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.
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
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)
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
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| 연대 |
1945~1955 |
1955~1964 |
1964~1970 |
1971~1979 |
1980~
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| 논리 회로 소자 |
진공관 |
트랜지스터 |
집적 회로(IC) |
고밀도 집적 회로(LSI), 초고밀도 집적회로(VLSI) |
초고밀도 집적회로(VLSI), 광 회로
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| 기억장치 |
자기 테이프 |
자기 코어 |
자기 디스크 |
자기 디스크 |
자기 디스크, SSD
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| 운영 방식 |
조작자 운영 |
일괄 처리 |
시분할 방식 |
가상 처리 |
병렬 처리
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| 응용 분야 |
과학 계산, 통계, 집계 |
생산 관리, 원가 관리 |
예측, 의사결정 |
경영 예측, 로봇, 모의 실험 |
유비쿼터스, 인공 지능, 빅 데이터
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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.
