제 3과목 - 컴퓨터 시스템 개요[시스템의 구성]

1. 컴퓨터 시스템의 구성 ⑴ 하드웨어와 소프트웨어 ① 하드웨어 중앙처리장치(CPU) : 주기억장치, 제어장치, 연산장치 주변장치 : 입출력장치, 보조기억장치 ② 소프트웨어 시스템 소프트웨어 : 컴퓨터를 효율적으로 사용하기 위한 소프트웨어로 컴퓨터 사용자나 응용프로그램 사용자에게 편의를 제공하는 소프트웨어 응용 소프트웨어 : 각종 패키지 및 사용자가 작성한 사용자 프로그램으로 구분 ⑵ 중앙처리장치(CPU) 인간의 신체 중 머리에 해당하는 부분으로 하드웨어의 중추가 되는 부분 ① 주기억장치 일반적으로 메모리(Memory)라 함 프로그램과 데이터를 저장하는 기능을 수행하는 장치로 CPU와 구분되기도 함 ② 제어장치 Control Unit(CU)라고도 불리는 장치로 입력, 기억, 출력, 연산 등의 각 작업을 제어하고 관리, 감독하는 기능을 수행 ③ 연산장치 산술연산, 논리연산, 비교판단연산 등 각종 연산을 수행하는 장치 ※ 컴퓨터의 특성 정확성(신뢰성) 신속성 기억성 고속성 대량성 범용성 호환성 ⑶ 주변장치 입력장치 데이터를 외부로부터 컴퓨터 내부로 읽어들여 주기억장치에 기억시키는 장치 예) 키보드, 마우스, 스캐너, 카드 리더기, OCR, OMR, MICR 등 출력장치 컴퓨터로 처리된 정보를 사용자가 이해할 수 있는 형태로 변환한 후 외부로 꺼내주는 장치 예) 모니터, 프린터, 마이크로필름 출력장치 등 보조기억장치 주기억장치의 한정된 용량 부족을 보조하기 위해 마련한 저가의 대용량 외부 기억장치로, 보조기억장치에 기억된 데이터는 일단 주기억장치에 불려진 후 수행됨(일반적으로 보조기억장치는 입출력 겸용 장치로 봄) 예) 자기디스크, 하드디스크, 플로피디스크, 자기테이프, 데이터 셀 등 ① 처리속도 단위 ms(밀리/초 : milli second) : 10-3 μs(마이크로/초 : micro second) : 10-6 ns(나노/초 : nano second) : 10-9 ps(피코/초 : pico second) : 10-12 fs(펨토/초 : femto second) : 10-15 as(아토/초 : atto second) : 10-18 ② 기억용량단위 KB(Kilo Byte) : 210 = 103 MB(Mega Byte) : 220 = 106 GB(Giga Byte) : 230 = 109 TB(Tera Byte) : 240 = 1012  2. 컴퓨터의 발달 ⑴ 기계회 시대의 발달 연 도 내 용 1642 파스칼의 덧셈기인 치차식 계산기 개발 1673 라이프니츠의 가감승제 계산기 1801-1833 1823년 차분기관 : 기계식로 삼각함수계산 1834년 해석기관 : 기억, 연산, 제어, 입출력 등의 기능을 가진 현재 컴퓨터의 모체가 됨 1890 홀러리스에 의해 PCS(펀치 카드 시스템) 개발 미국의 국세징수를 위한 인구조사에 사용되었으며 오늘날의 일괄처리 방식의 효시가 됨 ⑵ 컴퓨터의 발달과정 연 도 구 분 내 용 1944 MARK-1 하버드 대학의 에이컨(Aiken) 교수에 의해 제작 세계 최초의 자동 기계식 계산기 1946 ENIAC 에커트와 머큘리 교수에 의해 개발된 세계 최초의 전자계산기 진공관 18,800개로 구성되었으며 프로그램 외장방식이 사용됨 1949 EDSAC 영국 켐브리지 대학의 윌키스 교수에 의해 개발 프로그램 내장방식을 채용한 세계 최초의 전자계산기 1951 EDVAC 프로그램 내장방식을 완성한 전자계산기 1951 UNIVAC-1 에커트와 머큘리 교수에 의해 개발 최초의 사무용 전자계산기로 프로그램 내장방식을 사용 ※ 프로그램 내장방식 1945년 폰 노이만(Von Neumann, J.)에 의해 개발 프로그램과 데이터를 기억장치 안에 기억시켜 놓은 후 기억된 프로그램에 의해 명령을 순서대로 해독하면서 실행하는 방식으로 오늘날의 컴퓨터 모두에 적용되는 방식 ⑶ 컴퓨터의 세대별 특징 세대 내용 제1세대 (1951년-1959년) 제2세대 (1959년-1963년) 제3세대 (1963년-1975년) 제4세대 (1975년 이후) 기억소자 진공관(Tube) 트랜지스터 집적회로(IC) 고밀도 집적회로(LSI), 초고밀도 집적회로(VLSI) 주기억장치 자기드럼 자기코어 집적회로(IC) LSI, VLSI 처리속도 ms(10-3) μs(10-6) ns(10-9) ps(10-12) 특징 하드웨어 중심 전력소모가 만고 신뢰성이 낮음 대형화 과학계산 및 통계 처리용으로 사용 소프트웨어 중심 운영체제(OS) 개발 전력소모 감소 신뢰도 향상, 소형화 온라인 방식 도입 기억용량 증대 시분할 처리 다중처리 방식 MIS 도입 OCR, OMR, MICR를 사용 마이크로프로세서 탄생 전문가 시스템 인공 지능(AI) 종합정보 통신망 마이크로 컴퓨터 사용언어 저급 언어 (기계어, 어셈블리어) 고급 언어 (FORTRAN, ALGOL, COBOL) 고급 언어 (LISP, PASCAL, BASIC, PL/I) 문제지향적 언어 ※ 마이크로프로세서(Microprocessor) 컴퓨터의 기본 처리장치 기능(제어 기능과 연산 기능 등)을 가지고 있는 하나의 칩(Chip)에 저장한 일종의 중앙처리장치 ※ 직접회로(Integrate Circuit) 다이오드와 트랜지스터, 콘덴서, 저항 등의 부품들을 넣은 복합회로 부품을 의미 SSI(Small Scaled Integration) : 100여 개의 반도체를 하나의 실리콘에 포함 MSI(Middle Scaled Integration) : 1,000여 개의 반도체를 하나의 실리콘에 포함 LSI(Large Scaled Integration) : 10,000여 개의 반도체를 하나의 실리콘에 포함 VLSI(Very Large Scaled Integration) : 100,000여 개의 반도체를 하나의 실리콘에 포함   3. 컴퓨터의 분류 ⑴ 처리 능력에 따른 분류    1) 슈퍼 컴퓨터(Super computer) 복잡한 계산을 초고속으로 처리하는 초대형 컴퓨터 처리 속도 : 메가플롭이란 나노초(1/10억분의 초) 또는 초당 백만 개의 실수 연산을 하는 것을 의미하는 것으로, 슈퍼컴퓨터는 초당 200메가플롭 이상의 성능을 지님 사용 범위 : 원자력 개발, 항공우주, 기상예측, 환경공해문제, 예측시뮬레이션, 자원탐색, 유체해석, 구조해석, 계량경제모델, 화상처리등 종류 : ILLIAC-Ⅳ, STAR-100, CRAY시리즈(CRAY-1,CRAY-2,CRAY-3등), CYBER-205,HITAC S-810/20, FACOM VP시리즈, NEC SX등    2) 메인컴퓨터(Main Cimputer) 슈퍼 컴퓨터보다 한단계 낮은 것으로 대형 컴퓨터라고도 하며 기억용량이 크고 처리속도가 빠름 단말기(터미널)등을 이용해 다수의 사용자가 동시에 사용 가능한 다중 사용자 시스템 종류 : IBM 360계열     3) 미니컴퓨터(Mini Computer) 대형 컴퓨터보다는 성능이 떨어지고 마이크로 컴퓨터 보다는 우수한 컴퓨터 다중 사용자 시스템으로 기업체, 학교, 연구소 등에서 많이 사용 종류: DEC사의 PDP-8,PDP-11,VAX 계열 등     4) 워크스테이션(Workstation) 대부분 RISC 마이크로프로세서를 채택해서 사용하며, 고속으로 작업할 수 있는 컴퓨터 고속 연산장치, 대용량의 주기억장치, 고해상도 디스플레이, 키보드와 마우스 등을 갖춘 장치로 다양한 형태의 보조기억장치를 가지고 있음 고성능 컴퓨터로 그래픽, 미디(MIDI), 멀티미디어 제작용으로 사용되거나 네트워크 망에서 주로 서버(Sever) 역할을 하는 컴퓨터로 사용되기도 함 기능 : 고도의 맨-머신 인터페이스, 화상처리 기능, 파일링(Filing) 기능, 메일링(Mailing) 기능, 네트워크 기능    5) 마이크로컴퓨터(Micro Computer) 일반 PC를 의미하는 것으로, 미니컴퓨터에 비해서 크기가 작고 값이 저렴한 편임 컴퓨터를 8비트, 16비트, 32비트, 64비트와 같이 워드(Word) 길이에 따라 구분하며, 숫자가 클수록 처리속도 가 빠름 ① 마이크로 컴퓨터의 구분 구분 : 탁상용 컴퓨터와 휴대용 컴퓨터로 분류 마이크로 컴퓨터의 구분 탁상용(DeskTop) 컴퓨터 : 책상 위에 설치해서 사용하는 일반적인 컴퓨터 휴대용 컴퓨터 - 랩톱(LapTop) : 노트북보다 조금 더 크고 먼저 나온 컴퓨터 - 노트북(NoteBook) : 일반 노트크기로 무릎위에 올려놓고 사용 가능한 컴퓨터 - 팜톱 (PalmTop = PDA) : 피코컴퓨터(Pico Computer)라고도 하며 손바닥위에 올려놓고 사용가능한 컴퓨터 크기순으로 보기 팜톱 < 노트북 < 랩톱 < 데스트톱 ※ 펜기반 시스템 사용자가 키보드 대신에 전자 펜으로 데이터를 입력하거나 명령어를 전달하는 컴퓨터로 키보드를 설치할 수 없는 휴대용 컴퓨터(팜톱)에 많이 사용 ※ PDA(Personal Digit Assistant) 개인용 디지털 비서를 의미하는 것으로 개인정보를 관리 할 수 있는 손바닥만한 크기의 컴퓨터 ⑵ 데이터 취급에 따른 분류    1) 디지털 컴퓨터(Digital Computer) 가장 일반적인 컴퓨터로 범용성 컴퓨터라고도 하며, 이산적 데이터 처리에 적합    2) 아날로그 컴퓨터(Analog Computer) 특수 목적용 컴퓨터로, 연속적인 물리량을 이용해서 데이터를 처리    3) 하이브리드 컴퓨터(Hybrid Computer) 특수 목적용 컴퓨터, 아날로그와 디지털 컴퓨터의 장점을 혼합 ※ 디지털 컴퓨터와 아날로그 컴퓨터의 차이 구 분 디지털 컴퓨터 아날로그 컴퓨터 입력 숫자, 문자 전류, 전압, 길이 출력 숫자, 문자 곡선, 그래프 연산장치 사칙연산 미적분 연산 회로 논리연산 증폭회로 계산형식 이산적인 데이터 연속적인 데이터 정밀도 필요한 한도까지 제한적임 프로그램 필요 필요없음 가격 고가 저가 기억기능 있음 없음 ⑶ 사용목적에 따른 분류 특수(전용) 컴퓨터 특수 목적용 컴퓨터로 한 가지 업무만을 수행하기 위해 설계된 컴퓨터 특정 업무처리를 수행하기 위한 전용 프로그램이 컴퓨터 내에 상주하고 있으므로 처리속도가 빠름 단점 : 특수 목적용이므로 다른 업무에는 사용 불가 사용예 : 잠수함이나 미사일, 항공기 등의 궤도를 추적하는 군사용 및 산업 공정제어나 예약 시스템과 같은 민간용 등에 응용 범용 컴퓨터 일반적으로 많이 사용하고 있는 디지털 컴퓨터를 의미 사무처리나 과학계산 등 여러 분야에서 다목적으로 사용 가능