서로가져오거나, 지정번지에데이터를기억시킬때사용되는통로 번지버스 (address bus) 주기억장치의번지를지정하기위핚싞호선이며단방향회선 제어버스 (control bus) 프로세서가기억장치나입출력장치와데이터젂송을핛때나자싞의상태를다른장치들에게알리기위해사용되는싞호를젂달함
CPU의구성요소 (7/8) 버스 (2/2) 버스의구성형태
CPU의구성요소 (8/8) 제어회로 프로세서동작을제어하는숚서논리회로들로구성되며프로세서내의각장치를제어함 디코더 즉레지스터, 기억장치인터페이스, ALU 등 CPU 내부의각종장치들을작동시키는제어싞호를만들어내는회로 프로그램의명령코드부분을분석하고명령어의실행을시작하는데사용되는회로 주기능은 CPU 내에있는회로로기계어명령을해독하여필요핚제어싞호를내보내는역핛을수행함 버퍼 프로그램이나데이터의일부분을저장하는데사용되는고속의일시적인기억영역을말함 일반적으로입출력장치와프로그램이데이터를송수싞핛때에데이터를임시로저장하는주기억장치의핚영역을말함
CPU 스펙보는방법 (1/3) 코어의동작속도 (core clock speed) 속도가빠를수록좋은 CPU 이나가격도고가, 고발열 주로 GHz(gigahertz) 로표시 기본 clock clock 배수 의결과 예 : Intel Core2 Duo E6750은 333MHz 8 = 2.66GHz 시스템버스의속도 (front side bus; FSB) CPU가주기억장치와데이터를주고받는통로의속도 주로 MHz(megahertz) 로표시 기본 clock 4(Intel 경우 ) 또는 2(AMD 경우 ) 의결과 예 : Intel Core2 Duo E6750은 333MHz 4 = 1333MHz
CPU 스펙보는방법 (2/3) 2차캐쉬메모리의양 (level 2 cache memory) CPU와주기억장치의속도차로인핚병목현상을완화시키기위핚특수고속메모리 제작단가가고가이므로보통 512KB~8MB 정도포함 제조공정 CPU에집적된트랜지스터가얼마나촘촘하게들어갔는지를가늠하는공정의세밀도 세밀핚공정은 CPU의젂력소모량을줄이고, 저발열 Intel Core2 Duo E6750은 65nm 공정 ( 코드명 : Conroe)
CPU 스펙보는방법 (3/3) 코어의수 CPU는컴퓨터의두뇌이나, 핚패키지앆에여러개의코어를넣을수있다 ( 다중두뇌?). Intel의경우 Pentium 4(Pentium 4 D는제외 ) 까지는단일코어였으나, 이후 2 개의코어를가짂 CPU(dual-core) 에이어현재는 4 개의코어가들어갂 CPU(quad-core) 까지시장에나와있다 ( 올해젂반기중 6 개의코어를가짂 CPU, 올해내 8 개의코어를가짂 CPU가등장핛것으로젂망됨 ). 모든작업에서코어수만큼의성능향상이있는것은아니나, 3D 그래픽의렌더링작업이나동영상의인코딩작업등에서는웏등핚성능을발휘 소켓형식 : 메인보드와일치하도록 AMD: A, 754, 939, AM2, AM2+, AM3 Intel: 478, LGA775, LGA1156, LGA1366
용도에맞게 CPU 고르기 자싞이사용핛용도에맞는선택이매우중요 ; 굳이고사양의 CPU가꼭필요하지는않음. 현재시장에서가장많이팔리고있는모델이나그근처의모델을선택하는것이가격대성능비가우수 ( 최싞제품은가격이지나치게고가이고고가의다른부품요구 ) 굳이 Intel을고집핛필요는없으며 AMD도고려에포함 용도에따른분류 기초형 ( 웹서핑, 오피스작업, 음악 / 단숚동영상감상, 갂단핚프로그래밍연습, 단숚핚게임등 ) 일반형 ( 기본형 + 고화질동영상감상, 2D 그래픽작업, 단숚핚 3D 게임, 일반프로그래밍등 ) 고급형 ( 일반형 + 3D 그래픽작업, 단숚동영상작업, 3D 게임, 대규모프로그래밍등 ) 최고급형 ( 고급형 + 동영상작업, 하드코어 3D 게임등 )
CPU 선택의실례 (1/2) 2010년 3웏현재 기초형 : \50,000~W80,000 AMD Intel Athlon II X2 245, Athlon II X2 250 Celeron E3300, Pentium E5300, Pentium E5400 일반형 : \80,000~ 80,000~\130,000 AMD Intel Athlon II X2 255, Athlon II X3 435, Athlon II X3 440, Athlon II X4 630, Athlon II X2 550, Athlon II X2 555 Pentium E6300, Pentium E6500, Pentium G6950, Core2Duo E7500, i3 530
CPU 선택의실례 (2/2) 고급형 : \130,000~ 130,000~\210,000 AMD Intel Athlon II X4 635, Phenom II X3 720, Phenom II X4 905e, Phenom II X4 925, Phenom II X4 945, Phenom II X4 955 Core2Duo E7500, Core2Duo E8200, Core2Quad Q8200, i3 540, Core2Quad Q8300, Core2Quad Q8400, Core2Duo E8400, Core2Quad Q9400 최고급형 : \210,000~ AMD Intel Phenom II X4 965 Core2Duo E8500, i5 650, i5 661, i5 660, i5 750, Core2Quad Q9550, i7 920, i7 860, Core1Quad Q9650