[전자계산기 구조] 1.컴퓨터 하드웨어 구성 : 기본 개념과 기출문제 완벽 해설

 

 

전자계산기 구조: 기본 개념과 기출문제 완벽 해설

1. 컴퓨터 하드웨어 구성

전자계산기 구조는 컴퓨터 하드웨어의 주요 구성 요소들을 이해하는 것으로 시작됩니다. 이는 중앙처리장치(CPU), 메모리, 입출력 장치(I/O Devices)로 구성됩니다.

 

출처 : https://hongong.hanbit.co.kr/%EC%BB%B4%ED%93%A8%ED%84%B0%EC%9D%98-4%EA%B0%80%EC%A7%80-%ED%95%B5%EC%8B%AC-%EB%B6%80%ED%92%88cpu-%EB%A9%94%EB%AA%A8%EB%A6%AC-%EB%B3%B4%EC%A1%B0%EA%B8%B0%EC%96%B5%EC%9E%A5/

 

1. 중앙처리장치(CPU)

CPU는 컴퓨터의 두뇌로서 명령어를 해석하고 실행하는 역할을 합니다. 주요 구성 요소는 다음과 같습니다:

• 산술 논리 장치(ALU): 산술 연산(덧셈, 뺄셈)과 논리 연산(AND, OR)을 수행합니다.
• 제어 장치(CU): 명령어를 해석하고 실행 순서를 제어합니다.
• 레지스터: 데이터를 일시적으로 저장하는 고속 메모리입니다.

 

2. 메모리

메모리는 데이터와 명령어를 저장하며, 주요 구성 요소는 다음과 같습니다:

• 주기억장치(RAM): 실행 중인 프로그램과 데이터를 저장하며 휘발성 메모리입니다.
• 보조기억장치(HDD, SSD): 영구적으로 데이터를 저장하는 비휘발성 메모리입니다.

3. 입출력 장치(I/O Devices)

입출력 장치는 컴퓨터와 외부 환경 간의 데이터 교환을 담당합니다. 주요 예로는 다음이 있습니다:

• 입력 장치: 키보드, 마우스 등
• 출력 장치: 모니터, 프린터 등

 

논리회로 및 데이터 표현

컴퓨터는 논리회로를 사용하여 데이터를 처리합니다. 논리회로는 AND, OR, NOT 등의 기본 논리 게이트를 사용하여 다양한 논리 연산을 수행합니다.

 

1. 논리 게이트

• AND 게이트: 두 입력이 모두 1일 때 출력이 1이 되는 게이트
• OR 게이트: 입력 중 하나 이상이 1일 때 출력이 1이 되는 게이트
• NOT 게이트: 입력이 1일 때 출력이 0, 입력이 0일 때 출력이 1이 되는 게이트

2. 데이터 표현

컴퓨터는 데이터를 이진수 형태로 표현합니다. 모든 데이터는 0과 1의 조합으로 이루어져 있습니다.

• ASCII 코드: 문자를 이진수로 표현하는 표준 코드
• 부동 소수점: 실수를 이진수로 표현하는 방법

 

프로세서 및 메모리 구조

프로세서는 명령어를 해석하고 실행하는 장치입니다. 프로세서의 기본 동작 과정은 페치(명령어 읽기), 디코드(명령어 해석), 익스큐트(명령어 실행)로 구성됩니다.

 

1. 명령어 사이클

프로세서는 명령어를 실행하기 위해 다음과 같은 사이클을 반복합니다:

• 페치(Fetch): 메모리에서 명령어를 읽어옵니다.
• 디코드(Decode): 읽어온 명령어를 해석합니다.
• 익스큐트(Execute): 해석된 명령어를 실행합니다.

2. 메모리 계층 구조

메모리는 속도와 용량에 따라 계층 구조를 가집니다. 이는 레지스터, 캐시 메모리, 주기억장치, 보조기억장치로 구성되며, 각 계층은 속도와 접근 시간에 차이가 있습니다.

 

기출문제와 해설

기출문제 1

문제: 다음 중 CPU의 주요 구성 요소가 아닌 것은?

(a) ALU
(b) CU
(c) Memory
(d) Register

 

 

풀이: 정답: (c) Memory

해설: CPU의 주요 구성 요소는 산술 논리 장치(ALU), 제어 장치(CU), 레지스터(Register)입니다. 메모리는 CPU 외부에 있는 주요 구성 요소입니다.

기출문제 2

문제: 다음 중 논리 게이트의 기본 종류에 해당하지 않는 것은?

(a) AND
(b) OR
(c) NOT
(d) XOR

 

 

풀이: 정답: (d) XOR

해설: 기본 논리 게이트는 AND, OR, NOT입니다. XOR 게이트는 기본 논리 게이트를 조합하여 만든 논리 게이트입니다.

기출문제 3

문제: 다음 중 메모리 계층 구조에서 가장 빠른 속도를 가지는 것은?

(a) 주기억장치
(b) 보조기억장치
(c) 캐시 메모리
(d) 레지스터

 

 

풀이: 정답: (d) 레지스터

해설: 메모리 계층 구조에서 가장 빠른 속도를 가지는 것은 레지스터입니다. 레지스터는 CPU 내부에 위치하며, 접근 속도가 가장 빠릅니다.

기출문제 4

문제: CPU에서 명령어를 해석하고 실행하는 단계는?

(a) Fetch
(b) Decode
(c) Execute
(d) All of the above

 

 

풀이: 정답: (d) All of the above

해설: 명령어 사이클은 Fetch(명령어 읽기), Decode(명령어 해석), Execute(명령어 실행) 세 단계로 구성됩니다.

기출문제 5

문제: 다음 중 주기억장치(RAM)의 특징이 아닌 것은?

(a) 휘발성 메모리
(b) 실행 중인 프로그램과 데이터를 저장
(c) 비휘발성 메모리
(d) 빠른 접근 속도

 

 

풀이: 정답: (c) 비휘발성 메모리

해설: 주기억장치(RAM)는 휘발성 메모리로, 전원이 꺼지면 저장된 데이터가 사라집니다. 비휘발성 메모리는 보조기억장치(HDD, SSD)입니다.

기출문제 6

문제: 다음 중 입출력 장치에 해당하지 않는 것은?

(a) 키보드
(b) 마우스
(c) RAM
(d) 모니터

 

 

풀이: 정답: (c) RAM

해설: 입출력 장치는 키보드, 마우스, 모니터와 같은 장치들입니다. RAM은 주기억장치에 해당합니다.

기출문제 7

문제: 다음 중 캐시 메모리의 주된 역할은?

(a) 데이터를 영구적으로 저장
(b) 데이터 접근 속도를 높이기 위해 자주 사용하는 데이터를 저장
(c) 외부 장치와의 데이터 교환
(d) 명령어를 해석하고 실행

 

 

풀이: 정답: (b) 데이터 접근 속도를 높이기 위해 자주 사용하는 데이터를 저장

해설: 캐시 메모리는 주기억장치보다 빠른 속도로 자주 사용하는 데이터를 저장하여 CPU의 접근 속도를 높입니다.

기출문제 8

문제: 다음 중 ALU(Arithmetic Logic Unit)의 기능이 아닌 것은?

(a) 덧셈
(b) 뺄셈
(c) 논리 연산
(d) 명령어 해석

 

 

풀이: 정답: (d) 명령어 해석

해설: ALU는 산술 연산과 논리 연산을 수행하는 장치로, 명령어 해석은 제어 장치(CU)의 역할입니다.

기출문제 9

문제: 컴퓨터에서 사용하는 이진수 체계는 몇 진법인가?

(a) 2진법
(b) 8진법
(c) 10진법
(d) 16진법

 

 

풀이: 정답: (a) 2진법

해설: 컴퓨터는 데이터를 0과 1로 구성된 이진수 체계(2진법)로 처리합니다.

기출문제 10

문제: 다음 중 ASCII 코드에 해당하는 것은?

(a) 7비트
(b) 8비트
(c) 16비트
(d) 32비트

 

 

풀이: 정답: (a) 7비트

해설: ASCII 코드는 7비트로 구성되어 있으며, 문자를 이진수로 표현하는 표준 코드입니다.

기출문제 11

문제: 프로세서의 속도를 결정짓는 주된 요인은 무엇인가?

(a) 클럭 속도
(b) RAM 용량
(c) 하드디스크 용량
(d) GPU 성능

 

 

풀이: 정답: (a) 클럭 속도

해설: 프로세서의 클럭 속도는 초당 실행할 수 있는 명령어 수를 결정짓는 중요한 요인입니다.

기출문제 12

문제: 다음 중 페이징 기법과 관련이 없는 것은?

(a) 페이지 테이블
(b) 프레임
(c) 세그멘테이션
(d) 페이지 교체 알고리즘

 

 

풀이: 정답: (c) 세그멘테이션

해설: 페이징 기법은 페이지 테이블, 프레임, 페이지 교체 알고리즘과 관련이 있으며, 세그멘테이션은 별도의 메모리 관리 기법입니다.

기출문제 13

문제: 다음 중 주기억장치와 보조기억장치의 차이로 적절하지 않은 것은?

(a) 주기억장치는 휘발성이다.
(b) 보조기억장치는 비휘발성이다.
(c) 주기억장치는 데이터 접근 속도가 느리다.
(d) 보조기억장치는 데이터 접근 속도가 느리다.

 

 

풀이: 정답: (c) 주기억장치는 데이터 접근 속도가 느리다

해설: 주기억장치는 데이터 접근 속도가 빠르며, 보조기억장치보다 느리지 않습니다.

기출문제 14

문제: 다음 중 컴퓨터의 기본 논리 회로에 해당하지 않는 것은?

(a) AND 게이트
(b) OR 게이트
(c) NOT 게이트
(d) NAND 게이트

 

 

풀이: 정답: (d) NAND 게이트

해설: 기본 논리 회로는 AND, OR, NOT 게이트로 구성되며, NAND 게이트는 기본 게이트를 조합하여 만든 논리 게이트입니다.

기출문제 15

문제: 다음 중 CPU의 명령어 처리 순서가 올바른 것은?

(a) Decode - Fetch - Execute
(b) Fetch - Execute - Decode
(c) Fetch - Decode - Execute
(d) Execute - Fetch - Decode

 

 

풀이: 정답: (c) Fetch - Decode - Execute

해설: CPU는 명령어를 Fetch(읽기), Decode(해석), Execute(실행)의 순서로 처리합니다.

기출문제 16

문제: 다음 중 하드디스크(HDD)의 특징이 아닌 것은?

(a) 비휘발성 메모리
(b) 큰 용량
(c) 빠른 접근 속도
(d) 자기 디스크 사용

 

 

풀이: 정답: (c) 빠른 접근 속도

해설: 하드디스크는 비휘발성 메모리로 큰 용량을 가지지만, SSD에 비해 접근 속도가 느립니다.

기출문제 17

문제: 다음 중 RAM의 주요 기능은 무엇인가?

(a) 데이터를 영구적으로 저장
(b) 프로그램 실행 중 데이터를 일시적으로 저장
(c) 데이터를 읽기 전용으로 저장
(d) 입력 데이터를 처리

 

 

풀이: 정답: (b) 프로그램 실행 중 데이터를 일시적으로 저장

해설: RAM은 프로그램 실행 중 데이터를 일시적으로 저장하는 휘발성 메모리입니다.

기출문제 18

문제: 다음 중 프로세서의 구성 요소가 아닌 것은?

(a) ALU
(b) CU
(c) 레지스터
(d) SSD

 

 

풀이: 정답: (d) SSD

해설: 프로세서의 구성 요소는 ALU, CU, 레지스터이며, SSD는 보조기억장치입니다.

기출문제 19

문제: 다음 중 논리 회로의 기본 연산이 아닌 것은?

(a) AND
(b) OR
(c) NOT
(d) SHIFT

 

 

풀이: 정답: (d) SHIFT

해설: 논리 회로의 기본 연산은 AND, OR, NOT이며, SHIFT는 논리 연산이 아닙니다.

기출문제 20

문제: 다음 중 데이터의 이진수 표현 방법으로 올바르지 않은 것은?

(a) ASCII
(b) 유니코드
(c) 부동 소수점
(d) 10진법

 

 

풀이: 정답: (d) 10진법

해설: 데이터의 이진수 표현 방법은 ASCII, 유니코드, 부동 소수점 등이 있으며, 10진법은 이진수 표현 방법이 아닙니다.