Chapter 1 컴퓨터 시스템의 개요

1. Chapter 1컴퓨터 시스템의 개요

2. 1. 컴퓨터의 원리 및 개념 • 컴퓨터의 정의 • 입력된 데이터를 주어진 프로그램에 의해 처리하여 그 결과를 출력해 주는 기계 장치 • Electronic Data Processing System(EDPS) • 입력된 데이터를 자동으로 처리해 주는 기계 장치 • Automatic Data Processing System(ADPS)

3. 컴퓨터의 특징 • 신속성, 정확성, 대량성 • 호환성, 자동성, 범용성 • 컴퓨터의 구성 • 하드웨어 • CPU, 기억 장치, 입출력 장치 • 소프트웨어 • 시스템을 동작시키고 임의의 작업을 처리할 순서와 방법을 지시하는 명령어의 집합인 프로그램과 프로그램의 수행에 필요한 절차, 규칙, 관련 문서 등의 총칭

4. 컴퓨터의 5대 기능 • 입력 기능 • 출력 기능 • 연산 기능 • 기억 기능 • 제어 기능

5. 2. 컴퓨터의 발전 과정과 특징 • 컴퓨터의 발전 과정 • 기계식 계산기 • 파스칼의 계산기(가감산 계산기) • 톱니 바퀴 원리 이용, 덧셈/뺄셈 가능 • 차분 기관 • 베비지가 개발, 미분/적분 수행 • 해석 기관 • 차분 기관 개선 • 입력/출력/기억/연산/제어 장치 가짐 • 천공 카드 시스템 • 일괄 처리 방식의 효시, 인구 조사/국세 조사에 이용 • MARK-1 • 에이컨과 IBM이 공동 개발한 최소의 기계식 자동 계산기 • 과학 계산이 목적

6. 전자식 계산기 • ENIAC • 최초의 전자식 계산기 • 18,000여 개의 진공관 이용 • EDSAC • 최초의 프로그램 내장 방식 컴퓨터 • 2진법 적용 • EDVAC • 폰 노이만의 프로그램 내장 방식을 이용하여 만든 전자 계산기 • 2진 연산 방식 • UNIVAC-I • 최초의 상업용 전자 계산기

7. 컴퓨터의 세대별 발전과 특성 • 1세대(1940년대 중반~1950년대 후반) • 회로 소자: 진공관(Vacuum Tube) • 연산 속도: milli second(10-3) • 프로그래밍 언어: 기계어, 어셈블리어 • 특징: 하드웨어 중심으로 발전, 과학 기술 계산용으로 사용 • 2세대(1950년대 후반~1960년대 중반) • 회로 소자: 트랜지스터(Transistor) • 연산 속도: micro second(10-6) • 프로그래밍 언어: FORTRAN, COBOL, ALGOL • 특징: H/W->S/W, 실시간 처리, 운영 체제 등장, 다중 프로그래밍, 일괄처리

8. 3세대(1960년대 중반~1970년대 중반) • 회로 소자: 집적 회로(IC: Integrated Circuit) • 연산 속도: nano second(10-9) • 프로그래밍 언어: BASIC, PASCAL… • 특징: 시분할 시스템, 다중 프로세싱, MIS(경영 정보 시스템) OMR, OCR, MICR 개발 • 4세대(1970년대 중반~1980년대 중반) • 회로 소자: 고밀도 집적 회로(LSI: Large Scale Integrated Circuit) • 연산 속도: pico second(10-12) • 프로그래밍 언어: C언어, ADA, 문제 중심 지향 언어 • 특징: 가상 기억 장치, 마이크로 프로세서 개발, PC 등장, S/W 중심

9. 5세대(1980년대 중반~현재) • 회로 소자: 초고밀도 집적 회로(VLSI: Very Large Scale Integrated Circuit) • 연산 속도: femto second(10-15) • 프로그래밍 언어: Java, C++ 등 객체 지향 언어 • 특징: 인공 지능 개념 등장, 전문자 시스템, 퍼지 이론, 의사 결정 지원 시스템

10. 3. 컴퓨터의 분류 • 컴퓨터의 분류 • 용도에 따른 분류 • 범용 컴퓨터, 전용 컴퓨터 • 처리 능력에 따른 분류 • 슈퍼 컴퓨터, 메인 프레임, 미니 컴퓨터, 마이크로컴퓨터 • 데이터 취급 원리에 따른 분류 • 디지털 컴퓨터, 아날로그 컴퓨터, 하이브리드 컴퓨터

11. 4. 자료의 표현과 처리 • 정보 처리의 기본 개념 • 데이터 & 정보 • 정보 처리 시스템의 종류 • 비집중 처리 시스템 • 집중 처리 시스템 • 분산 처리 시스템

12. 자료의 표현 • 자료의 표현 단위 • 비트(bit): ‘0’, ‘1’ • 니블(nibble): 4bit • 바이트(byte): 8bit • 워드 (word): 컴퓨터 내부의 명령 처리 기본 단위 하프워드(2바이트), 풀워드(4바이트), 더블워드(8바이트) • 필드 (field): 여러 개의 워드가 모여서 구성, 파일 구성의 최소 단위 • 레코드 (record): 상호 관련성 있는 필드의 모임, 자료 처리의 기본 단위 • 파일 (file): 여러 레코드가 모여 구성된, 정보 저장 단위 • 데이터베이스 (database): 상호 연관된 파일을 모아 구성한 운영 데이터

13. 데이터의 표현 방식 • 수치 데이터의 표현 방식(자료의 내부적 표현) • 팩 10진 형식 • 언팩 10진 형식 • 고정 소수점 표현 방식 • 부동 소수점 표현 방식 • 문자 데이터의 표현 방식(자료의 외부적 표현) • BCD Code • ASCII Code • EBCDIC Code

14. 코드의 종류 • 가중치/ 비가중치 코드 • 오류 검출 코드 • 패리티 코드, 해밍 코드 • 진법 변환 • 교재 참고

15. Chapter 2컴퓨터 하드웨어

16. 1. 하드웨어의 개요 • 중앙처리장치(CPU: Central Processing System) • 기능 • 명령어의 해석과 자료의 연산/비교 등의 처리를 제어함 • 다양한 입력 장치로부터 자료를 받아 처리 후 결과를 출력 장치로 보내는 일련의 과정 제어 • 중앙처리장치의 구성 • 제어 장치(Control Unit) • 컴퓨터 시스템의 작동을 통제/지시 • 적절한 순서로 명령을 꺼내고 각 명령을 해석하여 그 해석에 따라 ALU나 기타 부분에 적절한 신호를 보내 주는 장치 • 명령 계수기, 명령 레지스터, 명령 해독기, 번지 해독기, 부호기로 구성

17. 산술 논리 연산 장치(ALU: Arithmetic and Logic Unit) • 산술적인 연산과 논리적인 연산 담당 • 가산기, 보수기, 누산기, 기억 레지스터, 데이터 레지스터로 구성 • 레지스터(Register) • 한 비트를 저장할 수 있는 플립플롭의 모임 • 중앙 처리장치의 임시 기억 장소 • 레지스터의 크기는 워드 크기 및 메모리 용량과 관계 있음

18. 마이크로프로세서(Microprocessor) • 중앙처리장치를 하나의 반도체 칩에 집적시킨 것 • 설계 방식에 따라 CISC, RISC 방식으로구분 • CISC(Complex Instruction Set Computer) • 여러 가지 주소 지정 모드 지원하며 명령어 종류가 많음 • 명령어 길이 가변적, 주소 지정 방식이 다양, 적은 수의 레지스터 포함 • 많은 처리 명령어가 제공되어 프로그램 쉽지만, 처리 속도 느림 • 생산 가격이 비싸고 소비 전력이 높음 • 설계와 구현시 많은 시간이 필요 • 80486, 펜티엄 CPU에 사용됨

19. RISC(Reduced Instruction Set Computer) • 명령어 축약형 CPU, 주소 지정 모드와 명령어 종류가 적음 • 지원 명령어 수가 적음 • 많은 수의 레지스터로 처리 속도 빠름 • 명령어 길이가 고정적이고 주소 지정 방식이 최소화 • 고성능 워크스테이션이나 그래픽용 컴퓨터에서 사용되는 설계 방식 • 최근 CISC 계열의 CPU가 RICS의 장점을 흡수하여 구별이 줄어듬

20. CPU 관련 기타 장치 • 보조 프로세서(Coprocessor) • CPU의 실수 연산 능력을 보조하기 위해 사용된 보조 프로세서 • 버스(BUS) • CPU<->주기억 장치, 입출력 장치간 정보 전송에 사용되는 전기적 공통 선로 • CPU 처리 용량에 따라 8비트, 16비트, 32 비트, 64 비트 버스로 구분 • CPU 처리속도 • 클록과 버스의 폭에 따라 영향 받음

21. 2. 기억장치 • 주기억 장치(Main Memory) • CPU가 직접 참조하는 고속 메모리 • 프로그램이 실행될 때 보조 기억 장치로부터 프로그램이나 자료를 이동시켜 실행시킬 수 있는 기억 장소 • ROM(Read Only Memory) • 비휘발성 • 입출력 프로그램, 글꼴, 펌웨어를 저장 • RAM(Random Access Memory) • 휘발성 • 실행중인 프로그램이나 데이터 저장

22. 보조 기억 장치(Auxiliary Storage Unit) • 자기 디스크 • 자기 테이프 • 광 디스크 • 기타 기억 장치 • 캐시 기억 장치(Cache Memory) • 가상 기억 장치(Virtual Memory) • 연관 기억 장치 • 집 드라이브

23. 3. 입출력 장치 • 입력 장치 • 키보드, 마우스, 광학 마크 판독기, 광학 문자 판독기 • 자기 잉크 문자 판독기, 바코드 판독기, 스캐너, 디지타이저 • 디지털 카메라, 터치 스크린, 터치 패드, 라이트 펜, 트랙볼 • 출력 장치 • 표시 장치: 모니터 • CRT(Cathode Ray Tube: 음극선관) • LCD(Liquid Crystal Display: 액정 디스플레이) • PDP(Plasma Display Panel: 플라스마 디스플레이) • 인쇄 장치: 프린터 • 충격식 프린터, 비충격식 프린터

24. 4. 기타 장치 • 메인 보드(Mainboard) • 각종 외부 기기 컨트롤러를 장작할 수 있는 주 기판 • 확장 슬롯(Slot) • 사운드/그래픽, 네트워크 카드 등의 주변 장치를 장착하는 곳 • AGP, PCI, ISA 슬롯 등이 있음 • 칩셋(Chipset) • 메인 보드에서 부품들 간의 데이터 흐름을 제어하는 역할 • 칩셋이 어떤 CPU를 지원하느냐 에 따라 CPU, FSB, Ram, DMA 지원 여부가 다름

25. 롬 바이오스(ROM-BIOS:Basic Input Output System) • 기본 입출력 시스템 • 부팅 방법, 컴퓨터 운영에 대한 기본 정보 포함 • 펌웨어(Firmware)라 부름 • 하드 디스크, 비디오 어댑터, 키보드, 마우스 및 프린터 등의 주변 장치와 운영 체게 간 데이터 흐름 관리 • 플래시 메모리에 바이오스 기록되어 있음 • 포트(Port) • 각종 주변 장치를 접속하기 위해 사용되는 연결 부분 • 직렬 포트, 병렬 포트, PS/2 포트, USB 포트, IEEE 1394

26. 하드웨어 관련 용어 • 인터럽트(Interrupt) • 프로그램 처리 도중에 예기치 않은 사건으로 인해 프로그램 실행이 일시 중단된 상태 • 하드웨어 인터럽트 • 정전, 기계 고장, 외부/입출력 인터럽트 • 소프트웨어 인터럽트 • SVC(SuperVisor Call) • 채널(Channel) • 데이터 처리의 고속을 위한 입출력 전용 처리기 • CPU와 독립적으로 주변 장치의 입출력 제어하는 프로세서 • 교착 상태(Deadlock) • 동일 자원에 대한 각기 다른 프로세서의 자원 요구에 의한 무한 대기 현상

27. 5. PC 유지와 보수 • 교재 참고