컴퓨터의 이해

컴퓨터란?

- 입력된 데이터를 정해진 방법에 따라 자동으로 처리하는 기계이다.

컴퓨터를 활용한 데이터 처리 · 가공 과정.

                        <컴퓨터>

 데이터(Data) ---- 처리 · 가공  ---> 정보(Information)

- 컴퓨터 발전의 역사.

1세대 : 진공관 컴퓨터    

 1940년에 만들어진 진공관 컴퓨터인 애니악(ENIAC)은 최초의 프로그램을 사용할수있는 전자식 컴퓨터다.

* 최초의 컴퓨터는 아타나 소프 社의 ABC (Atanasoff-Berry-Computer) 컴퓨터이다.

2세대 : 트랜지스터 컴퓨터

1947년 벨연구소 에서 트랜지서개발로 값싸고, 컴퓨터 크기를 줄이는데 큰공을 세웠다.

트랜지스터로만 구성된 최초의 컴퓨터는 TRADIC 이다.

3세대 : IC [집적 회로] 컴퓨터

더욱더 컴퓨터 가 소형화되었고 운영체제(OS) 가 도입되기 시작하였다.

4세대 : VIC [초 집적회로] 컴퓨터

집적률이 높아지고 실리콘으로된 보드위에 칩들이 더욱더 세밀 , 초소화 되었다.

   

- 컴퓨터의 종류

 컴퓨터늬 규모, 사용목적에따라 분류된다.

1. 개인용컴퓨터 (PC : Personal Computer)

합리적인 가격과 초소화되어 가정, 사무용으로 많이사용되고있는 컴퓨터이다.

현재는 더욱더 초소화되어 전화가되는 소형컴퓨터로 불리는 스마트폰이 개인용컴퓨터 분류에 들어간다.

2. 메인프레인 컴퓨터 ( Mainframe computer)

통계데이터 처리, 금융기관 전산업무처리 와같은 복잡한 작업 사용을 위한 컴퓨터

다수의 사용자에게 서비스를 사용되는곳에 사용됨.

입출력기능이 중요하지않고 네트워크를로 연결된 터미널(Terminal)^[각주:1] 을 이용하여 제어하고 있다.

3. 슈퍼컴퓨터 (Super Computer)

소수의 사용자에게 아주복잡한 연산을 처리하는데사용됨.

핵실험 시뮬레이션, 기상예측, 수학연산등 매우 복잡한 연산에 사용되며 , 매우고가 이고 규모가 제일크다.

페타 플롭스^[각주:2] 1초동안 3경 3,800 의 부동 소수정연산을 수행할수있다고한다.

컴퓨터와 디지털데이터

비트 와 바이트

비트 (bit) : 0과 1값을 가질수있는소자

바이트(byte) : 컴퓨터의 가장작은 데이터표현 단위 ( 8bit = 1byte)

대다수의 컴퓨터는 2진법을 사용하여 디지털로 된 데이터를 저장및 처리한다.

- 디지털과 아날로그

 아날로그(Analog) : 사물이나 개념을 연속적인 값으로 표현한다. 

질적, 양적인 데이터를 표현가능.

 디지털(Digital) : 양적인 데이터표현 (수치)

 사물이나 개념은 이산적인 값을 근사하여(비슷한값으로) 표현

구분	아날로그	디지털
데이터표현	연속적(Continuous)	이산적(Discrete)
외부 간섭 영향	영향을 많이받는다.	비교적 덜받는다.
연속적으로 변화하는 데이터표현	적합	샘플링 통해 표현

- 2진법을 이용한 데이터표현

 컴퓨터는 0, 1 신호로만 동작한다. 모든 데이터 , 명령어는 0, 1로 표현해야한다. 

그럼 우리가 사용하는 문자, 숫자를 표현하기위해선 어떻게 해야하나?

-> 문자암호화 방식은 1986년 아스키(ASCII : American Standard Code for Information Interchange)이라는 이름으로 표준화 되었다.

하지만 ASCII 코드는 미국에 한정적이였으나 UNICODE 로 전세계 문자를 표현할수있게 되었다.

컴퓨터와 프로그래밍

- 프로그램 

 컴퓨터는 데이터를 처리방법과 과정을 자의적으로 결정이 불가능하다, 그래서 사전에 정의된 프로그램을 사용하여 컴퓨터를 제어한다.

프로그램은 작업을 자동으로 처리할수있도록 , 처리방법 및 순서를 컴퓨터 언어로 형태로 기술한것

    - 알고리즘과 프로그램언어.

 알고리즘 (Algorithm) : 문제를 풀기위해 단계적 절차를 수학적으로 기술한것.

알고리즘은 다음과 같은 조건을 만족하는 단계별 절차로 구성된다.

1. 입력 : 외부로부터 0개 이상 입력을 받아야한다.

2. 출력 : 외부에 하나이상의 결과를 출력해야한다.

3. 명확성 : 각 수행의 단계가 명확해야하며, 모호하게 해석될 여지가 없어야한다.

4. 유한성 : 프로그램은 유한번 단계를 수행하고 종료되어야한다. ( 무한루프가 되어선 안됨)

5. 효율성 : 각 수행단계는 사칙연산과 같이 간단명료한 연산으로 구성되어야한다.

 알고리즘의 표현 : 알고리즘은 순서도나 의사코드(Pseudo-code)  형태로 나타난다.

     - 프로그래밍 언어.

        사람과 컴퓨터의사소통언어

프로그램은 어떤 목적을 수행하는 프로그래밍언어의 집합.

프로그래밍언어의 발전단계

<저급언어 : 컴퓨터와 가까운 형태의 언어를 저급언어라 부른다.>

1. 기계어

기계어는 0 과 1로만 이루어졌고 가독성이 매우떨어지고 많은 실수를 유발한는 단점이 있다.

2. 어셈블리어

기계어 가독성을 높이기 위해 각각의 명령어를 일대일로 대응시켜 영단어로 사용하는 언어다.

하지만 하드웨어 전문가 아닌경우엔 사용하기 힘든언어이다.

<고급언어 : 인간의 언어 , 자연어에 가까워 져서 고급언어라한다.>

 C, C++ , JAVA , C# 등...

- 프로그램의 실행

 고급프로그래밍 언어로 작성된 소스코드는 곧바로 실행할수없다. 번역프로그램을 사용해야했다.

고급언어 ---- [번역기 ]---> 저급언어

프로그램 번역기

    1. 컴파일러

소스코드를 모두읽은뒤 한꺼번에 저급언어로 번역하여 실행파일 생성, 사용자는 실행프로그램을 이용하여 프로그램이용할수있다.

빠른실행이가능 소스코드의 크기 가 클수록 실행속도가느려지는 단점.

2. 인터프리터 

소스코드를 한줄읽어 차례대로 번역 및 실행한다. 실행파일이 생성되지 않음.

소스코드 크기에 영향을 받지않지만 컴파일러방식에 비해 실행속도가 느리다.

1. 단말기(端末機, 문화어: 말단) 또는 터미널(영어: terminal)은 컴퓨터나 컴퓨팅 시스템에 데이터를 입력하거나 표시하는 데 쓰이는 전자 하드웨어 기기이다. [본문으로]
2. 초당 부동소수점 연산이라는 의미로 컴퓨터가 1초동안 수행할 수 있는 부동소수점 연산의 횟수를 기준으로 삼는다. 상위 단위와 하위 단위로 국제단위계의 표준 접두어를 사용하며, 슈퍼 컴퓨터의 성능을 나타낼 경우에는 테라플롭스(1×1012 플롭스)가 주로 쓰인다. 2010년 10월 현재 가장 빠른 슈퍼컴퓨터는 톈허-1A로, 그 속도는 2.507PFLOPS(2.507×103TFLOPS)이다. 개인용 컴퓨터의 CPU 성능의 척도로 클럭의 속도 단위인 헤르츠를 주로 사용하는데, 이는 마이크로프로세서의 아키텍처의 구조에 따라 클럭당 연산 속도가 다르기 때문에 객관적인 성능을 비교할 때에는 플롭스를 사용한다. [본문으로]