제 2장 컴퓨터의 등장과 발전

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성미 도
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1 2.1 초기의컴퓨터발전 초기의계산기 인류의역사와더불어인간생활에있어서수와양을표시하기위한계산방법은꾸준히발전되어왔음 1

2 2.1 초기의컴퓨터발전 각세대별컴퓨터의특징 2

2.2 컴퓨터의세대별분류 제 1 세대 (1951~1958) : 데이터의저장과처리에진공관사용,

(ENIAC) : 세계최초의전자식컴퓨터로미국육군의탄도궤도의수학적도표를계산하기위해만들어짐

프로그램내장방식을최초로도입한컴퓨터로폰노이만이개발함 1 세대범용컴퓨터 : IBM 사에서 1952

3 2.2 컴퓨터의세대별분류 제 1 세대 (1951~1958) : 데이터의저장과처리에진공관사용, 주기억장치에자기드럼사용, 입출력보조기억장치로천공카드사용, 프로그램은기계어를사용하여작성함 에니악 (ENIAC) : 세계최초의전자식컴퓨터로미국육군의탄도궤도의수학적도표를계산하기위해만들어짐 에니악에사용된진공관 에니악 에드박 (EDVAC) : 프로그램내장방식을최초로도입한컴퓨터로폰노이만이개발함 1 세대범용컴퓨터 : IBM 사에서 1952 년 701 이라는모델명을가진상업용컴퓨터를내놓은데이어서 1953 년사무용과과학기술용으로함께쓸수있는범용적인컴퓨터 IBM 650 을발표 IBM 650 3

2.2 컴퓨터의세대별분류 제 2 세대 (1958~1963) : 회로소자로트랜지스터를사용,

입출력장치로는자기테이프와종이카드가사용됨 트랜지스터 UNIVAC 1107 제 3 세대 (1964~1970) :

4 2.2 컴퓨터의세대별분류 제 2 세대 (1958~1963) : 회로소자로트랜지스터를사용, 주기억장치에는접근시간이짧은자기코어가이용됨, 보조기억장치로용량이큰자기드럼, 자기디스크가사용, 입출력장치로는자기테이프와종이카드가사용됨 트랜지스터 UNIVAC 1107 제 3 세대 (1964~1970) : 컴퓨터에 IC 를사용함으로써중앙처리장치는소형화되는반면기억용량은커졌으며, 다양한소프트웨어를구사할수있는기능이크게개선되었을뿐만아니라관리프로그램과처리프로그램및사용자프로그램등의소프트웨어체계가확립됨 IC 개발 : 1971 년인텔사는최초의초소형전자회로인 Intel 4004 마이크로프로세서를개발함. 한번에 4 자리숫자의정보를처리할수있으며, 손톱만한크기의불과몇볼트의전력만을사용함 Intel

5 2.2 컴퓨터의세대별분류 IBM S/360 : 메모리의크기가 16KB 에서 1MB 까지범위로구성된 6 대의컴퓨터로이루어졌으며시분할방식을사용함 PDP-11 : 1960 년대말대형컴퓨터보다작으면서도기술개발로인해성능이별로떨어지지않으며, 대학의학과용이나중소기업업무처리용으로애용됨 IBM 360 PDP-11 제 4 세대 (1971~ 현재 ) : 고밀도집적회로 (LSI) 와초고밀도집적회로 (VLSI) 를사용, 연산속도는초대형컴퓨터인경우피코 (pico) 초에이르고있으며, 크레이 (CRAY) 란슈퍼컴퓨터는현재 1 초에백억개이상의명령어를수행할수있는초고성능의속도로작동중임 LSI 내부회로 5

6 2.2 컴퓨터의세대별분류 알테어 8800 : 최초의상업적인마이크로컴퓨터로서대기업이나정부에서만사용할수있었던컴퓨터를일반대중도구입할수있는길을열었음 애플컴퓨터 : 1977 년스티브잡스와스테픈워즈니악에의해만들어져널리시판된최초의마이크로컴퓨터임 알테어 8800 최초의애플컴퓨터 IBM PC IBM 은 1981 년개인용컴퓨터를발표 데스크탑컴퓨팅을통하여마이크로컴퓨터의표준으로자리매김함 개방화정책으로컴퓨터설계에대한모든사항을공개함으로 IBM PC 는호환기종업체들이많이생기게됨 저가격과고성능의매력으로 IBM PC 를이용함 IBM PC 6

7 2.2 컴퓨터의세대별분류 제 5 세대 정의 : 현재상용화되어있지는않지만앞으로발전되어갈형태의컴퓨터를말함. 컴퓨터시스템은하드웨어, 지식중심언어, 인공지능소프트웨어, 그리고코드화된지식베이스로구성됨 제 5세대컴퓨터용하드웨어의특징 1. 초고속장치 2. 대규모병렬처리시스템의구조가필요함 3. 논리적추론을지원하는연산기능이필요함 4. 논리프로그래밍, 인공지능기법, 그리고병렬처리 개념을내포하는추상적인언어가제공되어야함 7

8 자료의표현방식에따른분류 사용목적에따른분류 디지털컴퓨터 아날로그컴퓨터 혼합형방식컴퓨터 범용컴퓨터 전용컴퓨터 2.3 컴퓨터의분류 이산형의숫자를사용하는컴퓨터불연속적인데이터의조합에의해정보를처리 전압과유압등과같은아날로그신호를이용하여정보를처리 아날로그방식컴퓨터와디지털방식컴퓨터의장점을이용하여제작 재고관리, 과학계산, 통계처리, 온라인서비스등의다양한업무분야에사용 한정된분야의문제만을처리할수있도록설계 성능에따른분류 슈퍼컴퓨터 메인프레임컴퓨터 중형미니컴퓨터 - 보통의컴퓨터보다연산속도가수십에서수백배빠른컴퓨터 - 과학계산, 유체역학, 항공기설계, 우주개발시뮬레이션등빠른처리속도와결과를필요로하는업무에적합 년대초반에개발된다목적용컴퓨터 - 대기업, 병원, 은행, 보험등과같이복잡하고빠른처리를요구하는업무에이용 년대부터부서단위의업무를처리하는미니컴퓨터가등장 - 소규모이고, 처리능력이낮고, 가격이저렴한미니컴퓨터가메인프레임을대치 마이크로컴퓨터 - 중앙처리장치로마이크로프로세서를장착 - 워크스테이션, 탁상용 PC, 랩톱, 노트북, 태블릿 PC 등 8

사용목적에따른분류 특수용컴퓨터 : 특정분야의문제해결이나제한된범위의문제만을처리하기위하여설계되고제작된컴퓨터를말함 이용분야 군사용 : 미사일이나항공기의괘도를추적하는일에쓰임 사업용 : 핵반응시설을제어하거나공장에서생산공정을제어 업무용 : 지하철의운행이나개찰, 의료단층촬영등에이용함 기타 : 항공기및선박의자동조정장치등에이용함 2.

9 사용목적에따른분류 특수용컴퓨터 : 특정분야의문제해결이나제한된범위의문제만을처리하기위하여설계되고제작된컴퓨터를말함 이용분야 군사용 : 미사일이나항공기의괘도를추적하는일에쓰임 사업용 : 핵반응시설을제어하거나공장에서생산공정을제어 업무용 : 지하철의운행이나개찰, 의료단층촬영등에이용함 기타 : 항공기및선박의자동조정장치등에이용함 2.3 컴퓨터의분류 범용컴퓨터 : 일반적인자료처리는물론여러분야에서광범위하게사용할수있도록설계되고제작된컴퓨터를말함 과학기술에필요한수치계산 수치해석분야, 선형계획프로그래밍, 모의실험등의기술계산용 자동차나항공기의설계, 제조, 관리 생산, 판매, 재고, 급여, 인사, 회계등의기업업무나행정, 금융업무등의사무처리분야개인용컴퓨터 : 통상 PC라고부르는개인의업무처리용컴퓨터를말함. 취미, 오락, 통신, 가사등에이용되고있으며학교에서는컴퓨터보조교육에이용하며공공단체나소규모기업에서는업무처리용으로이용함 9

10 2.3 컴퓨터의분류 자료의표현방법에의한분류 컴퓨터가취급하는자료의형태는불연속적인성격을가지는이산자료와연속적인표현방법의아날로그자료로나눌수있음 처리하고자하는자료의형태에따라디지털컴퓨터와아날로그컴퓨터로나누고이두가지기능을절충한하이브리드 (Hybrid) 컴퓨터도있음 아날로그컴퓨터 10

11 2.3 컴퓨터의분류 디지털컴퓨터와아날로그컴퓨터비교 11

12 2.3 컴퓨터의분류 하이브리드컴퓨터 디지털컴퓨터와아날로그컴퓨터의장점을융합하여만들어짐 변환기를통해아날로그형태로입력된데이터를디지털형태로처리한후에결과는아날로그형태나디지털형태로출력할수있는특수목적형컴퓨터임 어떠한형태의데이터라도처리가가능한컴퓨터임 하이브리드컴퓨터 12

13 2.3 컴퓨터의분류 처리능력에따른컴퓨터 슈퍼컴퓨터 : 일반적으로그당시의가장우수한범용컴퓨터보다한두단계앞선최첨단컴퓨터를지칭함. 우리나라에처음도입된슈퍼컴퓨터는미국크레이리서치사에서제작한 Cray 2S 이며그후속도가 8 배나빠른세리슈퍼컴 2 호가도입되어가동됨 최신의 Titan 슈퍼컴퓨터 Cray 2S 슈퍼컴퓨터 13

14 2.3 컴퓨터의분류 대형컴퓨터 : 메인프레임 (Mainframe) 이라고불리는대형컴퓨터는 1 초에수억개이상의명령어를처리할수있는고속의컴퓨터로서다수의이용자가공유하고사용하는분산처리시스템에서주로사용됨 대형컴퓨터 IBM 4341 미니컴퓨터 (Mini Computer) 다양한주변장치를지원하며일반업무처리도가능한소형컴퓨터로 1960 년대말연구, 기술, 교육을목적으로개발되었으며가격은저렴하지만처리능력이나용량면에서뒤지지않음 VAX

15 2.3 컴퓨터의분류 워크스테이션 (Workstation) 슈퍼컴퓨터와연결되어데이터와기억장치등을메인프레임과공유하면서업무를처리할수도있으며특정용도의실시간처리를위해독자적인데이터의처리, 기억, 연산, 제어기능을가지고있음 SUN 워크스테이션 마이크로컴퓨터 (Micro) : 마이크로프로세서를사용하여만든것으로개인용컴퓨터 (Personal Computer) 또는 PC 라고불리며데스크탑 (Desk-top) 이라고도함랩탑컴퓨터 (Lap-top) : 랩탑컴퓨터는무릎에올려놓을수있는소형컴퓨터로서통상노트북컴퓨터라고함. 랩탑은충전용배터리를이용할수있고이동성이좋으며, 기능성또한우수함팜탑컴퓨터 (Palm-top) : 팜탑컴퓨터는손바닥에들어갈만한소형컴퓨터를의미함 랩탑컴퓨터 팜탑컴퓨터 15

2.3 컴퓨터의분류 PDA : 거의온종일이동중에일을수행할수있는세일즈맨, 보험설계사,

보다앞선기술을표방하며고도의정보통신기술을활용하여인간과컴퓨터간의친밀한의사소통이가능한미래지향형컴퓨터기술임 스마트폰 :

또한자신이원하는어플리케이션 ( 줄여서 어플, 앱 이라고도한다 ) 을골라설치한후사용할수있다는특징이있음 태블릿 PC :

16 2.3 컴퓨터의분류 PDA : 거의온종일이동중에일을수행할수있는세일즈맨, 보험설계사, 증권주문등의용도에쓰이는것으로언제어디서든편리하게사용할수있음 지능정보단말기 : 현재의 PDA 보다앞선기술을표방하며고도의정보통신기술을활용하여인간과컴퓨터간의친밀한의사소통이가능한미래지향형컴퓨터기술임 스마트폰 : 스마트폰은항상들고다니면서인터넷을검색하거나메일을송수신하며, 동영상과사진을촬영하고편집할수도있음. 또한자신이원하는어플리케이션 ( 줄여서 어플, 앱 이라고도한다 ) 을골라설치한후사용할수있다는특징이있음 태블릿 PC : 태블릿 PC 는터치스크린을주입력장치로사용하는소형의휴대형컴퓨터로, 키보드나마우스대신손가락이나터치펜으로쉽게조작할수있다. 납작하고편평한 판 (tablet) 의형상을하고있어서태블릿 PC 라는이름이붙었음 16

17 2.4 수의표현과연산 진법과수의구성 10 진법 : 0~9 까지사용하며 10 을한자리의기본단위로하는진법 2 진법 : 0 과 1 의조합으로숫자를표시하는방법 8 진법 : 0~7 까지수로표시하는것이 8 진법 16 진법 : 0~9 까지그리고 A~F 까지를사용하여표시하는진법 수의변환 진법변환관계 17

18 10진법 2진법 8진법 16진법 A B C D E 2.4 수의표현과연산 F 18

19 2.4 수의표현과연산 8 진수를 10 진수로변환 2 진수를 10 진수로변환 19

20 2.4 수의표현과연산 10 진수를 2 진수로변환소수를 2 진수로변환 20

21 2.4 수의표현과연산 2 진수, 8 진수, 16 진수의상호변환관계 덧셈 덧셈에서의올림수 21

22 2.5 데이터의표현 수치데이터표현 비트 (bit) : 컴퓨터에서사용하는최소의단위로서 0, 1 을나타냄 바이트 (byte) : 영문 1 글자를나타내는단위로 8 비트로이루어짐 워드 (word) : 워드의크기는컴퓨터의종류에따라 2 바이트, 4 바이트, 8 바이트등이있는데통상 4 바이트를말함 기억용량의크기단위 22

23 2.5 데이터의표현 고정소수점데이터형식 MSB(Most Significant Bit) : 부호비트 ( 양수 :0, 음수 :1) 양수의경우정수부분 : 10 진수를 2 진수로변환하여표시함 음수의경우정수부분 : 부호와절대값의표현법. 1 의보수법이나 2 의보수법중하나를쓰는데보통 2 의보수법을많이사용함 23

24 2.5 데이터의표현 부동소수점데이터형식 MSB : 부호비트 ( 양수 :0, 음수 :1) 지수부 : 지수를 2 진수로변환하여표시함 가수부 : 소수점안의유효숫자를 2 진수로표현함. 이때소수점은지수부와가수부사이에있는것으로가정함 24

25 2.5 데이터의표현 문자데이터형식 아스키코드 (American Standard Code for Information Interchange : ASCII) 미국정보교환표준코드로서미국표준협회가제정한데이터처리및통신시스템상호간의정보교환용표준코드 구성 : 패리티비트 :1 개 존 (zone) 비트 : 3 개 (001: 숫자, 100:A~O, 101:P~Z) 디지트 (digit) 비트 : 4 개 BCD 코드 (Binary-Coded Decimal Code) : 6 비트를사용하여하나의문자를표시하는방식으로기억장치의단어길이가 6 의배수로설계된컴퓨터에적합함. 자료구조는존필드와디지트필드로나뉘어있으며하나의문자를표현함 EBCDIC 코드 : 한문자를 8 비트로나타내며기존의 BCD 코드를 8 비트로확장한코드로 256 개의문자까지표현가능함 25

26 한글과한자데이터의표현 2.5 데이터의표현 완성형 (KSC5601) : 한글, 특수문자, 숫자한글낱자, 한자, 외국문자등의모양을미리만들어놓고표현하는코드, 메모리를많이차지함, 글자정렬과글자체의모양을좋게할수있음 조합형 : 현대한글음절 11,172 개모두를표현할수있는방식으로초성, 중성, 종성을각각별도로처리하여모든글자를조합해서만들수있음 유니코드 (UNICODE) 한글만을위한코드체계가아닌전세계언어를하나의코드체계안으로통합하려는컴퓨터업체들의합의에의해만들어진코드임 2 바이트를사용하여각국가의언어를표시할수있으므로유니코드를지원하는프로그램이면프로그램상에서한글이나일본어등에대한별도의처리없이자유롭게볼수있음 26

27 2.6 논리회로 부울대수 (Boolean Algebra) 영국의조지부울이제창 0 과 1 의 2 진수표현으로명제의참과거짓, 전기신호의유와무, 스위치의 ON 과 OFF 등을표현함 논리합, 논리곱, 논리부정등 3 가지연산기호를사용하여논리식표현에사용됨 기본논리회로 (Logic Circuit) 부울대수의기본연산인논리합, 논리곱, 논리부정등의연산을실행하기위한회로로서논리게이트 (Logic Gate) 라고도함 2 진정보를취급하며보통 2 개이상의입력단자와하나의출력단자로구성됨 27

28 2.6 논리회로 논리합회로 (OR gate) 논리합회로는논리합 (OR) 조건을만족시키는회로로서다음과같이 2 개의조건이있을때이중하나이상을만족하는조건인데, 입력 A 와 B 중적어도한쪽이 1 이면출력 Y 가 1 이되는논리회로이다. 논리합연산자는 + 로표현함 28

29 2.6 논리회로 논리곱회로 (AND gate) 논리곱회로는논리곱 (AND) 조건을만족시키는회로로서다음과같이 2 개의조건이있을때모든조건을만족해야되는경우인데, 입력 A 와 B 가모두 1 인경우에만출력 Y 가 1 이된다. 논리곱연산자는 로표현됨 29

30 2.6 논리회로 논리부정회로 (NOT gate) 논리부정회로는논리부정 (NOT) 조건을만족시키는회로로서다음과같이출력조건이입력조건의반대가되는경우인데, 입력 A 가 1 이면출력 Y 는 0, 입력 A 가 0 이면출력 Y 는 1 이된다. 논리부정연산자는 또는 로표현됨 30

31 2.6 논리회로 주요논리회로 31

32 2.6 논리회로 논리회로의응용 전자레인지우리가사용하지않을때에는문이닫혀있고 (AND), 타이머가준비되어있으며 (AND), 시작버튼을누르면 (AND) 전자레인지가작동함 전자투표기 x, y, z 중 2개씩묶어서 AND 회로들을구성했기때문에, 3개의AND 게이트중어느 2 개이상이 1이되면다음단계인 OR 게이트에서는 1이나오게됨 전자투표회로 32

33 [ 상식 ] 용어유래 와이파이 (Wi-Fi) 와이파이에는사실아무런뜻도없다. 와이파이연합의창립회원인필벨랑거는와이파이가브랜드컨설팅회사에서만든, 그냥입에잘붙는용어일뿐그이상의다른어떤의미도없다고확실히밝혔다. 벨랑거에따르면와이파이연합회원들은와이파이라는용어에대한설명이없을경우사람들이용어를수용하지않을것이라고우려한나머지초창기마케팅자료에 The Standard for Wireless Fidelity 라는표어를첨가했다고한다. 벨랑거는이표어가와이파이라는이름이먼저만들어진다음에 Wi 와 Fi 에일치하는단어를찾아궁색하게조합한것에불과하다고밝혔다. 1 년후이표어는삭제됐다. 블루투스 (Bluetooth) 2006 블루투스명예의전당에이름을올린짐카다크에따르면블루투스는하랄드블루투스라는고대덴마크왕의이름에서유래한다. 물론블루투스왕은파파스머프처럼정말파랗지는않았다. 설화에따르면이왕은블루베리를너무좋아한나머지이빨이시퍼렇게착색된바람에그런이름을얻게되었다고한다. 하필블루투스왕인이유는, 이왕이다양한지역을통합해상호의사소통을하게끔했다는데있다. 이제이해가가는가? 물론마케팅전문가들이블루투스라는이름을대신할용어를찾아고심했지만, 그외의다른이름들은오래가지못했다. 위키 (Wiki) 위키라는단어를처음사용한사람으로보통 1995 년위키위키웹 (WikiWikiWeb) 사이트를만든워드커닝햄이라는사람을꼽는다. 워드는하와이여행중에위키라는단어에매료되었다. 하와이에서한공항직원이일러준터미널왕복버스의이름이 위키위키버스 였다는것. 이직원은 위키위키 의뜻이 신속한 이라고설명했다. 워드는이 위키 의뜻을 가장단순한형태의온라인데이터베이스 로바꾸어사용했다. 워드의위키위키웹사이트는오늘날흔히볼수있는위키스타일사이트의시초가됐다. 33

1) 8 진수를 10 진수로변환 - 진수에자릿수에서 1 을뺀숫자를지수로한후해당숫자와곱해주는방식으로 10 진수로변환 2) 2 진수를 10 진수로변환 - 10 진수의숫자를해당진수로계속나누어나머지들을역순으로읽음. - 분수나소수인경우에는곱셈의방법으로구할수있음. 3) 10 진수

1) 8 진수를 10 진수로변환 - 진수에자릿수에서 1 을뺀숫자를지수로한후해당숫자와곱해주는방식으로 10 진수로변환 2) 2 진수를 10 진수로변환 - 10 진수의숫자를해당진수로계속나누어나머지들을역순으로읽음. - 분수나소수인경우에는곱셈의방법으로구할수있음. 3) 10 진수 2 주차 3 차시수의표현과연산 학습목표 1. 진법과수의구성에대해설명할수있다. 2. 논리회로에대해설명할수있다. 학습내용 1 : 진법과수의구성 - 우리는 10 진수체계안에서살고있다. 10 진수체계는한단위에서 0~9 까지가면한자리왼쪽에 1 을더하여다시 0 이되는방식. 1. 진법과수의구성 * 10진법 : 0~9까지사용하며 10을한자리의기본단위로하는진법 * 2진법 :