컴퓨터 개론 02 컴퓨터 개요

단원 목표

• 컴퓨터의 정의와 구성요소를 이해한다
• 하드웨어와 소프트웨어의 차이를 이해한다
• 컴퓨터의 기원과 근세의 기계식 계산기를 알아보고 계산이론의 발전을 알아본다
• 전자식 컴퓨터의 발전을 세대별로 이해한다
• 컴퓨터의 성능과 크기, 용도에 따른 컴퓨터의 종류를 알아본다

단원 목차

1. 컴퓨터란 무엇인가
2. 하드웨어란
3. 소프트웨어란
4. 컴퓨터의 기원
5. 컴퓨터의 발전
6. 컴퓨터의 종류

1. 컴퓨터란 무엇인가?

컴퓨터 정의

전자적으로 계산을 수행하는 장치

처리 저장 입력 출력 4기능을 수행

계산 대상을 데이터, 출력 결과를 정보라고 함

1과 0의 2개자 신호인 디지털 데이터만을 인식함

이러한 명령 집합이 모여 프로그램이 된다

 

컴퓨터 구성요소

하드웨어

CPU = 중앙처리장치

주기억장치

보조기억장치

입력장치

출력장치

 

중앙처리장치는 연산을 수핸하는 연산장치 = ALU와 연산을 제어하는 제어장치로 구성되며 이 중장처리장치의 칩을 프로세서라고 부름

 

소프트웨어는 컴퓨터가 수행할 작업을 지시하는 전자적 명령어들의 집합을 구성된 프로그램을 말한다

컴퓨터가 수행해야 할 일을 알려주는 자료

 

데이터는 보조기억장치에서 파일로 조직되고 처리됨

 

2. 하드웨어란?

1 입력장치

키보드와 마우스

입력장치는 데이터 처리를 위하여 데이터를 컴퓨터 내부로 입력하는 기계이다

 

키오스크와 POS

키오스크

터치패널등이 달린 작은 설치형 디지털 단말기

POS

점포판매 시스템

 

2 중앙처리장치

CPU

주어진 임무를 수행하기 위해서 소프트웨어로 부터 받은 명령어를 실행하는 장치

중앙처리장치는 마이크로프로세서 줄여서 프로세서라고 부름

사람의 머리에 해당함

내부에는 제어장치와 연산장치로 구성됨

제어장치

자료와 명령어의 중앙처리장치로의 입출력을 제어함

연산장치

산술연산과 논리연산을 수행함

 

메인보드

메인보드는 중앙처리장치를 연결하는 소켓, 주기억장칠르 설치하는 메모리 슬롯, 그래픽카드와 사운드 카드, 네트워크 카드 등의 다른 하드웨어 장치에 연결시키는 확장슬롯 등으로 구성됨

 

GPU

그래픽 처리 장치

구조상 병렬 컴퓨팅 계산에 적합한 구조를 가지고 있음

고속의 병렬처리로 대량의 행렬과 벡터를 다루는 데 뛰어난 성능을 발휘한다

부동소수점 실수 연산과 벡터 연산에서 GPU는 CPU보다 10배 빠름

 

모바일 AP

초소형 컴퓨터인 스마트폰 태블릿과 같은 모바일 기기에 사용되는중앙처리 장치를 AP라 함

CPU의 기능 외에도 메모리와 표시장치를 위한 그래픽 처리, 카메라, 저장장치 등의 여러 가지 시스템 장치와 인터페이스를 제어하는 다양한 기능을 포함함

 

3 주기억장치

DIMM과 소켓

컴퓨터가 데이터를 정보로 변환하는 주요 작업을 수행하는 곳은 중앙처리장치와 주기억장이치다

DIMM

여러 개의 메모리 칩을 회로 기판 위에 탑재한 메모리 모듈을 지칭함

 

주기억 장치는 현재 CPU에서 처리 중인 프로그램과 데이터를 임시로 저장하는데 이용된다

임의 접근 메모리로 RAM이라 함

각 전자회로에 bit단위의 데이터가 저장되고 이 기억된 데이터를 찾아서 사용할 수 있도록 정렬된 곳이다

 

4 보조기억장치

USB메모리와 하드디스크

보조기억장치는 프로그램이나 데이터를 저장하기 위한 저장공간임

주기억장치는 현재 실행중인 프로그램과 데이터를 저장하지만, 전원을 끄면 모두 휘발됨

 = 휘발생 메모리

저장장치는 전원을 꺼도 살아있음 = 비휘발성 저장공간

 

SSD와 외장하드

SSD

기존 저장장치인 HDD와 비교에 속도가 빠름, 전력 사용량이 적음, 충격에 강함, 소음이 적음

 

5 출력장치

디스플레이 장치와 프린터

출력장치

컴퓨터의 처리 결과를 사용자가 사용 가능한 형태나 적당한 최종적인 형태로 바꾸어 주는 장치임

디스플레이 프린터

 

3차원 프린터

모델링된 3차원 설계데이터로 모델 모형을 그대로 입체 물체로 만들 수 있는 3차원 프린터

 

3. 소프트웨어란?

1 소프트웨어 분류

응용 소프트웨어와 시스템 소프트웨어

시스템 소프트웨어

컴퓨터가 작동되도록 도와주는 기본 소프트웨어 = OS

응용 소프트웨어

문서 작성이나 프로그램 개발 등 특정 작업에 활용되는 소프트웨어

 

2 운영체제

운영체제 개요

운영체제란

컴퓨터 시스템의 전반적인 동작을 제어하고 조정하는 시스템 프로그램이다

하드웨어와 응용 프로그램간 인터페이스 역할을 하면서 CPU, 주기억장치 = RAM, 입출력장치 등의 컴퓨터 자원을 관리함

프로그램의 실행을 제어하며 데이터와 파일의 저장을 관리하는 등의 기능을 수행

컴퓨터가 작동되어 운영체제가 실행되면 컴퓨터가 종료될 때까지 운영체제는 실행됨

 

운영체제 종류

유닉스 리눅스 윈도우 맥OS 등이 있음

자기만의 차별화된 특색을 가지고 있음

 

4. 컴퓨터의 기원

1 주판과 계산 도구

주판과 파스칼의 계산기

계산도구의 기원은 주판

17세기 파스칼이 최초의 계산기 파스칼린 개발

 

배비지의 분석 엔진

19세기 찰스 배비지가 다항함수를 계산할 수 있는 차분기관 설계

이를 사용한 분석엔진 설계

 

2 근세의 기계식 계산기와 계산 이론 발전

홀러리스의 천공카드기계

19세기 홀러리스가 최초의 계산기인 천공카드 기계 발명

 

튜링 기계와 프로그램 내장방식 계산이론

1936 수학자 튜링 튜링기계 이론 발표

1942 폰 노이만 프로그램 내장방식 컴퓨터 개념 제시

프로그램 내장방식

명령어와 데이터를 이진수로 코드화 하여 계산 순서를 미리 기계 내부의 메모리에 저장해 두고 실행할때 컴퓨터가 순차적으로 그 기억내용을 꺼내 해독하여 자동으로 처리하는 방식

1949 프로그램 내장방식을 최초로 적용한 에드삭 개발됨

 

ABC와 마크 I

1942 아타나소프 최초의 자동 전자식 컴퓨터인 AB-C를 만듬

1944 미국 하버드 대학의 에이킨과 IBM사는 최초의 전기 기계식 자동 계싼기인 하버드 마크I를 개발하였다

 

5. 컴퓨터의 발전

1 진공관을 이용한 제1세대 컴퓨터

1946 - 1956 시기 제 1세대 컴퓨터라 함

진공관을 사용하였음

저장장치는 자기 드럼을 사용함, 입출력은 천공카드를 사용함

기계어를 사용하여 프로그램을 만들어 작동함

 

최초의 전자식 컴퓨터 에니악

미국의 모클리 박사 에커드 는 미 국방성 지원으로 1946년 세계 최초로 진공관이 사용된 다용도 전자식 컴퓨터 에니악을 만듬

 

프로그램 내장 방식의 에드삭과 에드박

1949 영국 케임브리지 대학의 윌크스가 세계 최초의 프로그램 내장 방식의 컴퓨터인 에드삭을 개발함

 

1950 모클리 에커드가 에니악 개량형 에드박을 개발함 - 이진법을 사용함

1951 최초 상업용 컴퓨터인 유니박 I를 개발함

 

2 트랜지스터를 이용한 제 2세대 컴퓨터

1956 - 1963에 개발된 컴퓨터들 = 트랜지스터 사용함

 

트랜지스터의 이용

1947년에 트랜지스터 개발되어 진공관 대체

1958년부터 컴퓨터에 접목되기 시작

주기억 장치는 자기 코어, 보조 기억장치에는 자기 디스크를 이용

 

운영체제와 고급 프로그래밍 언어의 등장

운영체제가 처음으로 도입됨

최초의 운영체제 = 1956 IBM 704를 위해 개발된 GM NAA I/O임

포트란, 코볼 언어가 개발됨

 

3 집적회로를 이용한 제 3세대 컴퓨터

1964 - 1970 제 3세대 컴퓨터

집적회로가 사용됨

메인프레임과 소프트웨어 체계가 확립됨

 

집적회로 개발과 메인프레임의 발전

집적회로

많은 전자회로 소자를 하나의 기판위에 모아 놓은것

 

소프트웨어의 발전

1965 벨 연구소에서 개발 시도한 멀틱스가 개발이 시작되어 1960 후반부에 사용됨

시분할 시스템 기술이 적용됨

다중프로그래밍 기술이 적용됨

 

4. 고밀도 집적회로를 이용한 제4세대 컴퓨터

1971부터 현재까지 시기 컴퓨터 = 4세대 컴퓨터

고밀도 집적회로, 초 고밀도 집적회로 사용됨

 

마이크로컴퓨터 알테어와 애플, IBM PC등장

1971 인텔사에서 중앙처리장치 Intel 4004 프로세서 개발

1975 최초의 개인용 컴퓨터인 알테어를 개발, 판매

1976 스티브 워즈니악, 스티브 잡스 애플 창업, 애플I 출시

 

인터넷과 WWW의 등장

1969 미 국방성에 의해 최초의 인터넷인 아파넷이 탄생함

1989 WWW개발함 = 웹

 

5. 제5세대 컴퓨터와 양자컴퓨터

미래의 컴퓨터

자인 언어로 명령을 처리하며, 인간처럼 생각하고 수행 가능할 것

 

양자 컴퓨터

비트 대산 양자 비트를 사용하여 데이터를 처리함

 

6. 컴퓨터의 종류

1 슈퍼 컴퓨터

기상 예측과 같이 그 처리량이 방대한 작업을 빠른 연산 속도로 처리하기 위해 설계된 과학 기술 계산 전용의 컴퓨터를 말함

수천개 이상의 중앙처리장치를 서로 연결하여 병렬계산을 고속으로 처리하는 슈퍼컴퓨터라 주류임

 

2 메인 프레임과 미니컴퓨터

메인프레임

기억용량이 크고 많은 입출력 장치를 신속히 제어함으로 다수의 사용자가 함꼐 쓸 수 있는 대형 컴퓨터를 말함

다량의 단말기를 연결해 사용됨

 

미니 컴퓨터

성능과 크기 면에서 메인프레임과 워크 스테이션 또는 마이크로 컴퓨터의 사이의 컴퓨터를 말함

PC보다 작은게 아니라 중형 컴퓨터라 말할 수 있음

 

3 워크스테이션과 마이크로 컴퓨터

워크스테이션

1980에 많이 사용됨

개인이 고도의 수치 처리 능력이 필요한 작업을 수행하는데 편리하고 효율적이며 양질의 그래픽 환경을 제공하여 개인용으로 사용하는 컴퓨터

 

마이크로 컴퓨터

개인용 컴퓨터를 말함

 

4 휴대용 컴퓨터

개인용 디지털 보조기

PDA라 부르며, 무선통신과 정보 처리 기능을 결합한 개인 휴대 기기로 개인정보 처리기 또흔 개인 휴대 통신 단말기라고 불림

스마트폰에 대체 당함

 

노트북 컴퓨터

 

스마트폰

애플의 아이폰이 시초임

 

태블릿 PC

애플의 아이패득가 시작

 

5 개발 실험용 컴퓨터

라즈베리 파이

신용카드 크기의 초소형 컴퓨터

ARM 프로세서, 리눅스를 사용함

 

아두이노

마이크로 컨트롤러를 내장한 기기 제어용 보드

다양한 센서나 부품 등의 장치를 연결할 수 있도록 인터페이스를 제공함

오픈소스 전자 플랫폼임

 

센서 입력장치

온도 빛 습도 등을 감지하여 처리하기 쉬운 전기 신호로 바꾸어 주는 전자부품 장치이다

 

 

내용 점검 문제

객관식

1. 컴퓨터 하드웨어를 구성하는 요소 중 연산장치와 제어장치로 구성된것은?

1. 주기억장치
2. 보조기억장치
3. 중앙처리장치
4. 출력장치

-> CPU = 중앙처리장치

 

2. 컴퓨터에 대한 설명으로 옳지 않은것은

 

1. 컴퓨터는 전자적으로 계산을 수행하는 장치이다
2. 컴퓨터는 1과 0의 신호만을 인식한다
3. 컴퓨터의 기본 기능은 처리 저장 입력 출력이다
4. 컴퓨터는 모니터 하드디스크 프린트등과 같은 물리적인 부분만으로 이루어져 있다

-> 4 = 컴퓨터는 하드웨어, 소프트웨어가 섞여있다

 

3. 컴퓨터 운영체제에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

1. 컴퓨터 시스템의 전반적인 동작을 제어하고 조정하는 시스템 프로그램이다
2. 프로그램의 실행을 제어하며 데이터와 파일의 저장을 관리하는 등의 기능을 수행한다
3. 특정 업무에 필요한 소프트웨어가 운영체제이다
4. 운영체제의 종류로는 유닉스 리눅스 윈도우 맥OS등이 있다

-> 3 = 이건 응용 소프트웨어에 대한 이야기이다

 

4. 입력장치로만 바르게 짝지어진 것은?

1. 키보드 마우스 모니터 프린터
2. 키보드 바코드판독기 스캐너 카메라
3. 프린터 스캐너 마우스 광학마크판독기
4. 바코드판독기 스피커 카메라 가상키보드

-> 2 = 전부 입력기임

 

5. 현재 사용되는 모든 범용 컴퓨터의 모체가 되는것은?

1. 주판과 파스칼의 계산기
2. 배비지의 분석엔진
3. 홀러리스의 천공카드 기계
4. ABC와 마크I

-> 3 = 실제로 개발된 의미있는 시작이라서 (예측)

틀림

배비지의 분석엔진이 컴퓨터의 기본 구조인 입력장치 기억장치 연산장치등 모두 갖춘 최초의 범용 컴퓨터 설계였음

 

6. 중앙처리장치의 설명으로 옳지 않은것은?

1. 사람에 비유하면 머리에 해당하는 매우 중요한 구성요소
2. 입력 데이터를 정보로 변환하기 위하여 소프트웨어로 부터 받은 명령어를 실행함
3. 중앙처리장치 내부는 주기억장치와 제어장치로 이루어져 있다
4. 다른 하드웨어와 연결시켜주는 마더보드에 장착된다

-> 3 CPU는 논리 연산 장치와 제어장치로 이루어짐 주기억 장치는 RAM임

 

7. 최초의 전자식 진공관 컴퓨터는?

1. 에드삭
2. 에드박
3. 마크 I
4. 에니악

-> 4. 에니악

 

8. 주기억장치에 대한 설명으로 옳지 않은것은?

1. 비 휘발성 메모리
2. 수백만 개의 전자회로를 포함하고 있는 실리콘 칩으로 구성
3. 실행중인 데이터를 저장
4. 전자회로를 켜거나 꺼서 데이터를 기억

-> 1 = RAM의 메모리 데이터는 휘발성임

 

9. 제3세대 컴퓨터에 대한 설명으로 옳지 않은것은?

1. 집적 회로를 이용함으로 더욱 소형화, 가격은 낮아졌지만 성능은 높아지지 않음
2. 컴퓨터가 동시에 여러 작업을 수행할 수 있는 다중 프로그래밍 기술 적용
3. 소프트웨어의 체계가 확립됨, 운영체제의 다양한 기술이 실현
4. 시분할 시스템 기술이 적용되어 컴퓨터를 대화식으로 사용 가능

-> 1 성능도 높아짐

 

10. 보조기억장치가 아닌것은?

1. USB
2. SSD
3. RAM
4. 하드디스크

-> 3 = RAM은 주기억장치

 

11. 인간과 대화하고 자연언어로 명령을 처리하며 컴퓨터도 인간과 같이 생각하고 창의적인 작업을 수행하는 컴퓨터는 몇 세대 컴퓨터인가?

1. 2세대
2. 3세대
3. 4세대
4. 5세대

-> 4 = 5세대는 아직 나오지 않은 환상임

 

12. 응용 소프트웨어가 아닌것은?

1. 파워포인트
2. 엑셀
3. SQL서버
4. 리눅스

-> 리눅스는 시스템 소프트웨어 - 운영체제임

 

13. 제2세대 컴퓨터에서 컴퓨터의 크기를 백분의 1로 작아지게 하고 성능은 우수하면서 가격은 저렴하게 만든 것은?

1. 진공관
2. 트랜지스터
3. 천공카드
4. 자기 디스크

-> 2 트랜지스터

 

14. 프로그램 내장 방식에 대한 설명으로 옳지 않은것은?

1. 세계 최초의 프로그램 내장 방식의 컴퓨터는 에드삭이다
2. 8진법을 채택함
3. 현재의 컴퓨터발전에 중요한 영향을 미침
4. 폰 노이만에 의해 고안됨

-> 2 = 2진법 사용함

 

15. 슈퍼컴퓨터를 설명하는 내용으로 옳지 않은 것은?

1. 처리량이 방대한 작업을 빠른 연산 속도로 처리하기 위해 설계된 과학기술 계산 전용의 컴퓨터를 말한다
2. 활용분야는 지구 환경 분야, 천문학 분야, 약학 분야, 의학 및 화학분야 등 수없이 많은 과학기술 분야이다
3. 최근에는 성능이 뛰어난 한 개의 중앙처리장치로 구선하는 슈퍼컴퓨터가 주류를 이루고 있다
4. 현재 컴퓨터는 우리나라의 서울대학교 전북대학교 등의 대학과 기상청 등의 공공기관에서 사용한다

-> 3 = 최근에는 여러 컴퓨터를 엮어 병렬처리하는 슈퍼컴을 더 좋아함

 

16. 오늘날 사무실의 책상과 가정에 보급되어 있는 개인용 컴퓨터를 일컫는 것은?

1. 슈퍼컴
2. 미니컴
3. 마이크로컴
4. 노트북컴

-> 3 = 마이크로컴퓨터

 

17. 기억용량이 크고 많은 입출력 장치를 신속히 제어함으로 다수의 사용자가 함께 쓸 수 있는 대형 컴퓨터로ㅡ 주로 대기업이나 은행의 업무 처리, 대학교나 연구소 등의 실습실이나 연구실에서 다량의 단말기를 연결해 사용하는 컴퓨터는?

1. 메인프레임
2. 마이크로컴퓨터
3. 슈퍼컴퓨터
4. 워크스테이션

-> 1 = 메인프레임

 

18. 2010첫선을 보인 애플의 아이패드의 효시로 불리는 터치스크린 휴대용 PC는?

1. 태블릿PC
2. 마이크로 컴퓨터
3. 미니 컴퓨터
4. 노트북

-> 1 = 태블릿PC

 

19. 중앙처리장치와 함께 컴퓨터의 성능과 속도를 결장하는 중료한 요소 중의 하나는?

1. 입력장치
2. 주기억장치
3. 보조기억장치
4. 출력장치

-> 2 = 주기억장치, RAM임

 

20. 각 세대의 컴퓨터에 대한 설명으로 옳지 않은것은?

1. 2세대 컴퓨터는 진공관을 이용한 컴퓨터로 천공카드가 그 예이다
2. 3세대는 직접회로를 이용한 컴퓨터로 컴퓨터가 전 세대보다 더욱 소형화 되었다
3. 4세대 컴퓨터는 손톱크기의 칩에 수억 개의 트랜지스터를 가진 고밀도 직접회로를 이용하였다
4. 5세대 컴퓨터는 향후 창의적인 작업을 수행할 수 있을 것이다

-> 1 = 2세대는 진공관이 아니라 트랜지스터를 사용함

 

 

괄호 채우기

 

1. 컴퓨터는 빠르고 정확한 계산을 위하여 처리 저장 입력 출력 기능을 수행한다

2. 프로그램은 컴퓨터의 처리를 명령하는 명령어 집합이다

3. 메인보드는 기억장치 최대용량, 확장 슬롯의 수량 등 컴퓨터의 기본 성능을 규정한다

4. 1989년에 유럽의 입자물리학연구소에서 연구 결과 및 자료 ---- WWW를 개발함

5. 컴퓨터 시스템의 전반적인 동작을 제어하고 조정하는 시스템 프로그램을 운영체제라고 한다

6. 한스 배비지가 설계한 배비지 분석엔진은 ----

7. 세계 최초의 전자식 진공관 컴퓨터는 에니악이다

8. 고급 수준의 프로그래밍 언어 중 과학용은 포트란 사무처리용은 코볼언어가 개발됨

9. 제3세대 컴퓨터는 집적회로를 사용했는데

10. 양자컴퓨터는 0아니면 1로 저장하는 비트대신 양자비트인 큐비트를 사용하여 데이터를 처리한다