[CS스터디]면접을 위한 CS 전공지식 노트 #11

 

✅3.1.2 컴퓨터의 요소

컴퓨터? CPU, DMA 먼트롤러, 메모리, 타이머, 디바이스 컨트롤러 등으로 이뤄진 것

 

 

  CPU(Central Processing Unit)

산술논리연산장치/ 제어장치/ 레지스터로 구성된 컴퓨터 장치 

인터럽트에 의해 단순히 메모리에 존재하는 명령어를 해석해 실행하는 일꾼

 

 

  제어장치(CU, Control Unit)

프로세스 조작을 지시하는 CPU의 한 부품

입출력장치 간 통신을 제어하고 명령어들을 읽고 해석하며 데이터 처리를 위한 순서를 결정

 

  레지스터(Register)

CPU 안에 있는 매우 빠른 임시기억장치

CPU와 직접 연결되어 연산 속도가 메모리보다 수십 배에서 수백 배까지 빠르다.

CPU는 자체적으로 데이터를 저장할 방법이 없어 레지스터를 거쳐 데이터를 전달한다

 

  산술논리연산장치(ALU, Arithmetic Logic Unit)

덧셈, 뺄셈 같은 두 숫자의 산술 연산과 배타적 논리합, 논리곱 같은 논리 연산을 계산하는 디지털 회로

 

✅ CPU의 연산 장치 

1. 메모리에 계산할 값을 로드한다. 또한, 레지스터에도 로드한다

2. 제어장치가 레지스터에 있는 값을 계산하도록 산술논리연산장치에 명령한다.

3. 제어장치가 계산된 값을 다시 '레지스터에서 메모리로' 계산한 값을 저장한다.

 

  인터럽트

어떤 신호가 들어왔을 때 CPU를 잠깐 정지시키는 것

키보드,마우스 등 IO 디바이스로 인한 인터럽트, 0으로 숫자를 나누는 산술 연산에서의 인터럽트, 프로세스 오류 등으로 발생한다.인터럽트 발생 시 인터럽트 핸들러 함수가 모인 인터럽트 벡터로 가서 인터럽트 핸들러 함수가 실행된다.

 

인트럽트 간의 우선순위에 따라 실행되며, 하드웨어 인터럽트, 소프트웨어 인터럽트 두 가지로 나뉜다.

 

  인터럽트 핸들러 함수

인터럽트 발생 시, 핸들링하기 위한 함수, 커널 내부의 IRQ를 통해 호출되며 request_irq()를 통해 인터럽트 핸들러 함수를 등록 가능

 

 

  하드웨어 인터럽트

키보드, 마우스 등의 IO 디바이스에서 발생하는 인터럽트 

인터럽트 라인이 설계된 후 순차적인 인터럽트 실행을 중지하고 운영체제에 시스템콜을 요청해 원하는 디바이스로 향해 디바이스에 있는 작은 로컬 버퍼에 접근해 일을 수행한다.

 

  소프트웨어 인터럽트

트랩(trap)이라고도 한다.

프로세스 오류 등으로 프로세스가 시스템콜을 호출할 때 발동한다

 

 

✅ DMA 컨트롤러

I/O 디바이스가 메모리에 직접 접근할 수 있도록 하는 하드웨어 장치

CPU에만 많은 인터럽트 요청이 들어오기에 CPU 부하를 막아주며 CPU의 일을 부담하는 보조 일꾼이다.

하나의 작업을 CPU와 DMA 컨트롤러가 동시에 하는 것을 방지한다.

 

  메모리

전자회로에서 데이터나 상태, 명령어 등을 기록하는 장치

일반적으로 RAM(Random Access Memory)를 일컬어 메모리라고 한다.

CPU는 계산, 메모리는 기억이라고 생각하자.

 

공장에 비유한다면 CPU는 일꾼, 메모리는 작업장, 작업장의 크기= 메모리의 크기라고 이해하면 쉽다.

작업장이 클수록 물건을 많이 갖다두고 많은 일을 할 수 있듯이 메모리가 크면 클수록 많은 일을 동시에 할 수 있다. 

 

  타이머

몇 초 안에 작업이 끝나야 한다는 것을 정해 특정 프로그램에 시간 제한을 다는 역할

시간이 많이 걸리는 프로그램에 제한을 걸기 위해 존재한다

 

  디바이스 컨트롤러

컴퓨터와 연결된 IO 디바이스들의 작은 CPU