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대원 금
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4 컴퓨터의정의 간단한정의 전자적으로계산을수행하는장치 컴퓨터의 4 가지기능 정의 처리 (process), 저장 (store), 입력 (input), 출력 (output) 원하는결과를얻기위하여 입력기능을이용하여데이터를 0 과 1 의디지털로변환 처리, 저장기능을이용하여데이터를처리 변환된정보를출력기능을이용하여적절한출력장치로출력할수있는전자적장치 4

5 컴퓨터의구성요소 하드웨어 데이터의입력, 처리, 출력을제어하는데사용되는물리적인기계장치 5 가지구성요소 중앙처리장치 소프트웨어 연산을수행하는연산장치 (ALU: Arithmetic Logic Unit) 연산을제어하는제어장치 (control unit) 로구성 이중앙처리장치의칩을프로세서 (processor) 주기억장치, 보조기억장치 입력장치, 출력장치 컴퓨터가수행할작업을지시하는전자적명령어들의집합 ( 프로그램 ) 컴퓨터가수행해야할일을알려주는자료 주로파일로처리 보조기억장치에서논리적인한단위로취급되는연관된자료의모음을파일 5

Optical Mark Reader) 바코드를판독 자기잉크문자판독기 (MICR: Magnetic Ink

6 컴퓨터하드웨어 : 입력장치 종류 키보드 (keyboard) 와마우스 (mouse), 터치스크린등 레이저키보드 타이핑되는키는블루투스 (bluetooth) 기술에의해무선으로핸드폰과소형컴퓨터에전송 광학마크판독기 (OMR: Optical Mark Reader) 바코드를판독 자기잉크문자판독기 (MICR: Magnetic Ink Character Reader) 광학문자판독기 (OCR: Optical Character Reader) 바코드판독기 (Bar Code Reader) 6

7 컴퓨터하드웨어 : 중앙처리장치 CPU 마이크로프로세서 (Microprocessor) 줄여서프로세서 (Processor) 라고도부름 제어장치 (control unit) 자료와명령어의중앙처리장치로의입출력을제어 연산장치 (arithmetic logic unit) 로구성 산술연산과논리연산을수행하는장치 주요생산회사 인텔 (Intel), AMD(Advanced Micro Devices) 7

8 컴퓨터하드웨어 : 주기억장치 임의접근메모리 RAM(Random Access Memory) 메모리의임의의위치에데이터를읽거나쓸수있음을의미 휘발성메모리 마더보드 중앙처리장치를주기억장치등다른하드웨어장치에연결시키는회로와확장슬롯, ROM(Read Only Memory) 등으로구성 흔히주기판또는모기판이라부름 8

SSD(Solid State Disk) 읽고쓰는속도가빠르며, 전력사용량이적고충격에강하며발열과소음도적은장점 아직은가격이비싼것이단점 개인용컴퓨터사용자는

9 컴퓨터하드웨어 : 보조기억장치 저장장치 종류 주기억장치에비하여속도는느리지만, 가격이저렴하여더넓은공간을이용가능 USB 메모리 하드디스크 (Hard Disk) USB 메모리에비하여대용량의자료저장이가능하며 접근시간 (access time) 이보다빠르며, 하드디스크는현재가장많이이용하는저장장치 SSD(Solid State Disk) 읽고쓰는속도가빠르며, 전력사용량이적고충격에강하며발열과소음도적은장점 아직은가격이비싼것이단점 개인용컴퓨터사용자는 SSD 에운영체제와자주사용하는프로그램을설치 기존의 HDD 에는영화나음악같은대용량의자료를저장하여함께사용 외장형하드디스크드라이브 (external hard disk drive) 9

는액정에정해진전압을가하면결정방향이일정하게줄을지어빛의반사가변화해서문자나그림을표시하는디스플레이장치

10 컴퓨터하드웨어 : 출력장치 프린터 (printer), 플로터 (plotter) 디스플레이 (display) LCD(Liquid Crystal Display) 액정디스플레이인 LCD 는액정에정해진전압을가하면결정방향이일정하게줄을지어빛의반사가변화해서문자나그림을표시하는디스플레이장치 LED(Light Emitting Diode) LED 는자체발광다이오드라고도하는데다이오드란전류가한쪽방향으로만흐르게만드는회로소자 10

프린터의잉크에해당하는재료를한층한층층층히쌓아입체모형을만드는방식 절삭형 조각하듯이큰물체를깎아서원하는입체모형를만드는방식

11 상상을출력하는 3D 프린터 1984 년, 미국의찰스훌 (Charles W. Hull) 이설립한회사 3D 시스템즈사는 3 차원모형을만드는기술을발명 3D 프린터는작동원리에따른종류 적층형 프린터의잉크에해당하는재료를한층한층층층히쌓아입체모형을만드는방식 절삭형 조각하듯이큰물체를깎아서원하는입체모형를만드는방식 3D 프린터 + 3D 스캐너가장착되어나오는제품 3D 스캐너를사용해실제물체를스캔하여 3 차원도면을만들면바로모형을출력 일반사용자가쉽게 3 차원도면을만들어바로모형을출력 11

12 컴퓨터소프트웨어 소프트웨어분류 시스템소프트웨어 컴퓨터가잘작동하도록도와주는기본소프트웨어 운영체제, 유틸리티 응용소프트웨어 문서작성이나인터넷검색과같은특정업무에활용되는소프트웨어 워드프로세서, 스프레드쉬트, 개발도구, 데이터베이스 12

(Unix), 리눅스 (Linux) 윈도우즈 (Windows), 맥 (Mac) OS X 등 사용자인터페이스 : User Interface : UI

13 운영체제 : Operating System 기능 하드웨어와응용프로그램간의인터페이스역할을하면서 CPU, 주기억장치, 입출력장치등의컴퓨터자원을관리 인간과컴퓨터간의상호작용을위한인터페이스를제공 컴퓨터의동작을구동 (booting) 입출력연산을제어 프로그램의실행을제어 데이터와파일의저장을관리 운영체제의종류 유닉스 (Unix), 리눅스 (Linux) 윈도우즈 (Windows), 맥 (Mac) OS X 등 사용자인터페이스 : User Interface : UI 그래픽사용자인터페이스 (Graphical User Interface : GUI) 스마트기기운영체제 ios, 안드로이드 (Android), 파이어폭스 (Firefox) 윈도우폰 (Window Phone) 13

15 컴퓨터의기원 (1) 세계최초의기계식계산기 17 세기에는프랑스의철학자이자수학자인파스칼 (Blaise Pascal, 1623~1662) 이개발 현재의자동차주행기록기와같이톱니바퀴의원리를이용하여만들었으며덧셈과뺄셈을할수있는수동식계산기 15

16 컴퓨터의기원 (2) 베비지의분석엔진 (Analytic Engine) 1812 년찰스베비지 (Charlse Babbage, 1792 ~ 1871) 컴퓨터의아버지 미분기 (Difference Engine) 를설계하기시작 이를발전시켜분석엔진 (Analytic Engine) 을설계함 지금의모든범용컴퓨터의모체가됨 제어장치, 연산장치, 저장장치, 입출력장치등을포함하여설계 그당시기술수준으로구현하지는못함 16

Tip: 오거스타에이다 오거스타에이다 (Augusta Ada, 1815 1852) 유명귀족집안에서태어난백작부인 수학에천재적재능을갖고있었으며 지적욕구가높고상상력이풍부한형이상학자 배비지가고안한기계를이해 1833 년에배비지가고안한 분석엔진 (Analytical Engine)

17 Tip: 오거스타에이다 오거스타에이다 (Augusta Ada, ) 유명귀족집안에서태어난백작부인 수학에천재적재능을갖고있었으며 지적욕구가높고상상력이풍부한형이상학자 배비지가고안한기계를이해 1833 년에배비지가고안한 분석엔진 (Analytical Engine) 에계산과정을기술하는프로그램을만들어오늘날일반적으로사용하는컴퓨터의시조가되는데공헌 1842 년오늘날컴퓨터의원형이된 분석엔진 에관한책인 배비지의해석기관에대한분석 (Observations on Mr. Babbage s Analytical Engine) 을출간 현대컴퓨터프로그래밍역사의기원 프로그래밍언어에이다 1979 년미국국방성에서는그녀의업적을기념하여새로개발한프로그래밍언어를그녀의이름을따서 ADA 라고명명 17

18 홀러리스의천공카드기계 1887 년미국의홀러리스가발명 전기와기계가사용된최초의계산기천공카드기계 (PCS: PunchCard System) 를발명 1890 년미국의인구조사 자료를카드의천공상태로표현하여구멍의유무를전기적인신호로검출하여사용 일괄처리 (Batch Processing) 의효시 1911 년홀러리스, 회사를설립 현재의 IBM(International Business Machines) 으로발전 18

튜링머신과프로그램내장방식 1936 년, 영국의수학자튜링의튜링머신 런던수학회보에 계산가능한수에관한연구 : 결정문제의적용과관련하여 라는연구논문에서튜링머신이론을발표 알고리즘을수학적이고기계적인절차들로분해하여동작할수있는컴퓨터의실행과저장에관한추상적인모델 1942 년, 헝가리인폰노이만 프로그램내장방식 컴퓨터의개념을제시

19 튜링머신과프로그램내장방식 1936 년, 영국의수학자튜링의튜링머신 런던수학회보에 계산가능한수에관한연구 : 결정문제의적용과관련하여 라는연구논문에서튜링머신이론을발표 알고리즘을수학적이고기계적인절차들로분해하여동작할수있는컴퓨터의실행과저장에관한추상적인모델 1942 년, 헝가리인폰노이만 프로그램내장방식 컴퓨터의개념을제시 명령어와데이터를이진수로코드화하여 계산순서를미리기계내부의메모리에저장해두고 실행할때컴퓨터가순차적으로그기억내용을꺼내해독하여자동으로처리하는방식 에드삭 (EDSAC: Electronic Delay Storage Automatic Calculator) 1949 년에는영국의캠브리지대학에서폰노이만의 프로그램내장방식 을최초로적용한컴퓨터 19

20 ABC 와마크 -Ⅰ ABC(Atanasoff-Berry Computer) 컴퓨터개발 1942 년아타나소프박사와조교인클리포드베리가개발 최초의자동전자식디지털컴퓨터 하바드마크 I (Harvard MARK-Ⅰ) 을개발 1944 년미국하버드대학의에이킨과 IBM 사의협력하여개발 최초의전기기계식자동계산기 20

22 제 1 세대컴퓨터 : 에니악 진공관을이용한제 1 세대컴퓨터 : 1946 년부터 1958 년까지의시기 진공관을사용하였으며저장장치로는자기드럼 입출력장치로는천공카드를이용 기계어 (Machine Language) 를이용하여프로그램을만들어컴퓨터를작동 최초의전자식진공관컴퓨터에니악 1946 년미국의모클리박사와에커드 7 천개의진공관, 6000 개의스위치로구성 소요전력 140Kw, 총중량 20 톤이나되는거대한기계 22

23 제 1 세대컴퓨터 : 에드삭과에드박 세계최초의프로그램내장방식의컴퓨터인에드삭 (EDSAC) 을개발 1949 년영국케임브리지대학의윌크스 프로그램내장방식의에드박 1950 년미국의펜실베니아대학과프린스턴대학연구소에서모클리와에커트 에니악을개량하여에드박 (EDVAC) 을개발 에드삭과에드박 폰노이만이고안한프로그램내장방식을적용 현재의컴퓨터와같이이진법을채택함 세계최초의상업용컴퓨터인유니백 -I(UNIVAC-I) 을개발 1951 년미국의에커드모클리사 ( 현재의유니시스사 ) 에서에드박을발전 23

24 트랜지스터를이용한제 2 세대컴퓨터 트랜지스터의이용 컴퓨터의크기가백분의일로작아짐 주기억장치는자기코어를사용 보조기억장치에는자기디스크를이용 운영체제도입 운영체제와고급프로그래밍언어의등장 운영체제가도입되어사람들이사용하는언어와비슷한고급수준의프로그래밍언어 (High level Programming Language) 도개발 포트란 (FORTRAN) 과학기술분야에적합한프로그래밍언어 코볼 (COBOL) 사무처리용으로개발된프로그래밍언어 24

25 집적회로를이용한제 3 세대컴퓨터 주요컴퓨터 IBM 의최초메인프레임시스템인 IBM S/360 을필두 DEC(Digital Equipment Corporation) 의 PDP-11 집적회로의이용 1964 년부터 1970 년까지, 컴퓨터는더욱소형화됨 많은전자회로소자를하나의기판위에모아놓은집적회로 (IC : Integrated Circuits) 를컴퓨터에이용 소프트웨어의발전 이시기에는터미널을이용하여메인프레임을여러사용자가이용할수있도록시분할 (Time Sharing) 시스템기술이적용됨 컴퓨터를대화식으로사용가능 다중프로그래밍 (Multiprogramming) 기술적용 소프트웨어의체계가확립 운영체제의다양한기술이실현 25

고밀도집적회로를이용한제 4 세대컴퓨터 고밀도집적회로 (Large Scale Integration: LSI) 와초고밀도집적회로 (Very Large Scale Integration: VLSI) 의사용 손톱크기의칩에수억개의트랜지스터의모임 마이크로컴퓨터의등장 1971

26 고밀도집적회로를이용한제 4 세대컴퓨터 고밀도집적회로 (Large Scale Integration: LSI) 와초고밀도집적회로 (Very Large Scale Integration: VLSI) 의사용 손톱크기의칩에수억개의트랜지스터의모임 마이크로컴퓨터의등장 1971 년에인텔 (Intel) 사에서중앙처리장치인 Intel 4004 마이크로프로세서를개발함 컴퓨터는크기와성능면에서급속한발전을가져옴 1975 년에는빌게이츠와폴알렌에의해마이크로소프트 (Microsoft) 사가설립 1977 년에는스티븐잡스에의해애플사 (Apple) 탄생 26

27 인터넷과 WWW 의등장 인터넷 1969 년에미국방성의의해최초의인터넷인알파넷 (ARPANET) 이탄생 WWW 의등장 1989 년에유럽의입자물리학연구소에서팀버너스리 (Tim Berners Lee) 는월드와이드웹 (WWW) 을개발 브라우저사용 익스플로러 (Internet Explorer), 크롬 (Chrome) 을주로사용 초기에는넷스케이프사용 27

빌게이츠와스티브잡스 이둘은친구이자, 숙명의경쟁자 약 40 년전부터시작하여조금씩우리인간의삶을완전히바꾸어놓은정보화의선구자 빌게이츠 부유한어린시절을보내고, 명문하버드대학을중퇴 베이직인터프리터와대표적운영체제인 DOS 를만들었고, 마이크로소프트사를창업 개발자라기보다는냉철한이성으로결정적판단을잘하는진정한비즈니스맨 스티브잡스

28 빌게이츠와스티브잡스 이둘은친구이자, 숙명의경쟁자 약 40 년전부터시작하여조금씩우리인간의삶을완전히바꾸어놓은정보화의선구자 빌게이츠 부유한어린시절을보내고, 명문하버드대학을중퇴 베이직인터프리터와대표적운영체제인 DOS 를만들었고, 마이크로소프트사를창업 개발자라기보다는냉철한이성으로결정적판단을잘하는진정한비즈니스맨 스티브잡스 사생아로태어나양부모밑에서자랐으며평범한리드대학을중퇴 자기중심적이고개성이강하며새로운것에도전하는창의성이강한이상주의자로평가 애플을창업한이후, 넥스트 (NeXT) 를창업하고, 애니메이션회사인픽사 (Pixar) 를인수 애플에서후대에도길이남을만한여러정보화기기를개발한천재 1997 년 애플의넥스트합병으로애플로다시돌아가게되었으며, 그해적자이던애플을다시흑자 2001 년 MP3 플레이어인아이팟 (ipod) 을만들어대중들에게잊혀져가던애플을다시기억 2007 년 아이폰 (iphone) 이라는혁명적인개인정보화기기인스마트폰을출시 2011 년췌장암으로아쉽게생을마감 28

29 미래의제 5 세대컴퓨터 미래의컴퓨터 인간과대화하고자연언어로명령을처리 인간과같이생각하고, 창의적인작업을수행하는컴퓨터 연구분야 인공지능 (Artificial Intelligence: AI) 분야 병렬처리 (Parallel Processing) 분야 전문가시스템 (Expert System) 분야 신경망 (Neural Network) 분야 29

31 슈퍼컴퓨터 슈퍼컴퓨터 수천개이상의중앙처리장치를서로연결하여대규모의벡터계산과행렬계산을고속으로병렬처리하는슈퍼컴퓨터가주류 활용분야 기상예보, 지진및해일예보와같은지구환경분야 은하의구조와형성, 진화를이해하려는천문학분야 새로운약개발, 분자구조를살피는약학분야 의학및화학분야 은행및보험회사와같은금융기관의데이터를처리, 분석 영화제작에도특수효과 미국크레이 (Cray Inc) 사 31

32 메인프레임과미니컴퓨터 메인프레임 기억용량이크고많은입출력장치를신속히제어함으로써다수의사용자가함께쓸수있는대형컴퓨터를말함 주로대기업이나은행의업무처리, 대학교나연구소등의실습실이나연구실에서다량의단말기를연결해사용됨 미니컴퓨터 성능과크기면에서메인프레임과마이크로컴퓨터사이의컴퓨터를말함 현재는메임프레임과미니컴퓨터의구분이모호 가격면에서메인프레임보다저렴한중형컴퓨터 32

33 워크스테이션과마이크로컴퓨터 워크스테이션 양질의그래픽환경을제공하여개인용으로사용하는컴퓨터 자동차및항공기또는여러기계의고급설계와삼차원모델링, 에니메이션등의컴퓨터그래픽분야에주로이용 마이크로컴퓨터 오늘날사무실의책상과가정에모두보급되어있는개인용컴퓨터를말함 현재개인용컴퓨터의성능은워크스테이션을능가하여워크스테이션과개인용컴퓨터의구분이모호해짐 33

34 휴대형컴퓨터 노트북컴퓨터 개인정보관리는물론문서작성, 자료저장및검색, 인터넷접속까지컴퓨터로할수있는모든기능을갖춤 노트북보다더작아이동이손쉬운랩탑 (lap top), 팜탑 (palm top) 컴퓨터도등장함 개인용디지털보조기 PDA 라부르며, 무선통신과정보처리기능을결합한개인휴대기기 34

35 스마트폰과태블릿 PC 2007 년애플의아이폰 (iphone) 진정한의미로대중화에성공한스마트폰의효시 휴대전화기에컴퓨터의모든기능을합친진정한의미의소형컴퓨터 스마트폰 태블릿 PC ios 나안드로이드 (Android) 와같은운영체제 소프트웨어인다양한앱을설치활용 시각을인지하는카메라와위치를관장하는 GPS 촉각을처리하는터치스크린 표현감각을인지하는자이로스코프등의다양한센서가장착 2010 년첫선을보인애플의아이패드 (ipad) 가 스마트패드 첫해약 1470 만대가판매 35

36 태블릿 PC 의판매추이 2010 년첫해태블릿시장은 1820 만대 36

37 개발실험용컴퓨터 라즈베리파이 ( CPU 는 ARM 프로세서를사용, 운영체제는리눅스를사용 초소형보드위에그래픽프로세서, 이더넷외부기기의연결을위한핀과포트 하드디스크드라이브는내장하고있지않으며 SD(Secure Digital) 카드슬롯이제공되어 SD 카드를외부기억장치로사용 일반데스크톱과같은모든일처리가능 라즈베리파이의 HDMI(High-Definition Multimedia Interface) 단자에모니터나 TV 연결 USB 단자에키보드와마우스를연결하며 운영체제리눅스가설치된 SD 카드를연결하여부팅 256MB 메모리의모델 A 와 512MB 메모리의모델 B 라즈베이파이는다양한분야에서활용할수있는무한한잠재력 프로그래밍언어인파이썬, 자바, 베이직, 펄, C 등을사용 2012 년컴퓨터과학교육증진을위해발매된이후전세계적으로 300 만대이상판매 37

38 라즈베리파이 라즈베리파이 ( 38

아두이노 아두이노보드 다양한센서나부품등의장치를연결할수있도록인터페이스를제공 손쉽게컴퓨터와연결해소프트웨어를로드하면동작하도록구성된하드웨어와소프트웨어기반의 오픈소스전자플랫폼 아두이노의 USB 단자에컴퓨터를연결한후아두이노전용소프트웨어개발을위한통합개발환경 (IDE)

39 아두이노 아두이노보드 다양한센서나부품등의장치를연결할수있도록인터페이스를제공 손쉽게컴퓨터와연결해소프트웨어를로드하면동작하도록구성된하드웨어와소프트웨어기반의 오픈소스전자플랫폼 아두이노의 USB 단자에컴퓨터를연결한후아두이노전용소프트웨어개발을위한통합개발환경 (IDE) 에서프로그램을작성한후실행하면아두이노가작동 아두이노인기이유 다양한입출력장치를연결하여마이크로컨트롤러를쉽게동작가능 아두이노는웨어러블컴퓨터 (wearable computer) 에활용될수있도록옷에부착할수있는보드등다양한보드를제공 가장기본이되는표준보드 아두이노우노 (UNO) 39

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