컴퓨터의 구성요소 - 주기억장치

상상해 봅시다, 우리가 컴퓨터라는 거대한 도시를 탐험하고 있다고요. 이 도시에는 "주기억장치"라는 중요한 건물이 있어요. 이 건물은 마치 도서관처럼 많은 책과 정보가 저장되어 있는 곳이죠. 그리고 이 도서관은 "중앙처리장치"라는 시청 건물과 항상 연결되어 있어서, 시청에서 필요할 때마다 쉽게 정보를 가져올 수 있어요.

 

중앙처리장치와 주기억장치의 연결

중앙처리장치는 마법의 열쇠와 같아요. 이 열쇠로 도서관의 문을 열고 필요한 책(프로그램과 데이터)을 꺼내죠. 중앙처리장치와 주기억장치 사이에는 세 가지 중요한 길이 있어요:

1. 주소선 : 이 길은 특정한 책의 위치를 알려주는 주소판 같아요. 주소선이 n비트일 때, 기억장치 도서관에는 2^n개의 서가가 있어요. 이 주소선을 통해 중앙처리장치는 어떤 서가에서 책을 가져올지 정할 수 있어요.
2. 데이터선 : 이 길은 책을 나르는 트럭과 같아요. 데이터선이 k비트라면, 한 번에 k비트의 정보를 운반할 수 있어요. 보통 k는 8의 배수인데, 이는 정보를 효율적으로 나르기 위함이에요.
3. 제어선 : 이 길은 도서관의 입구에서 일하는 경비원처럼, 읽기와 쓰기 제어신호를 통해 책을 꺼낼지, 새 책을 넣을지 결정해요. 읽기 신호가 활성화되면, 주소선에서 지정한 책을 데이터선을 통해 가져오고, 쓰기 신호가 활성화되면 새 정보를 책에 저장해요.

기억장치의 내부구조

 

중앙처리장치의 두 가지 작업

중앙처리장치는 주기억장치와 함께 두 가지 중요한 작업을 해요:

• 적재(load) : 이 작업에서는 주기억장치의 책(데이터)를 읽어와 중앙처리장치의 작은 서랍(레지스터)로 가져옵니다. 이 과정에서 주소선에 주기억장치의 특정 주소가 지정되고, 읽기 제어신호가 활성화돼요.
• 저장(store) : 이 작업에서는 중앙처리장치의 서랍(레지스터)에 있는 데이터를 주기억장치의 책에 기록해요. 이때도 주소선에는 주기억장치 주소가 지정되고, 데이터선에는 저장될 데이터 값이 실리며, 쓰기 제어신호가 활성화됩니다.

신호 전달

중앙처리장치는 '명령어 사이클'을 통해 이 작업들을 수행해요. 이 사이클은 '인출 단계'와 '실행 단계'로 구성되어 있어요:

• 인출 단계에서는 주기억장치에서 필요한 명령어를 가져와요. 이때 사용되는 두 가지 중요한 도구가 있어요:
  • 프로그램 카운터(PC) : 다음에 읽을 명령어가 있는 위치를 알려주는 주소판이에요.
  • 명령어 레지스터(IR) : 방금 가져온 명령어를 임시로 저장하는 작은 서랍이죠.
• 실행 단계에서는 인출한 명령어를 해독하고 실행해요. 이 단계에서 중앙처리장치는 명령어를 해독하는 제어장치와 명령어를 실행하는 처리장치를 사용해요.

이 모든 과정을 통해 컴퓨터는 우리가 요청한 작업을 빠르고 정확하게 처리할 수 있어요. 마치 마법사가 주문을 외워 물건을 움직이듯, 컴퓨터는 이 복잡한 과정을 통해 데이터를 움직이고, 우리의 요청에 응답해요.