컴퓨터구조 정리

CPU

제어장치 - 제어신호를 보내고, 각장치들의 동작 감시,감독

연산장치 - 산술,논리,비교,자리이동 연산들

 

기억장치

 

주기억장치

-ram : 휘발성

-rom : 비휘발성

 

SW

 

시스템 SW

 제어 프로그램

  감시 프로그램 : sw의 동작을 감시한다.

  데이터 관리 프로그램 : 데이터 전송,파일 관리

  작업 관리 프로그램: 작업의 연속적인 처리

 

  처리 프로그램 : 데이터를 처리

                       언어번역, 분류/병합,유틸리티,서비스프로그램 등

 

응용 SW

사용자 프로그램 : 사용자가 자신의 업무나 목적에 맞게 작성한 프로그램

                          급여처리,재고관리,인사관리 프로그램등

 

패키지 프로그램 : 사무 자동화를 위해소프트웨어 개발 회사에 의해 제작된 프로그램

                         워드프로세서, 스레드시트, 데이터베이스,프레젠테이션 등

 

 

컴퓨터의 특징

1 자동성 : 자동적으로 처리

2 신속성 : 짧은 시간에 많은 데이터연산

3 정확성 : 컴퓨터의 정확성

4 신뢰성 : 오동작x

5 보존성 : 대용량의 각종 기억 매체

6 경제성 : 사람이 작업하는것보다 시간과 비용 절감

 

컴퓨터의 기능

 

HW적인 기능

입/출력, 제어,연산,기억

 

SW적인 기능

CPU, 메모리관리, FILE입출력,시스템 I/O,통신

 

 

 

 

컴퓨터의 발달과정

초기의 컴퓨터

에니악 - 1645년 최초의 전자계산기, 외부 프로그램 방식

에드삭 - 1947년 내장 프로그램 방식

에드박 - 1950년 에니악을 개발한 사람이 개발

유니박 - 1951년 미국 최초의 상업용 컴퓨터

 

발달 과정

1세대	2세대	3세대	4세대
주요 소자 :  진공관	트렌지스터	집적회로	초고밀도 집적회로
동작속도 :   10(-3)	10(-6)	10(-9)	10(-12)
주기억:       자기디스크 보조기억:    자기드럼	자기드럼 자기코어	직접회로	초고밀도 집적회로

 

 

개인용 컴퓨터

메킨토시 - 애플사에서 개발, 인간과 기계의 인터페이스(소통)를 중시한 설계

IBM 호환 PC - 메킨토시에 대항하기위해 나옴, 컴퓨터의 표준으로 만들기위해 생산기술을 공개함

 

 

컴퓨터의 분류

 

데이터 표현에 따른 분류

아날로그 PC

	아날로그 PC	디지털 PC
입력	전압,길이,전류,온도등 연속적으로 변하는 문리량	일반 숫자나, 문자등과같은 이산적인 데이터
출력	그래프, 곡선등 으로 표현	문자,숫자등 수치로 표현
장점	처리 속도가 빠르다 가격이 저렴하다 별도의 프로그램이 필요없다	정밀도가 높다 융통성과 재생성이 좋다 기억이 용이하다

단점

용도가 한정적이다 정밀도와 기억 용량에 한계

속도가 느리다 비교적 고가이다

 

하이브리드 컴퓨터 - 아날로그 PC와 디지털PC의 장점을 모아놓은것이다.

아날로그와 디지털 데이터를 상호 변환하는 A/D 변환기와 D/A 변환기를 내장

 

사용 목적에 따른 분류

특수용 컴퓨터 - 특정 업무에 적합하도록 설계(항공기 자동운한장치, 미사일궤도 추적장치등), 장치 내부에 장착되어 눈에보이지않음

범용 컴퓨터 - 다양한 업무를 처리할수있도록 제작(인사 관리, 고객 관리, 재고 관리, 생산 관리,공학용 계산등)

 

처리 능력에 따른 분류

 

슈퍼 컴퓨터 - 일기예보,회로설계,암호문 처리,유전자 분석등 많은 양의 연산이 요구되는 분야

                 - 복잡,정밀 연산을 신속하게 처리하기 위해 cpu를 병렬로 연결, 기억용량이 매우큼

 

대형 컴퓨터 - 많은 양의 다양한 업무를 신속하게 처리할 목적 된 범용 컴퓨터

                 - 여러대의 단말기를 연결, 다수의 이용자가 사분할 방식으로 공유 사용하도록 설계

 

소형 컴퓨터 - 대형컴퓨터의 기능을 모두 가지고 있으나, 처리속도나 용량이 낮음

                 - 다중 사용자 시스템으로 학교, 연구소, 중소기업체등에서 사용

 

마이크로 컴퓨터 - 하나의 칩에 중앙 처리 장치의 기능을 집적시킨 마이크로프로세서 를 사용

                       - 작아서 설치가 용이, 가격저렴, 개인용컴퓨터라 한다

 

 

미래의 컴퓨터

인공지능(AI : Artificial Intelligence)

컴퓨터로 하여금 사람처럼 보고, 듣고, 말하고 생각하는 능력을 지니게함

 

유비쿼터스(ubiquitous)

사용자가 시간과 공간, 기기에 상관없이 자유롭게 네트워크에 접속가능한 통신환경

이를위해 세계 각국에서 개발중, 퍼스널서버,입는PC

 

 

 

 

수의연산

 

10진법과 2진법

10진법 : 일상에서 사용하고 있는 수 0~9까지의 숫자로 표현된다.

2진법 : 0과 1만으로 표현되며, 컴퓨터의 언어이다.

 

2진법은 자리가 하나씩 올라갈때마다 두배씩 커지는 특징이 있다

 

십진법 1 -> 2진법 0001

십진법 2 -> 2진법 0010

십진법 3 -> 2진법 0011

십진법 4 -> 2진법 0100

십진법 5 -> 2진법 0101

십진법 6 -> 2진법 0110

십진법 7 -> 2진법 0111

십진법 8 -> 2진법 1000

십진법 9 -> 2진법 1001

십진법 10 -> 2진법 1010

십진법 11 -> 2진법 1011

십진법 12 -> 2진법 1100

십진법 13 -> 2진법 1101

십진법 14 -> 2진법 1110

십진법 15 -> 2진법 1111

 

10진수와 1진수 사이의 변환법

ex)10진수 28

28 / 2 = 14 ,2로 나누어서 남은값 0

14 / 2 = 7, 2로 나누어서 남은값 0

7 / 2 = 3, 2로 나누어서 남은값 1

3 / 2 = 1, 2로 나누어서 남은값 1

1 / 2 = 0, 2로 나누어서 남은값 1

 

남은값을 거꾸로 읽어간다

결과 : 11100

 

8진수와 16진수

일반 생활에서 사용하는 10진수를 2진수로 변환해서 사용하는 경우 많은 자릿수가 필요하여

1~8, 1~F까지의 숫자를 이용한 8진수, 16진수등이 있다.

 

8진수와 16진수 체계를 사용하면 2진수와 상호변환이 가능하여 2진수보다 적은 자릿수로

주어진 수를 표현할수 있다.

 

 

2진수와 8진수 사이의 변환

2진수와 8진수사이의 변환은 2진수의 3자리를 8진수의 1자리로 변환하면 된다.

8진수 653을 2진수로 변환하면

6=110, 5=101, 3=011 이 세자리수를 이어붙이면 된다.

110101011

2진수에서 8진수로 변환

2진수에서 8진수로 변환하는 과정은 8진수에서 2진수로 변환하는 과정을 거꾸로 하면 됩니다.

위의 숫자 110101011을 세자리씩 읽어보겠습니다

110=6, 101=5, 011=3

653

 

2진수와 16진수사이의 변환

위의 8진수와 비슷하게 2진수의 4자리를 16진수의 한자리로 생각하시면됩니다.

16진수는 1자리에 16까지 표현하지만 10이되는순간 두자리가 되므로 알파벳으로 표현하여

10=A 11=B 12=C 13=D 14=E 15=F 이렇게 표현됩니다.

 

16진수 2AF를 표현하면?

2=0010, A=1010, F=1111

0010 1010 1111

 

이번엔 2진수 1101 1111 1001 을 16진수로 표현하면?

1101 = 13 = D

1111 = 15 = F

1001 = 9

DF9

 

 

2진수의 연산

보수의 개념과 음수

8비트로 이루어진 2진수 기억소자에 양수뿐아니라 음수도 저장할수있는데,

음수를 나타내는 방법에는 부호-절대값 방식, 1의보수, 2의보수 가 있다

 

부호-절대값 방식

8비트 저장공간중 가장 왼쪽비트를 부호비트로 지정하여 0이면 양수, 1이면 음수로 정하고

나머지 7자리를 이용해 수를 표현하는 방식이다.

 

1의 보수 방식

11111111 - x로 저장하는 방식이다.

이 방법은 각가의 비트를 반전(0->1 / 1->0)한것과 같은 결과를 나타내나

 

예로 00001101의 1의보수는 11110010이고,

1110010의 1의보수는 역시 반전한값 00001101이다

 

8비트로 나타내는 범위는 2의 8승이므로 256개, 즉 -128~+127까지만 나타낼수있다.

따라서, 양수는 모두 가장왼쪽 비트가 0으로 시작해야 하고,

음수는 1로 시작해야한다.

 

2의 보수 방식

2의 보수 방식은 1의 보수에 1을 더한것이다.

디지털 상에서 음수를 표현하기위해 가장 흔히 사용되는 방식이고,

10000000 - x로 저장하는 방식이다.

 

위가 어렵다면 1의보수에 +1을 하면 된다.

 

2의 보수의 경우에도 표현하는수의 가장 왼쪽비트가 1이면 음수, 0이면 양수라는 사실을 명심하라

 

 

디지털 코드의 종류

1) BCD코드

10진수를 2진수로 표현하게되면 0000~1111 모두 16가지숫자를 표현할수 있지만,

BCD 코드는 0000~10001(0~9)까지만 사용하고 나머지는 사용하지 않는 방식이다.

 

ex)10진수 256 -> 0010 0101 0110

이는 16진수처럼 1자리 숫자를 2진수의 4자리로 표현한다

각 자릿수의 4비트가 BCD코드의 범위밖이거나, 자리올림이 발생하면, 그 값에 6(0110)을 더해 주어야만 BCD값이 된다.

 

  36     => 0011 0110

+ 42    =>  0100 0010

--------------------------

   78         0111 1000

  

 

   7     => 0111

 + 5     => 0101

--------------------------

   12        1100 (BCD값 범위 밖임)

            + 0110

--------------------------

       0001 0010 (BCD 완성

 

 

   

2)3초과 코드

BCD코드의 변형된 코드로 BCD코드에 10진수 3을 각각 더한것으로

0011~1100까지 표현한다

 

10진수 a를 3초과 코드로 표시한 2진수의 1의보수가

10진수 a를 9의보수를 3초과 코드로 표시한 2진수가 되므로, 감산없이 보수를 구할수있다.

이런 코드를 자기보수라 하고,

각 비트마다 자릿값을 가지지않아서 가중치없는 코드라 한다

 

10진수 357 = 0110 1000 1010

 

 

 

3)그레이코드

사칙연산에는 부적당하지만, 입력코드로 사용시에 오류가 적다

간단히 2진수 코드로 바꿀수 있어 입/출력장치, 데이터 전송,A/D변환기등에 이용된다

 

1011을 그레이코드로 만들면

먼저 최상위 비트는 그대로 그레이 코드의 최상위 비트가 되고,

 

최상위 비트와 다음 비트를 더하여 자리올림수를 제거한 나머지를 그레이코드로 취한다.

1011 => 1110

0011 => 0010

1111 => 1000

 

그레이 코드에서 2진수 코드로 바꾸는법은

그레이코드의 최상위비트 = 2진수의 최상위 비트

 최상위 비트와 다음비트를 더하여 자리올림수를 제거한 나머지를 2진수 코드로 취하고,

2진수 코드로 취한 값을 다음비트의 그레이코드와 더해서 자리올림수를 제거한 나머지를 2진수코드를 취한다.

 

1000 =>1111

1010 => 1101

1110 => 1011

 

 

4)ASCII 코드

 문자, 숫자 또는 특수 기호 등을 표현,처리 하기 위해 일반적으로 ASCII 코드를 사용한다 

 아스키코드 는 7자리의 2진수로 구성된 코드로 128개의 문자와 기호를 표현한

비영어권의 문자, 그리스 문자, 수학 기호 등과 같은 특수문자 표현을 위해 여덣 자리로 확장된 ASCII코드로 변환된다.

ASCII 코드는 프린트 될수있는 94개의 문자와(26개의 대문자와 26개의 소문자, 10개의 숫자와, 32개의 특수 문자)

다양한 제어 기능을 위해 사용되는 34개의 프린트 되지 않는 문자를 포함한다.

ASCII코드는 7비트 코드이지만 대부분에 컴퓨터에서는 ㅂㅏ이트라고 ㅏ는 단일 단위를 8비트로 하고있다.

문자는 최상위 비트를 0으로 ㅐ서 바이트마다 하나씩 저장된다.

컴퓨터 정보처리 기능 시스템 

 하드웨어의 기능과 동작 원리

1.입력기능 : 입력 장치는 외부의 기록된 내용이나 인식한 신호를 내부에서 이용할수있도록 한

2.연산기능 : 자료의 비교, 판단, 이동, 편집 등을 수행하는 기

                    연산장치는 주기억 장치에 기억된 데이터를 제어 장치에서 지시하는 명령에 따라 사칙,논리 연산수행

3,기억기능 : 주기억 장치는 입력되는 내용과 연산되는 중간 결과및 출력시킬 데이터를 기억하는 영역을 각각 다른 장소로 구분,관리 한다

4.제어기능 : 명령 해석과 각 장치의 작업 지시,감독 하는 기

                    제어장치는 각종 장치 동작을 제어, 기억된 프로그램 해석, 해동된 명령들을 각장치에 보내 처리하도록 지시한다

5.출력기능 : 가공된 정보를 알기 쉬운 형태로 외부로 보내는 기

컴퓨터 시스템의 동작

입력장치가는 인식한 신호를 사용할수 있는 형태로 변환한후 기억장치 내에 저장되고,

제어장치가 기억장치내의 명령어를 하나씩 호출하며 해석한다

연산,제어장치는 해석된 명령에 따라 필요한 연산을 실행, 결과를 기억장치에 저장한다

 

요약정리

- 하드웨어는 연산 장치와 주기억 장치로 구성된 중앙 처리 장치와 기억장치, 입력장치, 출력장치로 구성

- 소프트웨어는 컴퓨터의 하드웨어를 효율적으로 활용할수있는 프로그램의 집합체로서 시스템SW(처리,감시,데이터관리,작업관리프로그램)와 응용SW(사용자,패키지 프로그램)로 나눈다

- 컴퓨터의 특징은 자동성,신속성, 정확성,신뢰성,보존성,겨제성의 특징이 있다.

- 2진수와 8진수 사이의 변환은 8 = 2의3승이므로 2진수 3자리는 8진수 1자리로, 8진수 한자리를 2진수 세자리로 표현할수 있다.

- 2진수와 16진수 사이의 변환은 8 = 2의4승 이므로 2진수 4자리는 16진수 한자리로, 16진수 한자리를 2진수 네자리로 표현할수 있다.

- 음수를 저장할수있는 방식에는 부호-절댓값 방식, 1의 보수,2의보수 방식의 4가지가 있다.

- BCD코드는 0~9 까지의 10진수를 2진수인 0과 1로만 표시하는 디지털 시스템에 바로 적용할수있는 코드값이다.

- ASCII코드는 영문 및 숫자를 입력하는 기능이 있는 기기에서 많이 사용되며, 7자리의 2진수로 구성된 코드로서 128개의 문자와 기호로 표현

발달 과정

1세대	2세대	3세대	4세대
주요 소자 :  진공관	트렌지스터	집적회로	초고밀도 집적회로
동작속도 :   10(-3)	10(-6)	10(-9)	10(-12)
주기억:       자기디스크 보조기억:    자기드럼	자기드럼 자기코어	직접회로	초고밀도 집적회로

 

	아날로그 PC	디지털 PC
입력	전압,길이,전류,온도등 연속적으로 변하는 문리량	일반 숫자나, 문자등과같은 이산적인 데이터
출력	그래프, 곡선등 으로 표현	문자,숫자등 수치로 표현
장점	처리 속도가 빠르다 가격이 저렴하다 별도의 프로그램이 필요없다	정밀도가 높다 융통성과 재생성이 좋다 기억이 용이하다

단점

용도가 한정적이다 정밀도와 기억 용량에 한계

속도가 느리다 비교적 고가이다

 

하이브리드 컴퓨터 - 아날로그 PC와 디지털PC의 장점을 모아놓은것이다.

아날로그와 디지털 데이터를 상호 변환하는 A/D 변환기와 D/A 변환기를 내장