[1장] 컴퓨터의 개요

비전공자로 공학대학원에 입학하면서,

늘 갈구해오던 컴퓨터의 기본에 대해서 알고 싶어 컴퓨터 사이언스 개론 책을 구입했습니다.

금일부터 책의 내용을 공부하면서 컴퓨터공학에 대한 개요를 정리해보도록 하겠습니다!

개인적으로 알아보기 쉽게 음슴체도 있고,

주관적인 판단하에 중요하다고 생각되는 부분 위주로 정리요약을 하게 됩니다.

혹 부족한 부분이 있더라도 양해 부탁드리겠습니다!

 

☞ 본 포스팅은 공부 내용을 바탕으로 정리하는 것입니다. 주관적이며 정확하지 않은 내용이 포함 되어있을 수 있습니다.

☞본 포스팅은 한빛출판사의 '컴퓨터사이언스'책을 공부한 내용을 토대로 요약한 내용입니다.

 

 

 

1. 컴퓨터의 역사

 

컴퓨터는 간단한 주판 -> 파스칼 계산기 -> 라이프니츠의 계산기 -> 배비지의 차분기관과 해석기관 -> 천공카드시스템 -> 튜링기계 -> ABC -> Mark-1 -> ENIAC -> EDSAC -> EDVAC 등의 순서로 발전했다.

 

주판 : 동양에서는 기원전 26세기경 중국이 최초로 사용하였으며, 서양해서는 기원전 3~4세기경 바빌로니아에서 최초로 고안되었다고 한다.

 

파스칼 계산기(1642) : ‘최초의 기계식 계산기’로 프랑스 수학자 파스칼이 톱니바퀴를 사용해 덧셈&뺄셈이 가능한 계산기를 만듦.

 

라이프니츠 계산기(1671)파스칼 계산기를 개량해 만든 곱셈과 나눗셈까지 가능한 계산기.

 

배비지의 차분기관과 해석기관(1822, 1833) : 다항함수 계산이 가능한 ‘차분기관’, 일반적인 계산이 가능한 ‘해석기관’을 설계했으나, 배비지 생에 결국 정교한 기계를 제작하지 못하는 한계로 결국 완성하지 못하였음.

 

천공카드시스템 (1889) : 종이카드에 구멍을 뚫어 자료를 처리하는 방식으로 당시 수백장의 카드를 읽고 처리하는 시스템이 상당히 획기적이었음.

 

튜링기계 (1936) : 테이프에 부호를 기록하고, 수정하고, 읽을 수 있는 시스템.

 

ABC (1942) : ‘세계 최초의 전자식 계산기’로 아타나소프 교수와 조교 베리가 개발한 컴퓨터.

 

MARK-1(1944) : ‘세계 최초의 전기 기계식 계산기’로 에이킨 교수가 개발함.

 

ENIAC (1946) : ‘전자식 계산기’로 세계 2차 대전(1939~1945) 때 탄도 거리 계산을 위해 개발되었음. 기존 전기기계식 계산기보다 1000배가량 빠른 속도를 보였으나, 오류가 많았음. 미국의 펜실베니아대 교수 모클리와 공학자 에커트가 개발함.

 

EDSAC(1949) : ‘프로그램 내장방식’을 최초로 적용한 계산기로, 윌키스교수 개발팀에서 개발.

 

EDVAC(1945) : ‘프로그램 내장방식’을 최초로 적용한 계산기로, 미국의 모클리와 에커트가 개발.

 

현대의 컴퓨터(1950~현재) :

1970년부터 네트워크를 통해 자원을 공유할 수 있게 되었으며, 1990년부터 WWW(World Wide Web)의 등장으로 인터넷 사용자가 급증하는 현상이 나타났고, 2000년 이후부터는 무선통신기술의 발전으로 휴대용 컴퓨터가 등장했음.

 

[참고]

*프로그램 내장방식이란?

‘폰 노이만’이 1945년 최초로 발표한 방식으로, 데이터를 외부에서 받지 않고 내부의 기억장치에 저장한 후 프로그램 명령을 순서대로 해독하고 실행한다는 개념. 오늘날 컴퓨터 설계의 기본이 됨.

 

 

 

 

 

 

2. 컴퓨터의 세대별 분류(1~4세대 그리고 5세대)

컴퓨터는 기억소자, 프로세서, 운영체제, 사용언어에 따라 1세대 ~ 4세대로 분류할 수 있다.

 

 

1세대 컴퓨터(1951~1958)

기억소자로 ‘진공관’을 사용한다. 진공관은 유리관을 진공상태로 하여 전자 운동을 통해 신호를 증폭시킴. 전력을 많이 소모하고 발열이 심하다는 단점이 있으며, 2진 코드인 기계어로 작성됨.

2세대 컴퓨터(1959~1963)

기억소자로 ‘트랜지스터’를 사용한다. 트랜지스터는 진공관과 같지만, 크기가 작고 발열이 적다는 장점이 있음. 사용언어로는 FORTRAN, COBOL, ALGOL 등이 있음.

3세대 컴퓨터 (1964~1970)

기억소자로 ‘직접회로’를 사용한다. 직접회로는 트랜지스터 수백 개를 결합하여 만든 칩으로 컴퓨터 크기를 줄이고 성능을 크게 향상했다. 이를 계기로, ‘다중 프로그래밍 시스템’(여러 사용자가 동시에 작업을 수행)과 ‘시분할 시스템’(여러 사용자가 수행시킨 작업을 시간을 나누어 수행)이 적용된 운영체제가 개발됨.

4세대 컴퓨터 (1971~현재)

기억소자로 ‘고밀도직접회로(LSI, Large Scale Integration)’을 사용하며, 전자회로 수만개를 결합해 만든 칩이다. 이로 인하여 1975년 MIT에서 최초의 상업용 컴퓨터인 ‘알테어(Altair)’를 출시하였으며, 1977년 애플에서는 ‘매킨토시’ 컴퓨터를 출시하게 됨. 이후, 개인용 컴퓨터의 호황기를 겪게 되고 1990년 ‘컴팩(Compaq)’를 필두로 다양한 컴퓨터 회사에서 개인용 컴퓨터를 만들게 된다. MS(Microsoft)사에서는 1991년 ‘윈도우 3.0’을 출시했으며 이어서 1995년 ‘윈도우95’등을 출시하게 된다. 1990년 중반 이후로는 당시 대표적인 웹 브라우저 ‘넷스케이프’와 ‘인터넷 익스플로러’가 등장하게 되며 이때부터 개인용 컴퓨터의 대중화가 시작된다.

5세대 컴퓨터 (가까운 미래?)

5세대 컴퓨터는 ‘학습, 추론, 판단 등을 기반으로 이용자와 소통 가능한 인공지능형 컴퓨터’로 아직까지 실용화 단계에 접어들지 못하고 있다.

 

 

 

 

 

3. 컴퓨터의 종류

컴퓨터는 그 규모와 성능에 따라 슈퍼컴퓨터 – 대형컴퓨터 – 미니컴퓨터 – 워크스테이션 – 개인용 컴퓨터 – 휴대용 컴퓨터 등으로 구분할 수 있다.

 

 

 

 

 

4. 컴퓨터의 구성

컴퓨터는 크게 하드웨어와 소프트웨어로 나뉘며, ‘하드웨어’는 모니터, 하드디스크, 프린터와 같은 물리적 장치를 일컫는 말이다. 하드웨어는 ‘입력장치’ , ‘출력장치’ , ‘중앙처리장치’ , ‘기억장치’로 구분 가능하다. ‘소프트웨어’는 하드웨어 장치의 동작을 제어하는 역할을 하며 눈에 보이지 않는 컴퓨터 내부의 프로그램이다. 소프트웨어는 크게 ‘시스템 소프트웨어’와 ‘응용소프트웨어’로 구분된다.

 

 

[하드웨어]

입력장치 : 문자, 소리, 그림, 영상 등을 외부로부터 전달받는 장치, 키보드, 마우스 등

 

출력장치 : 수행된 결과를 문서나 그림 형태로 사용자에게 전달하는 장치, 모니터, 프린터 등

 

중앙처리장치(CPU) : Central Processing Unit의 약자로 Processor라고도 불리는데, 입력된 데이터를 연산해 결과를 얻기 위한 장치로 컴퓨터의 핵심이다. CPU는 ‘제어장치’와 ‘연산장치로 구성되며, ‘제어장치’에서는 CPU와 기억장치 사이에서 명령과 데이터 입출력을 제어하며, ‘연산장치’에서는 산술연산과 논리연산을 수행한다.

 

기억장치 : 입출력 데이터와 연산 처리결과를 저장하는 장치다. 기억장치는 ‘주기억장치’인 RAM, ROM 등이 있으며, ‘보조기억장치’에는 하드디스크, CD-ROM 등이 있다.

 

[소프트웨어]

시스템소프트웨어 : 컴퓨터의 시스템을 쉽고 편리하게 이용할 수 있도록 도와주는 소프트웨어로 ‘운영체제’, ‘컴파일러’, ‘어셈블러’ 등이 해당되며 Window, Unix, Linux 등이 이에 해당한다.

 

응용소프트웨어 : 문서작성, 영상편집, 그림편집, 인터넷 검색 등 특정업무를 수행할 때 사용하는 프로그램으로 ‘MS OFFICE’, ‘포토샵’, ‘Chrome’등이 이에 해당한다.

 

 

 

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다음장예고...

[2장]에서는 컴퓨터가 정보를 어떻게 표현해내는지 '정보의 표현'에 대해서 다루어 볼 예정입니다.