하드웨어와 소프트웨어의 구성

컴퓨터 시스템은 아래의 그림과 같이 하드웨어(Hardware)와 소프트웨어(Software)로 구성됩니다. 하드웨어는 컴퓨터를 구성하는 기계적 장치, 소프트웨어는 하드웨어의 동작을 지시하고 제어하는 명령어의 집합입니다.

하드웨어
하드웨어는 중앙처리장치, 기억장치, 입출력 장치로 구성되며, 이들은 시스템 버스로 연결되어 있습니다.

하드웨어의 구성
아래의 그림은 하드웨어 구성을 보여줍니다.

출처 : a24s.com

중앙처리장치 : 인간의 두뇌에 해당하는 장치로 CPU(Central Processiong Unit)라고도 합니다. 주기억장치로부터 프로그램 명령어와 데이터를 읽어온 뒤 처리하여 명령어의 수행 순서를 제어합니다. 중앙처리장치는 비교와 연산을 담당하는 산술 논리 연산장치(ALU : Arthmetic Logic Unit)와 명령어의 해석과 실행을 담당하는 제어장치(Control Unit), 고속의 임시 데이터 기억 장소인 레지스터(Register)로 구성됩니다. 개인용 컴퓨터와 소형 컴퓨터에서는 중앙처리장치를 마이크로프로세서(Microprocessor)라고도 합니다.

기억장치 : 프로그램과 데이터, 연산의 중간 결과 등을 저장하는 장치로 특성에 따라 주기억장치와 보조기억장치로 구분됩니다. 주기억장치에는 램(RAM : Random Access Memory)과 롬(RAM : Read Only Memory)이 있는데 실행 중인 프로그램과 프로그램에 필요한 데이터를 일시적으로 저장합니다. 보조기억장치는 주기억장치의 한정된 기억 용량을 보충하기 위해 사용되며, 주기억장치에 비해 속도는 느리지만 많은 자료를 영구적으로 보관할 수 있습니다. 대표적인 보조기억장치에는 자기 테이프, 하드 디스크, 플래시 메모리, 광디스크(CD-ROM, DVD), 유에스비(USB : Universal Serial Bus), SD카드 등이 있습니다.

입출력 장치 : 입력장치는 문자, 숫자, 목소리, 그림 등의 자료를 컴퓨터 내부로 입력하는 장치입니다. 입력된 자료는 0과 1의 2진수 형태로 변환되며 대표적인 입력장치로는 키보드, 마우스, 조이스틱, 터치스크린, 마이크, 스캐너, 패드 등이 있습니다.
출력장치는 컴퓨터 내부에서 처리한 결과를 인간이 인지할 수 있는 여러 가지 형태로 변환하여 컴퓨터 외부로 표현하는 장치입니다. 대표적인 출력장치에는 프린터, 모니터, 플로터, 스피커, 영상 프로젝터, 레이저 등이 있습니다.

 

시스템 버스
시스템 버스(System Bus)는 아래의 그림과 같이 하드웨어 구성 요소를 물리적으로 연결하여 구성 요소들 사이의 데이터 이동 통로를 제공합니다. 용도에 따라 주소 버스(Address bus), 데이터 버스(Data Bus), 제어 버스(Control Bus)로 구분됩니다.

출처 : School Tech - Rajkumar Lama

주소 버스(Address Bus) : 중앙처리장치가 주기억장치나 입출력 장치에 주소를 전달하는 통로로, 단방향 버스입니다. 주소 선의 수(버스의 폭)는 시스템의 기억장치 용량을 결정하는데, 주소 선의 수가 많을수록 접근할 수 있는 기억 용량이 커집니다. 주소 선의 수가 8비트라면 256(=2⁸개의 기억장치 주소를 지정할 수 있고, 16비트면 65,536(=2¹⁶)개의 기억장치 주소를 지정할 수 있습니다.

데이터 버스(Data Bus) : 중앙처리장치와 기타 시스템 모듈(기억장치, 입출력 장치 등) 사이에서 데이터를 전달하는 통로입니다. 기억장치 및 입출력 장치의 명령어와 데이터를 중앙처리장치로 보내거나, 중앙처리장치의 연산 결과를 기억장치 및 입출력 장치로 보내기 때문에 양방향 버스입니다.

제어 버스(Control Bus) : 주소 버스와 데이터 버스는 모든 시스템 모듈에 의해 공유되므로 이들을 제어할 수단이 필요합니다. 제어 버스는 중앙처리장치가 다양한 시스템 모듈에 제어 신호를 전달하는 통로입니다. 제어 신호에는 기억장치 읽기 및 쓰기(Memory Read and Write), 버스 요청 및 승인(Bus Request and Grant), 인터럽트 요청 및 승인(Interrupt Request and Acknowledge), 클락(Clock), 리셋(Reset) 등이 있습니다. 제어 버스는 읽기 동작과 쓰기 동작을 모두 수행하기 때문에 양방향 버스입니다.

 

소프트웨어
소프트웨어는 용도와 기능에 따라 시스템 소프트웨어(System Software)와 응용 소프트웨어(Application Software)로 구분합니다.
시스템 소프트웨어는 컴퓨터 시스템의 효율적인 운영과 제어를 담당하며, 사용자가 컴퓨터를 편리하게 이용할 수 있도록 도와줍니다. 대표적인 예는 운영 체제, 언어 번역 프로그램(컴파일러, 인터프리터 등), 유틸리티, 라이브러리 프로그램 등이 있습니다.
응용 소프트웨어는 응용 분야의 업무를 처리하기 위해 사용됩니다. 대표적인 예는 문서 작성 프로그램, 자료 관리 프로그램, 그래픽 프로그램, 통신 프로그램, 교육용 프로그램, 게임용 프로그램, 음악용 프로그램 등이 있습니다.