포털:고등학교/정보·통신 계열 전문 교과(2015)/컴퓨터 구조/컴퓨터의 구성

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1. 컴퓨터의 개념[편집]

컴퓨터의 개념 : 외부로부터 대량의 자료를 입력받아 일련의 처리 과정을 거쳐 유용한 정보를 생성하여 사용자에게 제공해주는 전자 자료 처리 시스템(EDPS : Electronic Data Processing System)

 가. 컴퓨터의 정의 : 컴퓨터는 데이터와 명령어를 입력하고 저장할 수 있으며, 다양한 프로그램을 통해 전자적인 신호로 신속하고 정확하게 처리하여 인간이 필요한 정보를 출력하는 정보 처리 시스템

 나. 컴퓨터의 특성
   - 신속성 : 입출력의 속도와 연산 속도가 빨라서 많은 양의 데이터를   신속하게 처리함.
   - 대용량성 : 많은 양의 데이터를 기억하고 처리함.
   - 신뢰성 : 컴퓨터의 처리 결과를 신뢰함.
   - 정확성 : 오류나 오차를 최소화하고 정확하게 계산할 수 있고 처리 결과가 정확함.
   - 범용성 : 과학 기술용, 사무 처리용이나 교육 등 다양한 업무를 처리함.

2. 컴퓨터의 발달 과정[편집]

계산 도구[편집]

   1) 수판 : 최초의 계산 도구
   2) 네피어(Napier) 막대 : 숫자를 새긴 막대로 계산 도구
   3) 파스칼 계산기 : 톱니 바퀴를 회전시켜 계산하는 프랑스 철학자이며 수학자인 파스칼이 발명한 계산 도구

자동 계산기[편집]

   1) 배비지의 차분 기관 : 영국의 수학자인 배비지(babbge)가 1822년 설계
   2) 배비지의 해석 기관 : 현대 컴퓨터의 기초가 되었으며, 최초의 자동 디지털 계산기 
   3) 홀러리스 천공 카드 시스템: 홀러리스(Hollerith)가 고안한 카드에 구멍을 뚫어서 그 카드를 분류기에 넣어 집계하는 천공 카드 시스템(PCS: Punched Card System)

컴퓨터의 출현[편집]

   1) MARK-Ⅰ: 하버드대 에이컨(Aiken, H)이 톱니바퀴를 사용한 세계 최초 전기 기계식 자동 계산기
   2) ENIAC : 모클리(Mauchly J.W)와 에커트(J.P. Eckert)가 개발한 최초의 범용 디지털 컴퓨터
   3) EDSAC : 폰 노이만(Von Newmann, J.)이 제시한 프로그램 내장 방식으로 작동하는 컴퓨터  
   4) EDVAC : 미국 펜실베이니아 대학교(University of Pennsylvania)에서 만든 컴퓨터
   5) UNIVAC : 일반 업무에 사용된 첫번째 상용 컴퓨터 
   6) 현대의 컴퓨터 : 미국 IBM에서 1952년부터 상용 컴퓨터를 개발 및 발표하고, 트랜지스터와 IC의 발명으로 소형이면서 고속화한 개인용 컴퓨터로 발전하였다.
 
 라. 컴퓨터의 세대 구분
   1) 제1세대 : 진공관을 사용하고 프로그램 내장 방식을 사용한 컴퓨터 세대
   2) 제2세대 : 트랜지스터와 자기 코어를 사용하고 FORTRAN, ALGOL, COBOL 등과 같은 고급 언어가 시작된 세대
   3) 제3세대 : 집적회로(IC)를 사용하여 소형화하고 신뢰도가 증가한 세대 - 시분할 시스템(TSS: Time Sharing System) 사용
   4) 제4세대 : 고밀도 직접회로(LSI)와 초고밀도 직접회로(VLSI)가 소자로 쓰인 세대
   5) 제5세대 : 인공지능과 유비쿼터스(Ubiquitous)가 적용된 세대
특징 제1세대 제2세대 제3세대 제4세대 제5세대
연대 1945~1955 1955~1964 1964~1970 1971~1979 1980~
논리 회로 소자 진공관 트랜지스터 집적 회로(IC) 고밀도 집적 회로(LSI), 초고밀도 집적회로(VLSI) 초고밀도 집적회로(VLSI), 광 회로
기억장치 자기 테이프 자기 코어 자기 디스크 자기 디스크 자기 디스크, SSD
운영 방식 조작자 운영 일괄 처리 시분할 방식 가상 처리 병렬 처리
응용 분야 과학 계산, 통계, 집계 생산 관리, 원가 관리 예측, 의사결정 경영 예측, 로봇, 모의 실험 유비쿼터스, 인공 지능, 빅 데이터

3. 컴퓨터의 구성 요소[편집]

 가. 하드웨어 : 컴퓨터를 구성하는 기계 장치와 주변 장치
   1) 입력 장치 : 문자, 숫자, 도형 등의 데이터를 2진수 형태로 읽어 들이는 장치
   2) 연산 장치 : 입력된 데이터를 활용하여 산술 연산과 논리 연산을 하는 장치
   3) 제어 장치 : 프로그램에서 명령을 받아 각 장치들을 동작하도록 제어하는 장치 
   4) 기억 장치 : 데이터와 프로그램을 컴퓨터에 기억시키는 장치
   5) 출력 장치 : 컴퓨터에서 처리된 결과를 문자나 그림, 소리의 형태로 출력시키는 장치

 나. 소프트웨어 : 프로그램으로 컴퓨터의 장치를 작동시키거나 운영 체제로 대표되는 시스템 소프트웨어와 응용 소프트웨어로 구분할 수 있다.
   1) 시스템 소프트웨어
     - 운영체제 : 윈도, 리눅스, 유닉스 등
     - 언어 번역 프로그램 : 베이식, 포트란, 자바, C, 델파이 등
     - 유틸리티 프로그램 : Winzip, 알집, V3 등

   2) 응용 소프트웨어
     - 범용 프로그램 : 한컴 오피스, MS 오피스, 포토샵 등
     - 특수 목적용 프로그램 : 급여, 인사관리, 세무 회계, 성적 처리 등

 다. 컴퓨터의 동작
   1) 프로그램의 실행 : 컴퓨터는 주기억 장치에 있는 명령어를 필요할 때마다 제어 장치로 옮겨서 프로그램을 수행한다. 제어 장치에서는 각 명령어를 해석하고 그에 따른 동작을 수행한다. 프로그램을 주기억 장치로부터 인출하는 순서는 점프 명령어에 따라 따로 지정되지 않는 한 명령어의 주소에 따른다. 제어 장치는 인출(fetch), 해독(decode), 실행(execute)의 세 단계를 반복적으로 처리함으로써 프로그램을 수행한다.
     - 인출(fetch) : 메모리에서 다음 명령(프로그램 계수기가 가리키고 있음.)을 인출하고 프로그램 계수기를 증가시킨다.
     - 해독(decode) : 명령 레지스터에 있는 비트 패턴을 해독한다.
     - 실행(execute) : 명령 레지스터 내부에 있는 명령어가 요청하는 활동을 수행한다.
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