폰노이만 구조란?

 

 

 

폰노이만 구조(Von Neumann architecture)

폰노이만 구조(Von Neumann architecture)는 현대 컴퓨터 아키텍처의 중요한 개념 중 하나로, 컴퓨터 시스템의 설계와 동작 원리를 설명하는 기본적인 프레임워크입니다. 이 아키텍처는 컴퓨터 하드웨어와 소프트웨어가 상호작용하는 방식을 정의하며, 대부분의 일반적인 컴퓨터 시스템이 이러한 아키텍처를 기반으로 설계되어 있습니다. 폰노이만 구조의 주요 특징은 다음과 같습니다.

 

1. 중앙 처리 장치(Central Processing Unit, CPU): 폰노이만 구조의 핵심은 CPU로, 이는 프로그램의 명령어를 실행하고 데이터를 처리하는 역할을 합니다.

2. 메모리(Memory): 폰노이만 구조에서는 데이터와 프로그램 명령어가 동일한 메모리에 저장됩니다. 이 메모리는 주 기억장치(RAM, Random Access Memory)로 알려져 있으며, CPU는 메모리에서 데이터를 읽고 쓰며 프로그램 명령어를 가져와 실행합니다.

3. 명령어와 데이터의 구분: 프로그램 명령어와 데이터는 동일한 메모리에 저장되지만, CPU는 명령어와 데이터를 구분하여 처리합니다. 이것은 명령어와 데이터를 명확하게 구분하는 프로그램 카운터(Program Counter, PC)라는 레지스터를 사용하여 달성됩니다.

4. 명령어 집합 구조: 폰노이만 컴퓨터는 일련의 명령어를 실행하는 데 사용되며, 이러한 명령어들은 CPU에서 지원하는 일정한 명령어 집합에 따라 동작합니다. 이 명령어 집합은 기본적으로 CPU의 명령어 세트로 구성되며, 산술 연산, 논리 연산, 메모리 접근 등 다양한 기능을 수행할 수 있습니다.

5. 시퀀셜한 처리: 명령어는 순차적으로 실행되며, 프로그램 카운터는 다음에 실행할 명령어의 주소를 가리키므로, 명령어의 실행은 하나씩 진행됩니다.

 

출처: https://20plus3.tistory.com/41

 

 

 

오늘 날의 대부분 컴퓨터는 폰노이만 구조입니다. CPU, 메모리, 저장장치, 입출력 장치가 버스로 연결되어있는 구조입니다. 여기서 가장 중요한 특징은 "모든 프로그램은 메모리에 올라와야 실행할 수 있다." 입니다.

컴퓨터를 주방에 비유하면, 쉐프는 CPU, 쉐프가 쓰는 도마는 메모리, 주방 창고는 저장장치입니다. 요리 방법을 결정하는 것은 CPU가 작업을 진행하는 것(프로세스 관리), 도마 위 재료를 정리하는 것은 프로그램의 메모리를 관리하는 것(메모리 관리)에 비유할 수 있습니다. 도마의 크기는 RAM의 크기와 비유할 수 있어서, 도마가 작으면 시간이 오래걸릴 수 밖에 없습니다.

 

폰노이만 구조는 John von Neumann이 1940년대에 제안한 개념으로, 이전의 컴퓨터 아키텍처와는 대조적으로 명령어와 데이터를 동일한 메모리에 저장하고 사용하는 점에서 혁명적이었습니다. 이러한 아키텍처는 현대 컴퓨터 시스템의 기초를 이루며, 프로그래머들이 소프트웨어를 개발하고 실행할 때 사용하는 기본적인 모델이 됩니다.