[컴퓨터구조] 컴퓨터 본체로 알아보는 컴퓨터 구조와 부팅 과정

CPU는 CPU쿨러 아래에 위치

 

본체 구성 요소

메인보드(마더보드)

• 마더보드(matherboard)라고도 불리며 주회로가 내장된 보드
• CPU나 램과 같은 시스템이 작동되기 위한 주요 부품 장착과 주변 장치를 연결할 수 있는 인터페이스를 제공하는 인쇄회로기판(PCB)을 의미
• 컴퓨터 전원 공급 장치로부터 전기를 받아 CPU, 칩셋, 메인 메모리, 확장 카드에 이를 내보내는 전원 커넥터 및 회로를 포함
• 여기위에 CPU, RAM등이 연결되어 작동한다.

중앙 처리 장치(CPU, 휘발성)

• 명령어의 해석과 자료의 연산, 비교 등의 처리를 제어하는 컴퓨터 시스템의 핵심 장치
• 다양한 입력 장치로부터 명령을 받아 처리한 후, 그 결과를 출력 장치로 보내는 일련의 과정을 제어하고 조정하는 일을 수행
• 제어장치, 연산장치, 레지스터 세 부분으로 구성됨
• 사람의 뇌와 같은 역할을 함 = 모든 컴퓨터의 작동 과정은 CPU의 제어를 받아야만 이루어질 수 있음

주기억장치(메모리) - RAM(휘발성), ROM(비휘발성)

• 컴퓨터 내부에서 현재 CPU가 처리하고 있는 내용을 저장하고 있는 기억장치
• 대표적으로 ROM과 RAM으로 나누어진다
• 오직 기억된 정보만 읽을 수 있는 ROM과 휘발성 메모리인 RAM의 특성 때문에 데이터를 읽는 속도가 보조기억장치에 비해 상대적으로 빠름

1) ROM(Read Only Memory)

• 전원이 끊어져도 기록된 데이터들이 소멸되지 않는 비휘발성 메모리
• 오직 기억된 데이터를 읽기만 가능한 장치
• 시스템에 기억시키고 변화시키면 안 되는 BIOS와 같은 주요 데이터가 저장됨

2) RAM(Random Access Memory)

• 읽고 쓰기가 가능
• 응용 프로그램, 운영체제 등을 불러와 CPU가 작업할 수 있도록 하는 기억장치
• 임의 접근이 가능한 메모리
• 전원을 끄면 데이터가 사라지는 휘발성 메모리 > 그럼에도 쓰는 이유는 속도가 빠르기 때문

 

 

보조 기억 장치(비휘발성) - SSD, HDD

• 물리적인 디스크가 연결되어 있는 기억장치
• 주기억장치보다는 느리지만 컴퓨터의 전원을 꺼도 데이터가 사라지지 않음
• 대표적인 보조기억장치는 HDD와 SSD가 있음

1) HDD(Hard Disk Driver)

• 이름 그대로 물리적인 디스크를 고속으로 회전시켜 데이터를 저장하는 장치
• 충격에 약하며 소음이 다소 발생함
• SSD가 나오면서 최근에 많이 소멸되는 추세

2) SSD(Solid-state drive)

• 우리가 흔히 쓰는 USB가 발전한 형태
• 물리적으로 회전하거나 움직이는 요소가 없음 > 전기적으로 데이터를 저장
• 속도가 HDD에 비해 훨씬 빠름
• 가격이 비싼 단점이 있음

 

 

전원 공급 장치(power supply)

• 우리가 흔히 말하는 파워를 의미한다
• 구동에 필요한 전력을 공급해 주는 전기장치
• 외부에서 들어오는 교류 전압을 직류로 변환해 각각의 시스템에 맞게 전원을 공급하는 역할

입출력 장치

• 컴퓨터와 사용자 사이의 정보를 교환할 수 있는 장치
• 대표적인 장치로 키보드,마우스(입력장치)와 모니터(출력장치)가 있음

 

 

컴퓨터 전원을 켤 때 일어나는 일

부팅 절차

1. 전원 공급
2. CPU가 ROM(BIOS) 메모리에 올려 실행
3. BIOS가 하드웨어 등 문제 없는지 체크
4. BIOS가 부트로더를 메모리에서 실행
5. 부트로더가 운영체제(OS) 메모리에 올려 실행 

 

운영체제가 하는 일

Operating System(OS)

1) 시스템 콜 발생: 사용자가 응용프로그램(예: PowerPoint) 저장 버튼 클릭으로 OS에게 시스템콜( 사용자 모드에서 실행되는 프로그램이 커널 모드로 제어를 넘기기 위한 메커니즘 ) 발생

2) 커널 모드로 전환: 운영체제는 사용자모드에서 커널모드로 바꿔(이때 운영 체제는 하드웨어 자원에 접근할 수 있게 되며, 예를 들어 파일 시스템을 관리하거나, 데이터를 디스크(SSD 등)에 저장하는 작업을 처리할 수 있게 됨) CPU가 작업중이던 것들을 RAM에서 데이터를 가져와
보조기억장치(SSD)에 저장한다.

3) 커널 모드에서 사용자 모드로 반환: 그 후 다시 운영체제는 커널모드에서 사용자모드로 전환하여 응용 프로그램 제어 넘김. 응용 프로그램이 파일 저장 완료되었음을 인식하고 사용자에게 결과 표시