하드웨어

하드웨어(Hardware)는 컴퓨터 시스템이 작동하는 데 필요한 물리적 구성 요소이다. 반대되는 용어로 소프트웨어(Software)가 있다. 하드웨어에는 중앙처리장치(CPU), 모니터, 자판, 컴퓨터 기억장치, 사운드 카드, 그래픽카드, 메인보드 등이 있다.

개요

하드웨어는 연산, 기억, 입력, 출력, 제어의 다섯 가지 기능을 구현한다. 그리고 하드웨어에는 중앙처리장치, 기억장치, 입출력장치로 구성되고, 각 장치는 시스템 버스로 연결되어 있다.

중앙처리장치

Central Processing Unit의 약자로 CPU라고 한다. 중앙처리장치는 컴퓨터의 두뇌 역할을 한다. 중앙에서 사용자들이 입력한 명령어를 해석하고, 연산한 수 그 결과를 제어하는 역할을 한다. 주기억장치에서 프로그램 명령어와 데이터를 읽어 처리하고 명령어의 수행순서를 제어한다. 비교와 연산을 담당하는 산술논리연산장치(ALU)와 명령어의 해석과 실행을 담당하는 제어장치, 그리고 속도가 빠른 데이터 기억장소인 레지스터로 구성된다.

산술논리연산장치

두 숫자의 산술연산과 논리연산을 계산하는 디지털 회로이다. 산술연산에서는 덧셈과 뺄셈과 같은 사칙연산을, 논리연산에서는 AND, OR 또는 Shift와 같은 연산이 이루어진다.

제어장치

주기억장치에 저장되어있는 프로그램의 명령어를 해석하고, 다른 장치들에게 명령의 의미에 따라 동작을 지시하여 실행할 수 있게 통제하고 관리한다.

레지스터

용도에 따라 전용 레지스터와 범용 레지스터로 구분되고, 사용 용도에 따라 사용자 가시 레지스터(user-visible), 사용자 불가시 레지스터(user-invisible)로 구분할 수 있다. 저장하는 정보의 종류에 따라 데이터 레지스터, 주소 레지스터, 상태 레지스터로 나뉜다.

사용자 가시 레지스터

• 데이터 레지스터: 함수 연산에 필요한 데이터를 저장하고, 문자나 값 등을 저장하므로 산술연산이나 논리연산에 사용한다. 연산 결과로 플래그 값을 저장한다.
• 주소 레지스터: 유효 주소를 계산하는데 필요한 주소 일부분을 저장한다.

기준 주소 레지스터는 프로그램을 실행할 때 사용하는 기준 주소값을 저장한다. 인덱스 레지스터는 유효 주소를 계산하는 데 사용하는 주소 정보를 저장한다. 스택 포인터 레지스터는 메모리에 프로세서 스택을 구현하는 데 사용한다. 보통 반환 주소나 프로세서 상태 정보, 서브루틴의 임시변수를 저장한다.

사용자 불가시 레지스터

• 프로그램 카운터(PC): 다음 실행할 명령어의 주소를 보관하는 레지스터이다. 실행할 명령어를 메모리에서 읽으면 명령어의 길이만큼 증가하여 다음 명령어를 가리킨다.
• 명령어 레지스터(IR): 현재 실행하는 명령어를 보관하는 레지스터이다.
• 누산기(ACC): 데이터를 일시적으로 저장하는 레지스터이다.
• 메모리 주소 레지스터(MAR): 프로세서가 참조하려는 데이터의 주소를 명시하여 메모리에 접근하는 버퍼 레지스터이다.
• 메모리 버퍼 레지스터(MBR): 프로세서가 메모리에서 읽거나 메모리에 저장할 데이터 자체를 보관하는 버퍼 레지스터이다. 메모리 데이터 레지스터(MDR)라고도 한다.

그 외

• 전용 레지스터: 범용적으로 사용될 수 있는 레지스터이다.
• 범용 레지스터: 특수한 목적으로 사용하는 레지스터이다.
• 상태 레지스터: 연산 결과의 상태를 알려주는 플래그 비트가 모인 레지스터이다.

같이 보기

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