컴퓨터의 요소

CPU(Central Processing Unit)

제어장치, 레지스터, 산술논리연산장치로 구성되어 있다.

인터럽트에 의해 단순히 메모리에 존재하는 명령어를 해석해서 실행한다.

관리자 역할을 하는 운영체제의 커널이 프로그램을 메모리에 올려 프로세스로 만들면 일꾼 역할의 CPU가 이를 처리한다.

 

제어장치(CU, Control Unit)

프로세스 조작을 지시하는 CPU의 한 부품이다.

입출력장치 간 통신을 제어하고 명령어들을 읽고 해석하며 데이터 처리를 위한 순서를 결정한다.

 

레지스터

CPU 안에 있는 매우 빠른 임시기억장치이다.

CPU와 직접 연결되어 있어 연산 속도가 메모리보다 훨씬 빠르다. CPU는 자체적으로 데이터를 저장할 방법이 없어서 레지스터를 거쳐 데이터를 전달한다.

 

산술논리연산장치(ALU Arithmetic Logic Unit)

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

 

CPU의 연산처리
1. 제어장치가 메모리에 계산할 값을 로드한다. 또한 레지스터에도 로드한다.
2. 제어장치가 산술논리연산장치에게 레지스터의 값을 계산하라고 명령한다.
3. 제어장치가 계산된 값을 메모리에 저장한다.

 

인터럽트

어떤 신호가 들어왔을 때 CPU를 잠깐 정지시키는 것을 말한다.

I/O 디바이스로 인한 인터럽트, 0으로 숫자를 나누는 산술 연산의 인터럽트, 프로세스 오류 등으로 발생한다.

인터럽트가 발생되면 인터럽트 벡터(인터럽트 핸들러 함수의 집합)에서 인터럽트 핸들러가 실행된다.

인터럽트 간에는 우선 순위가 있고 하드웨어 인터럽트, 소프트웨어 인터럽트 두 가지로 나뉜다.

 

• 하드웨어 인터럽트
  I/O 디바이스에서 발생하는 인터럽트
• 소프트웨어 인터럽트
  트랩(trap)이라고도 하며 프로세스 오류 등으로 프로세스가 시스템콜을 호출할 때 발동한다.

인터럽트 핸들러 함수
인터럽트가 발생했을 때 이를 핸들링하기 위한 함수.
커널 내부의 IRQ를 통해 호출되며 request_irq()를 통해 인터럽트 핸들러 함수를 등록할 수 있다.

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DMA 컨트롤러

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

CPU에 들어오는 인터럽트 요청에 의한 부하를 막아주고 CPU의 일을 보조한다.

또한 하나의 작업을 CPU와 DMA 컨트롤러가 동시에 하는 것을 방지한다.

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메모리(Memory)

데이터나 상태, 명령어 등을 기록하는 장치이다. 보통 RAM(Random Access Memory)을 일컬어 메모리라고도 한다.

CPU는 계산을 담당하고 메모리는 기억을 담당한다. 메모리가 클 수록 많은 일을 동시에 할 수 있다.

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타이머(Timer)

몇 초 안에는 작업이 끝나야 한다는 것을 정하고 특정 프로그램에 시간 제한을 다는 역할을 한다.

시간이 많이 걸리는 프로그램을 작동할 때 제한을 걸기 위해 존재한다.

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디바이스 컨트롤러(Device Controller)

컴퓨터와 연결되어 있는 I/O 디바이스들의 작은 CPU를 말한다.

 

 

 

Reference

• http://www.yes24.com/Product/Goods/108887922