컴퓨터학개론 TIL - 01 디지털 혁명과 컴퓨터

디지털이란?

 

1. 디지털 데이터

아날로그의 디지털화

아날로그 : 연속적으로 이어지는 정보  / 자연의 모든 것은 아날로그 정보

디지털 : 디짓(Digit) ➔ 숫자, 이산적인 정보 / 바이너리 디짓(binary digit) ➔ 비트(bit)

 

2. 현실 세계와 디지털 세계

현실 세계의 물질, 생각, 활동은 그 자체로 디지털로 변환될 수 없음

기호화되어 비트로 변환되고 표현됨

현실 세계의 데이터를 디지털로 표현 

책 • 편지 • 종이서류 • 지도 

ㄴ>전자책 • 이메일 • 전자문서 • 내비게이션

 

3. 디지털 혁명

디지털 기술의 진화로 사회적, 경제적 측면에서 획기적인 변화를 유발

디지털은 정보의 생산과 전달, 공유 속도를 극대화하고 지식에 대한 접근성을 향상시킴 

 

영구성

• 아날로그정보와다르게소멸되지않으며, 영구적으로디지털공간에저장됨
• 물리적장소에상관없이네트워크안에서하나의공간에존재함
• 시간이지나도변형되지않음

복제성

• 디지털정보는문서, 소리, 이미지등 다양한형태로원본을재현
• 아날로그정보도 디지털형태로전환되어저장
• 디지털콘텐츠는복제되고결합되며확대재생산가능
• 시간과공간의제약없이복제된원본을쉽게활용 가능

연결성

• 하나의디지털공간내에서상호 연결됨
• 검색과링크를통해언제라도접근이 가능함
• 디지털정보는상호연결되어새로운 지식으로축적됨

 

자동화

산업화 사람의 육체노동을 기계가자동화함

ㄴ>정보화 인간의두뇌 노동을 컴퓨터가자동화함

 

 

정리

디짓(Digit) : 숫자, 이산적인 정보

바이너리 디짓(binary digit) : 비트(bit)

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컴퓨팅 개념

초기의 컴퓨터는 사람보다 계산을 빠르고 정확하게 처리하기 위해 개발

문자, 그림, 소리, 동영상 등 다양한 유형의 데이터를 처리

 

1. 비트

Binary Digit의 약자로 정보 표현의 가장 기본적인 단위

0과 1로 정보를 표현

 

2. 왜 2진법을 쓸까?

2진법 - 정보를 다루는 가장 경제적인 방법

 

3. 컴퓨터

방대한 양의 데이터와 정보를 저장하고 처리할 수 있는 전자적 기계 장치

정보를 저장, 검색, 정리, 수정하기 위해 프로그램을 사용

 

컴퓨터의 기능

• 입력 기능 : 처리할 외부 데이터를 컴퓨터로 입력
• 기억 기능 : 데이터, 처리 결과, 프로그램 등을 기억
• 연산 기능 : 사칙연산, 논리연산 등의 연산을 수행
• 제어 기능 : 명령을 해독하고 각 장치들을 통제
• 출력 기능 : 처리된 결과를 사람이 이해할 수 있는 형태로 출력

컴퓨터의 특징

• 신속성 : 자료를 빠르고 신속하게 처리 
• 정확성 : 계산 시에 에러나 오타를 최소화하고 정확하게 계산 입력 값에 대해 똑같은 출력 값을 보장 
• 자동화 : 입출력을 비롯한 전체 처리 과정을 자동적으로 처리
• 저장 능력 : 거대한 양의 데이터를 저장하고 처리
•  

정리

비트

• Binary digit의 약자로 정보 표현의 가장 기본적인 단위 
• 이진수는 0과 1로 정보를 표현

컴퓨터

• 방대한 양의 데이터를 저장하고 처리할 수 있는 전자적 기계 장치
• 정보를 저장, 검색, 정리, 수정하기 위해 프로그램을 사용

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컴퓨터의 발전

1. 컴퓨터의 기원

초기의 계산기 - 주판

• 기원전 3,000년 ~ 2,500년
• 로마인 : Calculi라 부름

 

파스칼의 톱니바퀴 계산기

• 1645년 발명
• 톱니바퀴 회전 원리를 이용
• 최초의 기계식 계산기 (10진수의 덧셈과 뺄셈)
• 라이프니츠가 이를 개선 (곱셈과 나눗셈)

 

찰스 베비지의 차분엔진

• Difference Engine : 1822년 프랑스 직공 재쿼드와 함께 개발
• 매우 큰 수학적 표를 계산하는 기계적인 방법
• 로그함수, 삼각함수의 계산 가능
• 기억, 연산, 입출력 장치 등을 갖춤

 

엘런 튜링

• 알고리즘과 계산 개념을 구현한 튜링 기계라는 고안(1936)
• 적절한 기억장소와 알고리즘만 주어지면, 모든 계산이 가능함을 증명 범용(프로그램 내장식)
• 컴퓨터를 위한 기초적인 모델을 제시

 

튜링 기계

• Universal Computing Machine
• 테이프를 가지고 있는 유한 상태의 기계
• 테이프에는 부호를 기록, 읽기, 변경할 수도 있음

2. 컴퓨터의 발전

ABC

• 아이오와 주립대학 물리학부
• 최초의 전자식 컴퓨터(1939)
• 선형대수학의 문제를 풀기 위한 목적으로 개발
• 특징
• 이진수의 사용
• 모든 계산을 전자 계산함
• 계산부와 메모리의 분리

 

마크-I

• 하바드대학 하워드 에이킨
• 전기기계식 자동 계산기
• 덧셈, 뺄셈, 곱셈, 나눗셈을 순서대로 수행
• 천공된 종이테이프로 제어
• 미국 해군의 탄도 계산에 이용

 

애니악

• 미국 펜실베니아 대학교의 모클리와 에커트가 개발(1946)
• 전기기술과 결합되면서 전자회로를 사용한 컴퓨터의 등장
• 진공관 사용, 10진수 계산, 연결회로를 수동으로 조작

 

폰 노이만(1903~1957)

• 현재와 같은 CPU, 메모리, 프로그램 구조를 갖는 범용 컴퓨터 구조 확립(1945)

 

EDSAC

• 영국 캠브릿지 대학 개발, 최초의 프로그램 내장방식 컴퓨터(1949)
• 프로그램을 내부 기억장치에 저장한 후 정해진 명령 순서대로 수행
• 10진수 체계 이용

 

EDVAC

• 펜실베니아 무어 스쿨에서 개발(1950)
• 모클리와 에커트가 ANIAC을 개량해서 프로그램 내장 방식으로 개발
• 2진수를 사용하여 연산 속도를 비약적으로 향상

 

제 1세대 컴퓨터(1951~1958)

• 진공관(Vacuum Tube)이 컴퓨터 회로 소자에 사용
• 수천 개의 진공관을 사용해서 전력소모 및 열이 많이 발생
• 주기억장치에 자기 드럼, 입출력 보조 기억 장치로 천공 카드 사용
• 프로그램은 기계어를 사용해서 작성
• ENIAC, EDVAC, IBM650, UNIVAC 등

 

제 2세대 컴퓨터(1958~1963)

• 회로소자로 트랜지스터를 사용
• 주기억장치에 자기 코어
• 보조기억장치로 용량이 큰 자기드럼, 자기 디스크
• 입출력 장치로 자기테이프, 종이카드 사용
• IBM 1401, IBM 7070, UNIVAC 1100/2200 시리즈, CDC 3000 계열
• COBOL, FORTRAN, ALGOL 등 프로그래밍 언어의 출현
• 운영체제의 개념을 도입

 

제 3세대 컴퓨터(1965~1974)

• 회로 소자로 집적회로(IC : Integrated Circuit) 사용
• 1971년 인텔사 - 초소형 전자 회로 Intel 4004 마이크로 프로세서 개발
• 중앙처리장치는 소형화되는 반면 기억 용량은 증대
• IBM System 360(1964년), PDP-11(1970~1990s)
• 중앙의 대형 컴퓨터를 시간적으로 분할하여 사용하는 시분할 방식 실현
• BASIC(Beginner’s All-purpose Symbolic Instruction Code)

 

제 4세대 컴퓨터(1971~현재)

• 고밀도 집적회로(LSI)와 초고밀도 집적회로(VLSI)를 사용
• ANIAC에 사용된 18,000개의 회로 소자가 VLSI 칩 하나에 압축
• Intel 8086, 80286, 80386 프로세서
• 애플컴퓨터(1976)
  • 스티브 잡스와 스테픈 워즈니악 • 최초의 마이크로 컴퓨터
• IBM PC(1981) 
  • PC 내부구조를 공개로 많은 업체가 참여 • 저가격 고성능으로 대중화에 성공

 

제 5세대 컴퓨터(현재)

• 초대규모 집적회로(ULSI)를 사용
• 인텔486, 펜티엄 등
• 특징(미국방성 정의)
  • 초고속 장치
  • 대규모 병렬처리 시스템 구조
  • 논리적 추론을 지원
  • 논리 프로그래밍, 인공지능 기법, 병렬처리 지원

 

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