컴퓨터 하드웨어와 중앙처리장치(CPU, 프로세서), 캐시메모리, 주기억장치

이번 시간에는 컴퓨터활용능력 2급 필기시험에 출제되는 컴퓨터 하드웨어 중 중앙처리장치, 캐시메모리, 주기억장치에 대해서 알아보려고 합니다.

1. 컴퓨터 하드웨어

하드웨어는 형태가 있고 만질 수 있는 장치를 말합니다. 예들 들면 키보드, 모니터, 마우스 같은 장치가 하드웨어입니다. 반면에 소프트웨어는 형태가 없고 만질 수 없는 즉, 프로그램 같은 것들을 말합니다. 예를 들면 엑셀, 한글 등과 같은 프로그램이 대표적인 소프트웨어입니다.

​컴퓨터에서 하드웨어라 하면 컴퓨터를 구성하는 기계장치로 크게 중앙처리장치(CPU 또는 프로세서), 캐시메모리, 주기억장치, 보조기억장치, 그래픽 카드, 사운드 카드 등이 있습니다.

​먼저 컴퓨터 하드웨어에서 휘발성이라는 단어가 나오는데 컴퓨터에서 휘발성은 전기가 공급되지 않으면 기억된 정보가 사라지는 성질을 말합니다.

 

1. 중앙처리장치(CPU, 프로세서)

중앙처리장치는 컴퓨터를 제어하고 데이터를 처리하는 장치로 컴퓨터의 두뇌 역할을 합니다. 특히, 중앙처리장치 내에 두어지는 고속의 임시기억장치를 레지스터라고 합니다.

 

중앙처리장치는 아래 그림과 같이 크게 연산장치와 제어장치로 구분할 수 있습니다.

중앙처리장치의 성능을 나타내는 단위에는  다음과 같습니다.

    가) MIPS(Million Instructions Per Second) : 1초 동안 몇 백만개의 명령어를 처리할 수 있는가 하는 것으로 컴퓨터의 연산속도를 나타내는 단위

    나) FLOPS(FLoating point Operations Per Second) : 컴퓨터의 성능을 수치로 나타낼 때 주로 사용하는 단위로 컴퓨터가 1초동안 수행할 수 있는 부동소수점 연산의 횟수

    다) 클럭 속도(Hz) : 중앙처리장치의 처리 속도를 나타내는 단위로 1초를 기준으로 어느 정도의 계산을 처리하였느냐를 'Hz'라는 단위로 표시함.

    

2. 캐시 메모리(SRAM)

    가) 중앙처리장치와 주기억장치 사에에서 속도 향상을 위해 사용하는 버퍼 메모리

    나) 기본적인 성능은 히트율로 표현한다.

 

3. 주기억장치(메모리, RAM, DRAM)

    가) 중앙처리장치와 직접 자료를 교환할 수 있는 기억 장치

    나) 현재 사용 중인 응용 프로그램이나 데이터가 저장되는 곳

    다) RAM의 접근 속도는 데이터 요청 후 실제 데이터 전송이 시작되는데 걸리는 시간으로 접근 시간이 짧을수록 작업 속도가 짧아진다(즉, 짧을수록 좋다).

 

1. 다음 중 컴퓨터에 관련된 용어의 설명으로 옳지 않은 것은?

    가) GIGO : 입력 자료가 좋지 않으면 출력 자료도 좋지 않다는 것으로 컴퓨터에 불필요한 정보를 입력하면 불필요한 정보가 출력된다는 의미

    나) ALU : CPU 내에서 주기억장치로부터 읽어 들인 명령어를 해독하여 해당 장치에게 제어 신호를 보내 정확하게 수행하도록 지시하는 장치

    다) ADPS : 자동적으로 다량의 데이터를 처리하는 시스템으로 전자정보처리시스템인 EDPS와 같이 컴퓨터를 정의하는 용어로 사용

    라) CPU : 컴퓨터의 가장 중요한 부분으로 명령을 해독하고 산술논리연산이나 데이터 처리를 실행하는 장치

 

ALU : Arithmetic and Logic Unit - 산술*논리 연산장치

나)는 제어장치(CU : Control Unit)에 대한 설명

답은 나)

 2. 다음 중 기억장치의 접근 속도가 빠른 것에서 느린순으로 올바르게 나열한 것은? 

    가) 캐시 메모리 → 레지스터 → 주기억장치 → 보조기억장치

    나) 레지스터 → 캐시 메모리 → 주기억장치 → 보조기억장치

    다) 레지스터 → 주기억장치 → 캐시 메모리 → 보조기억장치

    라) 주기억장치 → 레지스터 → 캐시 메모리 → 보조기억장치

 

답은 나)

 

3. 다음 중 아래 그림에서 (ㄱ)과 (ㄴ)에 해당하는 장치를 올바르게 연결한 것은? 

    가) (ㄱ) - 연산장치, (ㄴ) - 제어장치

    나) (ㄱ) - 제어장치, (ㄴ) - 연산장치

    다) (ㄱ) - 연산장치, (ㄴ) - 보조기억장치

    라) (ㄱ) - 제어장치, (ㄴ) - 캐시기억장치

 

가) 중앙처리장치(CPU)는 크게 연산장치(ALU)와 제어장치로 구분된다.
연산장치(ALU)는 가산기, 보수기, 누산기(ACC), 상태 레지스터가 있으며,
제어장치에는 명령 레지스터(IR), 위치 계수기(PC),부호기(Encoder), 해독기(Decoder) 등이 있다.

답은 가)

 

4. 다음 중 중앙처리장치의 구성요소에 해당하지 않는 것은?

    가) ALU(Arithmetic Logic Unit)

    나) CU(Control Unit)

    다) 레지스터(Register)

    라) SSD(Solid State Drive)

 

SSD는 보조기억장치

답은 라)

 

5. 다음 중 컴퓨터의 CPU에 있는 레지스터(register)에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

    가) 계산 결과의 임시 저장, 주소색인 등 여러 가지 목적으로 사용될 수 있는 레지스터들을 범용 레지스터라고 한다.

    나) 주기억장치보다 저장 용량이 적고 속도가 느리다.

    다) ALU(산술/논리장치)에서 연산된 자료를 일시적으로 저장한다.

    라) 프로그램 카운터는 다음에 수행할 명령어의 주소를 저장하는 레지스터이다.

 

레지스터는 CPU를 구성하는 임시기억장치로 주기억장치보다 용량이 적고 속도는 빠르다.

답은 나)

 

6. 다음 중 프로세서 레지스터에 대한 설명으로 옳은 것은? 

    가) 하드디스크의 부트 레코드에 위치한다.

    나) 하드웨어 입출력을 전담하는 장치로 속도가 빠르다.

    다) 주기억장치보다 큰 프로그램을 실행시켜야 할 때 유용한 메모리이다.

    라) 중앙처리장치에서 사용하는 임시기억장치로 메모리 중 가장 빠른 속도로 접근 가능하다.

 

가) : 레지스터는 중앙처리장치에서 사용하는 임시기억장치
나) : 하드웨어 입출력을 전담하는 장치는 채널, 또는 입출력 제어기
다) : 주기억장치보다 큰 프로그램을 실행시켜야 할 때 사용하는 메모리는 가상메모리

답은 라)

 

7. 다음 중 레지스터에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

    가) 명령 레지스터는 현재 수행 중인 명령어를 가지고 있다.

    나) 메모리 중에서 가장 빠른 속도로 접근이 가능하다.

    다) 프로그램 카운터는 다음 번에 실행할 명령어의 주소를 가지고 있다.

    라) 운영체제의 시스템 정보를 기억하고 관리한다.

 

운영체제의 시스템 정보를 기억하고 관리하는 것은 레지스트리이다.

답은 라)

 

8. 다음 중 연산 장치에 사용되는 레지스터나 회로가 아닌 것은?

    가) 인덱스 레지스터(Index Register)

    나) 프로그램 카운터(Program Counter)

    다) 누산기(Accumulator)

    라) 보수기(Complementor)

 

프로그램 카운터는 다음에 수행해야 할 명령어의 번지를 기억하는 장치로 연산 장치가 아닌 제어장치이다.

답은 나)

 

9. 다음 중 컴퓨터의 연산장치에 있는 누산기(Accumulator)에 관한 설명으로 옳은 것은? 

    가) 연산 결과를 일시적으로 기억하는 장치이다.

    나) 명령의 순서를 기억하는 장치이다.

    다) 명령어를 기억하는 장치이다.

    라) 명령을 해독하는 장치이다.

 

명령을 해독하는 장치는 명령 해독기(디코더)

누산기는 연산 결과를 일시적으로 기억하는 장치

답은 가)

 

10. 다음 중 제어장치에서 사용되는 레지스터로 다음 번에 실행할 명령어의 번지를 기억하는 것은? 

    가) 프로그램 카운터(PC)

    나) 누산기(AC)

    다) 메모리 주소 레지스터(MAR)

    라) 메모리 버퍼 레지스터(MBR)

 

누산기 : 연산 장치 중 하나, 중간 연산 결과를 일시적으로 기억하는 레지스터

메모리 주소 레지스터 (번지 레지스터) : 주소를 기억하는 레지스터

메모리 버퍼 레지스터 (기억 레지스터) : 내용을 기억하는 레지스터

답은 가)

 

11. 컴퓨터가 현재 실행하고 있는 명령을 끝낸 후 다음에 실행할 명령의 주소를 기억하고 있는 레지스터는?

    가) 명령 계수기(Program Counter)

    나) 명령 레지스터(Instruction Register)

    다) 부호기(Encoder)

    라) 명령 해독기(Instruction Decoder)

 

명령 계수기(Program Counter)는 다음에 수행해야 할 명령어의 번지를 기억하는 레지스터

답은 가)

 

12. 다음 컴퓨터의 기본 기능 중에서 제어 기능에 대한 설명으로 옳은 것은? 

    가) 자료와 명령을 컴퓨터에 입력하는 기능

    나) 입출력 및 저장, 연산 장치들에 대한 지시 또는 감독 기능을 수행하는 기능

    다) 입력된 자료들을 주기억장치나 보조기억장치에 기억하거나 저장하는 기능

    라) 산술적/논리적 연산을 수행하는 기능

 

가) : 입력기능
나) : 제어기능
다) : 기억기능
라) : 연산기능

답은 나)

 

13. 중앙 처리 장치의 성능을 나타내는 단위가 아닌 것은?

    가) MIPS

    나) FLOPS

    다) 클럭 속도(Hz)

    라) RPM

 

RPM(Revolutions Per Minute) : 하드디스크의 분당 회전수를 의미하며 중앙 처리 장치의 성능을 나타내는 단위가 아님

MIPS : 1초 동안 처리할 수 있는 명령의 개수를 100만 단위로 표시함

FLOPS : 1초 동안 처리할 수 있는 부동 소수점 연산의 횟수를 표시함

클럭 속도(Hz) : CPU의 처리 속도를 나타내는 단위로, 1초를 기준으로 어느 정도의 계산을 처리하였느냐를 ‘Hz(헤르츠)’라는 단위로 표시함

답은 라)​

 

14. 다음 중 컴퓨터를 업그레이드 하는 경우 수치가 클수록 좋은 것에 해당하지 않는 것은?

    가) 하드 디스크의 용량

    나) RAM의 접근 속도

    다) CPU의 클럭 속도

    라) DVD의 배속

 

RAM의 접근 속도는 데이터 요청 후 실제 데이터 전송이 시작되는데 걸리는 시간으로 접근 시간이 짧을수록 작업 속도가 짧아진다(즉, 짧을수록 좋다).

답은 나)

 

15. 다음 중 컴퓨터의 하드웨어를 업그레이드할 때 수치가 작을수록 좋은 항목은?

    가) CPU 클럭 속도

    나) 하드디스크 용량

    다) RAM 접근 속도

    라) 모뎀 전송 속도

 

RAM의 접근 속도는 데이터 요청 후 실제 데이터 전송이 시작되는데 걸리는 시간으로 접근 시간이 짧을수록 작업 속도가 짧아진다(즉, 짧을수록 좋다).

답은 다)

 

16. 다음 중 컴퓨터에서 사용하는 캐시 메모리(Cache Memory)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? 

    가) 기억 용량은 작으나 속도가 빠른 버퍼 메모리이다.

    나) 가능한 최대 속도를 얻기 위해 소프트웨어로 구성한다.

    다) 기본적인 성능은 히트율(Hit Ratio)로 표현한다.

    라) CPU와 주기억 장치 사이에 위치한다.

 

캐시메모리는 SRAM으로 만들어진 하드웨어이다.

답은 나)

 

17. 다음 중 컴퓨터의 주기억장치인 RAM에 관한 설명으로 옳은 것은? 

    가) 전원이 공급되지 않더라도 기억된 내용이 지워지지 않는다.

    나) 시스템에서 사용하는 BIOS, POST 등이 저장된다.

    다) 현재 사용 중인 응용 프로그램이나 데이터가 저장된다.

    라) 주로 하드디스크에서 사용되는 기억장치이다.

 

1번 :RAM은 전원이 공급되지 않으면 기억이 지워지는 휘발성 메모리
2번 : ROM에 관한 설명

답은 다)

 

18. 일반적으로 주기억 장치로 사용하는 RAM을 보조 기억 장치로는 사용하고 있지 않다. 그 이유를 바르게 설명한 것은?

    가) RAM은 접근 속도가 너무 빨라 보조 기억 장치로 사용할 수 없기 때문이다.

    나) RAM의 제품 생산량이 수요에 미치지 못하기 때문이다.

    다) RAM에 기억된 정보를 유지하려면 지속적으로 전원 공급이 필요하기 때문이다.

    라) RAM의 수명이 짧기 때문이다

 

RAM(Random Access Memory) : 전원이 공급되지 않으면 기억된 내용이 사라지는 휘발성(소멸성) 메모리이므로 보조 기억 장치로 사용하지 않음

답은 다)

 

19. 다음 중 Windows 사용 시 메모리(RAM) 용량 부족 문제의 해결 방법으로 가장 적절하지 않은 것은? 

   가) 불필요한 프로그램을 종료한다.

   나) 불필요한 자동 시작 프로그램을 삭제한다.

   다) 시스템 속성 창에서 가상 메모리의 크기를 적절히 설정한다.

   라) 휴지통에 있는 파일을 삭제한다.

 

RAM은 현재 사용 중인 응용 프로그램이나 데이터가 저장되는 휘발성 메모리이다.
휴지통에 있는 파일을 삭제하는 것은 하드디스크의 용량 부족을 해결하기 위한 방법이다.

답은 라)