컴퓨터는 데이터와 명령어를 처리하는 기계입니다. 데이터는 컴퓨터가 처리할 "정보"이며, 명령어는 그 데이터를 처리하는 방법입니다. 컴퓨터의 작동 원리를 이해하는 것은 개발이나 정보보안 분야에서 매우 중요합니다. 이 글에서는 컴퓨터의 핵심 부품들과 그들이 데이터를 어떻게 처리하는지 설명해보겠습니다.
1. 데이터란 무엇인가?
데이터는 숫자, 문자, 이미지, 동영상과 같은 정적인 정보를 의미합니다.
컴퓨터에서는 0과 1, 즉 이진수로 모든 데이터를 표현합니다. 예를 들어, 숫자는 물론이고, 문자와 이미지도 모두 0과 1의 조합으로 변환되어 저장됩니다.
컴퓨터에서 데이터를 주고받거나 내부에 저장된 정보를 데이터라고 통칭할 수 있습니다.
2. 명령어란?
명령어는 컴퓨터에게 무엇을 하라고 지시하는 정보입니다.
즉, 데이터는 명령어를 처리하기 위한 재료일 뿐이고, 컴퓨터는 명령어를 처리하는 기계라고 할 수 있습니다.
명령어는 CPU가 데이터를 어떻게 처리할지 지시하는 역할을 합니다. 예를 들어, 두 수를 더하거나 특정 문구를 출력하는 것도 명령어에 포함됩니다.
3. 메모리(RAM)
RAM(주기억장치)은 현재 실행 중인 프로그램의 명령어와 데이터를 저장하는 부품입니다.
프로그램이 실행되려면 반드시 RAM에 저장되어 있어야 하며, RAM에 저장된 값은 주소를 통해 접근할 수 있습니다.
RAM은 휘발성 메모리로, 전원이 꺼지면 그 안의 정보는 사라지지만 빠르게 데이터를 읽고 쓸 수 있다는 장점이 있습니다.
또한, ROM(비휘발성 메모리)과는 다르게 RAM은 데이터를 임시로 저장하는 역할을 합니다.
4. CPU(중앙처리장치)
CPU는 컴퓨터의 두뇌입니다. RAM에 저장된 명령어를 읽고, 해석하고, 실행하는 역할을 합니다.
CPU 내부에는 다음과 같은 세 가지 중요한 요소가 있습니다:
- 제어장치: 명령어를 해석하고, 각 장치에 필요한 제어 신호를 발생시킵니다. 예를 들어, CPU가 RAM에 데이터를 읽거나 쓰고 싶을 때 제어 신호를 보냅니다.
- 레지스터: CPU 내부의 임시 저장 공간으로, 연산에 필요한 데이터를 저장합니다.
- ALU(산술논리연산장치): 덧셈, 뺄셈 같은 계산을 담당하는 장치입니다.
CPU는 이렇게 데이터를 처리하여 결과를 만들어냅니다.
5. 보조기억장치
보조기억장치는 전원이 꺼져도 저장된 데이터를 보관하는 장치입니다.
하드디스크(HDD), SSD 등이 이에 속하며, 주기억장치(RAM)와는 달리 실행 중인 프로그램이 아닌 장기 보관용 데이터를 저장합니다.
6. 입출력장치(I/O 장치)
입출력장치는 컴퓨터 외부와 정보를 주고받는 장치입니다.
키보드, 마우스, 모니터, 프린터 등이 이에 속합니다. 입력 장치와 출력 장치는 컴퓨터와 사용자가 상호작용하는 중요한 도구입니다.
7. 메인보드와 버스
메인보드는 컴퓨터의 핵심 부품들을 연결하는 중앙 회로판입니다.
각 부품들은 버스라고 불리는 통로를 통해 데이터를 주고받습니다.
버스는 크게 세 가지로 구분됩니다:
- 제어 버스: 제어 신호가 이동하는 통로
- 주소 버스: 데이터가 저장된 주소를 주고받는 통로
- 데이터 버스: 실제 명령어와 데이터를 주고받는 통로
시스템 버스는 CPU, 메모리, 입출력 장치 등의 핵심 부품을 연결하는 중요한 역할을 합니다.