Chapter 1 컴퓨터 시스템의 개요

2 1. 컴퓨터의 원리 및 개념  컴퓨터의 정의  입력된 데이터를 주어진 프로그램에 의해 처리하여 그 결 과를 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 지 시하는 명령어의 집합인 프로그램과 프로그램의 수행에 필요한 절차, 규칙, 관련 문서 등의 총칭

4  컴퓨터의 5 대 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 IBM 이 공동 개발한 최소의 기계식 자동 계산기  과학 계산이 목적

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

7  컴퓨터의 세대별 발전과 특성  1 세대 (1940 년대 중반 ~1950 년대 후반 ) 회로 소자 : 진공관 (Vacuum Tube) 연산 속도 : milli second(10 -3 ) 프로그래밍 언어 : 기계어, 어셈블리어 특징 : 하드웨어 중심으로 발전, 과학 기술 계산용으로 사용  2 세대 (1950 년대 후반 ~1960 년대 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  3 세대 (1960 년대 중반 ~1970 년대 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  4 세대 (1970 년대 중반 ~1980 년대 중반 ) 회로 소자 : 고밀도 집적 회로 (LSI: Large Scale Integrated Circuit) 연산 속도 : pico second( ) 프로그래밍 언어 : C 언어, ADA, 문제 중심 지향 언어 특징 : 가상 기억 장치, 마이크로 프로세서 개발, PC 등장, S/W 중심

9  5 세대 (1980 년대 중반 ~ 현재 ) 회로 소자 : 초고밀도 집적 회로 (VLSI: Very Large Scale Integrated Circuit) 연산 속도 : femto second( ) 프로그래밍 언어 : Java, C++ 등 객체 지향 언어 특징 : 인공 지능 개념 등장, 전문자 시스템, 퍼지 이론, 의사 결 정 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 (2 바이트 ), 풀워드 (4 바이트 ), 더블워드 (8 바이트 ) 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 운 영 데이터

13  데이터의 표현 방식  수치 데이터의 표현 방식 ( 자료의 내부적 표현 ) 팩 10 진 형식 언팩 10 진 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

Chapter 2 컴퓨터 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 장치 로 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 ALU 나 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 명령 레지스터 (IR) 현재 수행중인 명령어를 보관 프로그램 카운터 (PC) 다음에 수행할 명령어의 메모리 번지를 보관 누산기 (ACC) 연산 장치의 핵심적 레지스터. 중간 계산된 결과값을 일시적으로 기억 프로그램 상태 워드 (PSW) 명령어 실행 중에 발생하는 CPU 의 상태 정보를 저장하는 레지스 터 번지레지스터 (MAR) 주소를 기억하는 레지스터 기억레지스터 (MBR) 내용 ( 자료 ) 을 기억하는 레지스터

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 레지스 터 포함 많은 처리 명령어가 제공되어 프로그램 쉽지만, 처리 속도 느림 생산 가격이 비싸고 소비 전력이 높음 설계와 구현시 많은 시간이 필요 80486, 펜티엄 CPU 에 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 CPU 가 RICS 의 장점을 흡수하여 구별이 줄 어듬

20  CPU 관련 기타 장치  보조 프로세서 (Coprocessor) CPU 의 실수 연산 능력을 보조하기 위해 사용된 보조 프로세서  버스 (BUS) CPU 주기억 장치, 입출력 장치간 정보 전송에 사용되는 전기 적 공통 선로 CPU 처리 용량에 따라 8 비트, 16 비트, 32 비트, 64 비트 버스로 구분 CPU 처리속도  클록과 버스의 폭에 따라 영향 받음

21 2. 기억장치  주기억 장치 (Main Memory)  CPU 가 직접 참조하는 고속 메모리  프로그램이 실행될 때 보조 기억 장치로부터 프로그램이 나 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, 디지타이 저  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 CPU 를 지원하느냐 에 따라 CPU, FSB, Ram, DMA 지 원 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 실 행이 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 CPU 와 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