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컴퓨터 구조 & 논리연산
CPU · 기억장치 · 입출력장치 구성과 AND/OR/NOT/XOR 논리연산.
#CPU#ALU#레지스터#논리연산#진법변환
왜 배우는가
CPU 구성 요소(ALU, CU, 레지스터)와 기억장치 계층, 진법 변환, 논리 게이트는 필기 단골 문제다. 특히 2진수 ↔ 10진수 ↔ 16진수 변환과 논리연산 결과를 구하는 문제는 거의 매회 출제된다.
컴퓨터는 크게 중앙처리장치(CPU), 기억장치, 입출력장치로 구성된다. CPU 내부는 연산을 수행하는 ALU(산술논리연산장치), 명령어 해석과 실행 순서를 제어하는 CU(제어장치), 데이터를 임시 저장하는 레지스터로 나뉜다.
| 용어 | 정의 |
|---|---|
| CPU | 명령어를 해석·실행하는 중앙처리장치 |
| ALU | 산술(+, -, *, /)과 논리(AND, OR, NOT) 연산을 수행 |
| CU(제어장치) | 명령어 해독 및 제어 신호 발생 |
| 레지스터 | CPU 내부 초고속 임시 기억장치 |
| 프로그램 카운터(PC) | 다음 실행할 명령어의 주소를 저장하는 레지스터 |
| 명령 레지스터(IR) | 현재 실행 중인 명령어를 저장하는 레지스터 |
| 누산기(ACC) | 연산 결과를 임시 저장하는 레지스터 |
| MAR | 메모리 주소 레지스터 — 접근할 메모리 주소 저장 |
| MBR | 메모리 버퍼 레지스터 — 읽거나 쓸 데이터 저장 |
| 기억장치 | 속도 | 용량 | 휘발성 | 예시 |
|---|---|---|---|---|
| 레지스터 | 가장 빠름 | 가장 작음 | O | PC, IR, ACC |
| 캐시 메모리 | 매우 빠름 | 작음 | O | L1, L2, L3 캐시 |
| 주기억장치 | 빠름 | 중간 | RAM(O), ROM(X) | DDR4 RAM |
| 보조기억장치 | 느림 | 큼 | X | HDD, SSD, USB |
| 논리연산 | 기호 | 규칙 | 예시(A=1, B=0) |
|---|---|---|---|
| AND | A ∧ B | 둘 다 1이면 1 | 1 ∧ 0 = 0 |
| OR | A ∨ B | 하나라도 1이면 1 | 1 ∨ 0 = 1 |
| NOT | ¬A | 반전 (0↔1) | ¬1 = 0 |
| XOR | A ⊕ B | 서로 다르면 1 | 1 ⊕ 0 = 1 |
| NAND | ¬(A ∧ B) | AND의 반전 | ¬(1 ∧ 0) = 1 |
| NOR | ¬(A ∨ B) | OR의 반전 | ¬(1 ∨ 0) = 0 |
기출 계산 팁 — 2진수 1011을 10진수로: 1×8 + 0×4 + 1×2 + 1×1 = 11. 10진수 25를 2진수로: 25÷2 나머지 역순 → 11001. 2진수 4자리 = 16진수 1자리: 1011(2) = B(16). 이 변환은 거의 매회 출제된다.