Ch.4 컴퓨터 일반 — 운영체제

컴퓨터 구조 & 논리연산

CPU의 내부 구조(ALU, CU, 레지스터)와 역할을 설명할 수 있다메모리 계층 구조와 버스 시스템을 구분할 수 있다불 대수와 진법 변환을 직접 계산할 수 있다

컴퓨터의 심장, CPU 해부

CPU가 명령을 처리하고 데이터를 이동시키는 전체 과정을 해부하는 상황

레지스터 종류와 논리 게이트가 많아 혼동됩니다

CPU 구조와 진법 변환은 필기에서 매회 3~4문제 출제됩니다

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핵심 내용

CPU는 크게 ALU(연산 장치), CU(제어 장치), 레지스터(임시 저장)로 구성됩니다. 각 장치의 역할과 주요 레지스터를 정리합니다.

캐시 메모리: CPU와 RAM 사이 속도 차이를 해소하는 SRAM 기반 고속 메모리. 적중률(Hit Ratio)이 높을수록 성능 ↑

XOR 핵심: 입력이 서로 다르면 1, 같으면 0. 반가산기의 합(Sum) 출력에 사용됩니다!

다음 실행할 명령어의 주소를 저장하는 레지스터는?

CPU와 RAM 사이 속도 차이를 보완하는 메모리는?

2진수 101101을 16진수로 변환하면?

A=1, B=0일 때 A XOR B의 결과는?

시스템 버스 중 CPU에서 메모리 방향으로만 신호를 보내는 단방향 버스는?

캐시 메모리는 DRAM으로 구성되며 주기억장치보다 느리다.

프로그램 카운터(PC)는 현재 실행 중인 명령어를 저장한다.

NOT 게이트는 입력이 1개이며 입력의 반대 값을 출력한다.

2진수를 8진수로 변환할 때는 ( )비트씩 묶고, 16진수로 변환할 때는 ( )비트씩 묶는다.

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핵심 용어

10진 → 2진

25₁₀ = 11001₂ (2로 나머지 역순)

2진 → 8진

11001₂ → 011 001 → 31₈ (3비트씩 묶기)

2진 → 16진

11001₂ → 0001 1001 → 19₁₆ (4비트씩 묶기)

8진 → 2진

37₈ → 011 111₂ (각 자리를 3비트로)

16진 → 2진

2F₁₆ → 0010 1111₂ (각 자리를 4비트로)

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비교 정리

항목구성요소역할빈출
ALU (산술논리연산장치)산술 연산(+−×÷)과 논리 연산(AND/OR/NOT)★★★
CU (제어 장치)명령어 해독, 각 장치에 제어 신호 전달★★★
레지스터CPU 내부 초고속 임시 저장 공간★★★
항목레지스터영문 약어역할
프로그램 카운터PC다음 실행할 명령어 주소 저장
명령어 레지스터IR현재 실행 중인 명령어 저장
메모리 주소 레지스터MAR기억장치 주소를 저장
메모리 버퍼 레지스터MBR기억장치 읽기/쓰기 데이터 임시 저장
누산기AC연산 결과 임시 저장
상태 레지스터SR/PSW오버플로, 캐리 등 연산 상태 플래그
항목계층속도용량특징
레지스터가장 빠름수십 바이트CPU 내부
캐시 메모리매우 빠름수 MBSRAM, CPU-RAM 속도 차 보완
주기억(RAM)보통수~수십 GBDRAM, 전원 꺼지면 소멸
보조기억(HDD/SSD)느림수백 GB~수 TB비휘발성, 영구 저장
항목버스역할방향
데이터 버스데이터 전달양방향
주소 버스메모리/장치 주소 지정단방향 (CPU→메모리)
제어 버스읽기/쓰기 제어 신호양방향
항목ABANDORXORNOT A
000001
010111
100110
111100
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시각 자료

다이어그램: cc-mg005
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핵심 정리

  • 1CPU = ALU(연산) + CU(제어) + 레지스터(임시저장)
  • 2PC=다음 명령어 주소, IR=현재 명령어, AC=연산 결과
  • 3메모리 계층: 레지스터→캐시(SRAM)→RAM(DRAM)→HDD/SSD
  • 4버스: 데이터(양방향), 주소(단방향), 제어(양방향)
  • 5XOR: 입력이 다르면 1, 같으면 0 / 진법: 8진=3비트, 16진=4비트

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