[D+01] 프로그래밍 언어의 개념 & 컴퓨터 구조 및 원리

 

 

국비지원 D+01

-  프로그래밍 언어의 개념 & 컴퓨터 구조 및 원리 -

 

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프로그래밍 언어의 개념

 

프로그래밍 언어

- s/w를 만들기 위한 언어이다.

- 하드웨어가 발전하게 되면서 인간은 하드웨어에게 단순한 명령에서 복잡한 명령을 주기를 원했기 때문에 자연어에서 기계적인 요소를 추출해 기계가 알아들을 수 있는 언어인 기계어를 창작하게 되었다.

 

자연어 vs 기계어

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컴퓨터의 구조와 원리

컴퓨터에서 43 더하기 20의 결과값이 나오는 과정을 컴퓨터의 구조와 원리에 대해 학습한 내용을 토대로 작성해 보려고 한다.

 

여기 CPU와 Memory가 있다.

내가 43 더하기 20의 값을 계산하고 싶다면 계산하고 싶은 데이터값을 Memory에 넣어줘야한다.

이때 Memory는 유한성이라는 특징을 가지고 있기 때문에 데이터가 그냥 들어가는 것이 아니라 데이터에서 딸려오는 데이터타입의 크기에 맞추어 Memory에 넣어준다.

 

이제 우리는 메모리에 있는 데이터들을 CPU에 넣어서 계산을 하는 과정을 거쳐야 한다.

그런데 Memory에있는 데이터들을 어떻게 CPU로 옮겨갈 수 있을까?

바로 Bus를 이용하면 된다.

CPU와 Memory사이에는 Bus로 연결되어 있는데 Bus는 간단하게 데이터를 전달하는 역할을 하는 애라고 생각해주면 된다.

 

43과 20 같은 아이들은 데이터에 해당하지만 +는 일종의 명령으로 해당되기 때문에 Data Bus에 지나갈 수 없다.

그렇기 때문에 우리는 명령이 지나갈수 있는 Instruction Bus도 만들어 주면 된다.

또한 Memory는 굉장히 커서 같은 데이터 값을 가지고 있을 수 있어 만약  CPU에서 Memory에게 43을 가져오라고 했는데 Memory안에  여러개의 43으로 어떠한 43을 가져가는것에 대한 문제가 발생될 수 있다.

이를 해결하기위해서는 각 데이터들이 Memory 안에서 위치정보를 가지고 있는것이 중요하다.

우리는 메모리의 위치를 Address라고 부르며, 마찬가지로 정확한 데이터를 가져오기 위해 Address Bus도 필요하다.

 

이렇게 우리는 43, 20, +를 CPU에 가져오는데 성공했다.

그렇다면 우리는 43 + 20 의 값을 구하는데 성공할 수 있을까?

아니다.

왜냐하면 CPU 자체에는 기억장치가 없기 때문에 43, 20, + 가 들어와도 기억을 못해 계산하는데까지 도달하지 못한다.

이로인해 CPU도 최소한의 기억장치가 필요하기때문에 있는것이 Register이다.

Bus를 타고온 데이터와 명령을 Register에 넣으면 이전처럼 데이터와 명령을 날려버릴 일이 없게 되는 것이다.

 

이후 Register에 있는 +명령을 ALU가 받아들여 43과 20을 더한 값 63을 내보내게 되고 63이라는 데이터도 기억하기 위해 Register에 담아 둔다.

이때 Register에서 데이터와 주소를 저장할수 있는 범용적인 것들을 담고있는 것들을 범용레지스터라고 하며, +와 같은 명령은 특수레지스터라고 한다.

 

이후에 63이라고 하는 데이터값은 Data Bus를 타고 Memory에 넣으면 된다.

이것들이 바로 컴퓨터가 움직이는 기본적인 원리라고 할 수 있다.

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4core → ALU 연산장치 4개

16core → ALU 연산장치 16개

 

=>  ALU 개수가 많을수록  Bus가 느려지기 때문에 자주 사용하는 것은 따로 메모리에 저장할 수도 있는데 바로 Cash Memory라는 곳이다.