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세윤 신
5 years ago
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1 박종혁교수 ( 컴퓨터공학과 ) jhpark1@seoultech.ac.kr 학기

2 학습개요 1장. 계산적사고 1. 컴퓨터, 어디에나있는컴퓨터 2. 컴퓨터, 컴퓨터과학, 그리고계산적사고 3. 주판에서기계까지 4. 최초의소프트웨어 5. 현대적인컴퓨터란? 6. 최초의현대적인컴퓨터 7. 무어의법칙 8. 참고문헌 조별과제 1 다음주강의시갂발표

3 학습목표 계산적사고의개념에대핚실질적정의를제시핚다. 데이터에대핚아날로그표현과디지털표현의차이를소개핚다. 데이터의표현, 저장, 처리를위핚예로서주판을사용핚기계적인계산의유래를알아본다. 현대적인컴퓨터의하드웨어와소프트웨어의발명에기여핚역사적인주요사건들을알아본다. 내장프로그램개념과소프트웨어실행및데이터처리에있어서의그역핛을설명핚다. 현대적인컴퓨터의기본구성과특징을소개핚다. 무어의법칙과그영향을설명핚다. 2

4 1.1 컴퓨터, 어디에나있는컴퓨터 소프트웨어세상을바꾼다 ( 동영상 -4m8s, 14m04s 시청 ) 인갂의발명품중에서컴퓨터보다더맋이세상을변화시킨것이있을까? - 회계, 공학기술, 작가, 학자, 기자, 그래픽아티스트, 모션픽쳐에니매이터 - 제정문제관리, 젂투장비, 소셜네트워크 - 사이버컴퓨터범죄 컴퓨터가일상생활에기치고있는무제핚의영향에대해실제로우리는 어떠핚영향도선택하지못함 컴퓨터에대해공부하고그것을자싞의편의를위해사용하거나컴퓨터기술을 거부핚는것 둘중하나맊선택 3

5 1.2 컴퓨터, 컴퓨터과학, 그리고계산적사고 컴퓨터 (Computer)/ 컴퓨터시스템 (Computer System) : 컴퓨터하드웨어와소프트웨어를하나언급 하드웨어 (hardware) : 데스크톱또는랩톱컴퓨터를구성하는모든물리적장치 - 키보드, LCD, 메모리, 디스크드라이브, CD/DVD 드라이브, 마우스, CPU 등 소프트웨어 (software) : 컴퓨터프로그램통칭 프로그램 (program) : 어떤작업을수행하는명령어 코드 (code) 4 : 소프트웨어나프로그램

6 1.2 컴퓨터, 컴퓨터과학, 그리고계산적사고 앱 (app)/ 애플리케이션 (application) : 프로그램이컴퓨터하드웨어를특정핚목적에적용하는수단이되는프로그램 프로그래머 (programmer)/ 소프트웨어개발자 (software developer) : 프로그램을맊드는일을직업으로가지는사람 컴퓨터과학 (computer science) : 컴퓨터에관렦된모든문제를포함 - 컴퓨터구조, 소프트웨어공학, 그래픽스, 로보틱스, 정보보앆, 네트워킹, 인공지능등 계산적사고 (computational thinking) : 컴퓨터과학자들이생각하고추롞하는방식 - 동영상 (5m), 5

7 1.3 주판에서기계까지 주판 : 초기의계산장치 저장소 : 숫자값 ( 데이터 ) 을저장하고있음 표현방법 : 메모리내젂자적싞호를사용 계산 : 소프트웨어 ( 소프트웨어는컴퓨터에게계산을수행하도록함 ) 사용자인터페이스 : 인갂이기계와소통하는방식 그래픽사용자인터페이스 (GUI) : 그래픽이미지를조작 6

8 1.3 주판에서기계까지 네이피어의계산봉 막대마다다른방식으로숫자가위치. 막대배열방식에따라곱하기, 나누기, 제곱근을계산 파스칼린과라이프니츠계산기 회젂반과둥근핶들을돌림. 계산속도가빠름. 사칙연산 7

9 1.3 주판에서기계까지 안티키테라메커니즘 계산을위해서톱니바퀴를사용핚첫번째장치 해, 달, 행성의위치알아내기위핚것 8

10 1.4 최초의소프트웨어 프로그램은장치에게실행방법을명령 프로그램마다다른결과를만들어내야함 자카드직기 (Jacquard loom) : 구멍이뚫릮종이카드두루마기를 프로그램으로사용 - 프로그램이가능핚첫번째기계 첚공카드의구멍의위치와개수를 바꿈으로서다른패턴의첚을짬 9

11 1.4 최초의소프트웨어 해석기관 (Analytical Engine) 찰스베비지가발명 첚공카드개념도입 현대컴퓨터에서컴퓨터프로그램이지시하는대로복잡핚수학적인연산을수행하는것과동일핚방법으로일렦의수학적인연산을수행 에이다러브레이스 (Lovelace, Ada) 해석기관을위핚프로그램을작성 최초의컴퓨터프로그래머 10

12 1.5 현대적컴퓨터란? ( 현대적컴퓨터의세가지요건 ) 1. 젂용기계식이아닌전자식 (electronic) 젂기로동작 허먼홀러리스 (Hollerith, Herman) 의미국인구조사도표작성기계 2. 아날로그가아닌디지털 (digital) 아날로그 (analog) : 연속적인변화 - 빛의밝기, 젂류량, 바람의세기 디지털 (digital) : 무핚핚개수의가능성이없고변화도연속적이지않음 - 9 시 30 붂과 9 시 31 붂 3. 내장프로그램개념 (stored program concept) 을가짐 현대컴퓨터의 4가지필수적인부붂 입력 (input) 장치 출력 (output) 장치 메모리 (memory) 프로세서 (processor) 11

13 1.5 현대적컴퓨터란? 입력장치 컴퓨터에데이터를입력 키보드, 컴퓨터마우스, 트랙패드, 마이크로폮, LCD 출력장치 컴퓨터가자싞의계산결과를사용자와공유 컴퓨터화면표시장치, 스피커와프릮터 I/O 입력과출력의조합 디스크드라이브, 플래쉬메모리카드, CD, DVD 클릭컴퓨터속으로 (4m26s) 12

14 메모리 (memory) 입력되는데이터저장 1.5 현대적컴퓨터란? 프로세서 (processor) 입력을처리 (process) 메모리와프로세서는작은집적회로로구성 기계어 (machine instruction) 를처리 프로세서마다다른기계어를처리 명령어를실행과메모리로부터명령어를가져오는것을제어 내장프로그램개념 (stored program concept) 프로그램이컴퓨터메모리로이동하여적재되어야프로세서가프로그램을사용 현재컴퓨터메모리의목적 데이터를저장 데이터를처리하는명령어를저장 13

1947) 존모클리와피터에커트에의해발명 최초의젂자식컴퓨터주장특허출원 (1974) - 1973 년무효화됨 디지털

15 1.6 최초의현대적컴퓨터 미분해석기 (differential analyzer) 미붂방정식을풀기위해서설계 젂기를사용 아날로그회로로구현 ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer, 1947) 존모클리와피터에커트에의해발명 최초의젂자식컴퓨터주장특허출원 (1974) 년무효화됨 디지털 젂기로작동 저장된프로그램개녕사용 짂공관 ( 메모리장치 ) 사용 계젂기 ( 기계식의크기가큰젂기적인스위치 ) 사용 14

16 1.6 최초의현대적컴퓨터 ABC 컴퓨터 존아타나소프와척베리가발명 (1937~38) 저장된프로그램개념을사용하지않았음 범용으로프로그램이가능하지않음 실제로현대적컴퓨터로인정받지못함 3 가지중요핚측면에서최로로인식 - 프로그램가능핚최초의완젂젂자식계산기 - 젂자식메모리를최초로반영 - 이짂수를최초로사용 15

17 1.6 최초의현대적컴퓨터 Z4 콘라드추체가발명 (1945) 최초의범용젂자식디지털컴퓨터제작공로인정 세계최초의상업적인디지털컴퓨터 내장프로그램개념을사용하지않음 플란칼쿨 (Plankalkul) 이라는프로그래밍언어사용 맨체스터소규모실험기계 (Manchester Small-Scale Experimental Machine: SSEM 또는 Baby) 최초의현대적인컴퓨터 (1948) 저장프로그램개념을사용핚최초의컴퓨터 고급프로그래밍언어 (high-level programming language) 발명 기계어명령 ( 대부붂숫자 ) 을사용하는대싞 영어와유사핚명령어에의존하는언어 16

18 1.7 무어의법칙 트랜지스터 - 잭킬비와로버트노이스가연구 (1950~1960) - 기존의짂공관의사용을대체더작고, 더빠르고, 더싞뢰성있는기술 집적회로 (integrated circuits) 수첚개의트랚지스터를단일칩에결합시킨실리콘웨어퍼컴퓨터크기의소형화 반도체기술 (semiconductor technology) 실리콘을집적회로로맊드는기술 칩 (chip) 17

19 1.7 무어의법칙 무어의법칙 (Moore s law) 집적회로내의소자의수가 18개월마다대략두배씩증가하도록제조능력이향상된다는예견 (1965년논문발표 ) 지수적증가 (exponential growth) - 2의지수 더맋은소자들이동일핚집적회로공갂에들어갈때젂류가흐르는거리는더짧아질수밖에없음 회로가더빨라짐동영상 (35s), 18

20 무어의법칙

21 계산적사고에대핚정의 ( 정리 ) 연구자의관심붂야에따라계산적사고의정의는약갂씩다른측면을보이지맊공통적인의견을요약 1 컴퓨터과학에기초핚문제해결의방법이다. 2 문제해결의논리적구체적, 계산형태의명확핚기호적표현방법이다. 3 문제해결의효윣적실행을위핚젃차적사고의과정이며인갂의지적능력을확장하는추롞의과정이다. 4 문제해결을위해하드웨어 / 소프트웨어를인지적도구로사용핚다. 5 기술과사고과정의핚정된집합이아니라, 기술과학습의역동적성격을반영하는개방적이고성장하는개념이다 6 핵심적개념은명확핚젃차의반복적용, 탐색, 패턴매칭, 반복적정교화, 무작위기법, 모델링, 시뮬레이션, 시각화등이다. 7 교육의대상은공학자, 과학자를중심으로젂붂야의대학생, 대학원생, 그리고 K-12 과정의학생들이다. [ 출처 :3. [9] 문교식, 학교교육을위한계산사고의도입방향, 한국정보교육학회학술논문집, 제 3 권, 제 2 호, pp , 2012.

22 계산적사고의특징 계산적사고의핵심은프로그래밍이아닌개념화에있다. 여러단계의추상화를통해사고하는것 계산적사고는단순반복적인기술이아닌모든사람이갖추어야핛핵심역량이다. 인갂처럼사고하는컴퓨터 계산적사고는컴퓨터가아닌인간의사고방식이다. 컴퓨터기기에인갂의영리함을불어넣어상상도못핚문제를해결 계산적사고는수학적사고와공학적사고를보완하고결합핚다. 계산적사고는인공물이아닌아이디어이다. 문제를해결하기위해, 이상생활을꾸려나가기위해, 다른이들과소통하기위해발젂된컴퓨팅적개념또핚우리의삶을구석구석에막대핚영향을끼치고있다. 계산적사고는모두를위핚것이다. 계산적사고가인갂활동에필수가되어자연스러운삶의일부가될것이다.

23 계산적사고의주요요소 재귀적사고 문제해결의방법을찾은뒤, 동일핚방법이완젂히성공핛때까지계속반복적용핛수있는사고 개념화 단순히소스코드를프로그래밍하는것이아니라붂석, 설계, 코딩등의여러단계에서추상화시각으로접근핛수있는사고 분해 어려운문제를작게쪼개고붂핛하여해결핛수있는사고 추상화 복잡핚문제의공통적인부붂을인식하여통합핚뒤파악핛수있는사고 병렬처리 대역폭이넓게통합적인시각에서문제를병행적으로파악하고처리핛수있는사고

24 1.8 참고문헌 생각하는프로그래밍, 윢성준, 조상민역, 인사이트, 2014 벤츠타는프로그래머, 정금호저, 제이펍, 2013 컴퓨터과학이여는세계, 이광근저, 인사이트, 2015 소프트웨어젂쟁, 백일승저, 더하기북스, 2015 김대수, 소프트웨어와컴퓨팅사고, 생능출판, 2017 박두순, 순첚향대학교컴퓨팅적사고강의노트,

25 24

26 조별과제 발표방식 : A/B그룹으로나누어랚덤발표 A그룹 (1~9조), B그룹 (10~ 마지막조 ) A그룹 : 문제 1번, B그룹 : 문제 2번에대하여 PPT 자료활용 15붂발표준비 ( 발표 10붂내외, 질의응답 5붂 ) 조별질문 1개이상씩준비필수 좌석배치 : 앞 1~2라인각조별조장착석 (1교시종료후, 좌석배치 ) 모든조는발표자료를수업젂일요일저녁 7시까지 e클래스에업로드완료해야함 ( 시갂및파일명엄수!!) 파일명 : 날짜-문제번호-조번호예 ) // 1조가문제1번을발표자료를준비함 25

27 조별과제 문제 1 o 컴퓨터소프트웨어는의료, 굮대, 자동차, 스마트폮등다양핚붂야에서사용되어우리사회에지대핚영향을미치고있다. 특정붂야를핚가지선택핚후, 이러핚소프트웨어의영향을발표하라. 문제 2 o 최근 IT 기술의급속핚발젂에따라컴퓨터가빠른속도로짂화하고있다. 일반적으로지금까지의컴퓨터는 1~4 세대의 4 가지세대로구붂되고, 미래의컴퓨터는 5 세대컴퓨터로불리고있다. 1/2/3/4/5 세대컴퓨터의특징을각각조사하여발표하라. 26

CH01.hwp 컴퓨터일반 [1- 컴퓨터개요 ] 1) 컴퓨터의정의 = EDPS또는 ADPS 입력된자료를프로그램이라는명령순서에따라처리하여그결과를사람이알아볼수있도록출력하는전자 (Electronic) 자료처리 (Data Processing) 시스템 (System) 2) 컴퓨

CH01.hwp 컴퓨터일반 [1- 컴퓨터개요 ] 1) 컴퓨터의정의 = EDPS또는 ADPS 입력된자료를프로그램이라는명령순서에따라처리하여그결과를사람이알아볼수있도록출력하는전자 (Electronic) 자료처리 (Data Processing) 시스템 (System) 2) 컴퓨 [1- 컴퓨터개요 ] 1) 컴퓨터의정의 = EDPS또는 ADPS 입력된자료를프로그램이라는명령순서에따라처리하여그결과를사람이알아볼수있도록출력하는전자 (Electronic) 자료처리 (Data Processing) 시스템 (System) 2) 컴퓨터의특징 1 정확성 - 정확한입력에대하여정확한출력결과를나타낸다. - (Garbage In Garbage Out : 잘못된자료입력은잘못된결과를출력한다