간단 컴퓨터 개론 - 1

1. 컴퓨터란?

원초적으로는 계산기, 정보를 처리 및 저장하는 기능을 가진 전자기기이다.

컴퓨터는 입력, 처리, 출력으로 구성되어있다.

  예를 들면 1+1=2라고 가정했을 때

     1(입력), +(처리), 2(출력이다)

소프트웨어와 하드웨어로 구성되어있다.

 

2. 컴퓨터 프로그래밍이란?

컴퓨터에게 원하는 작업을 수행하도록 명령하는 일련의 과정이다.

 

3. 컴퓨터 프로그래밍은 어떻게?

 1) 특정 작업을 내가 이해하고 있다.

 2) 유치원생도 수행할 수 있고 이해시킬 수 있도록 프로그래밍해야 한다.

   - 순서는

    *문제정의 -> 알고리즘 설계 -> 코드작성 -> 컴파일 또는 인터프리트 -> 디버깅 -> 테스트 -> 유지보수

 

4. 코딩이란?

프로그래밍 언어를 통해 특정 문제 해결 및 원하는 동작을 컴퓨터에게 지시하는 과정이다.

 

5. 코딩특징?

 1) 문제 해결 (문제 해결책을 찾고 프로그래밍 언어로 표현)

 2) 언어 활용 (프로그래밍 언어를 사용하여 코드를 작성)

 3) 디버깅 (실행하면서 오류를 찾아내고 수정하는 과정)

 

6. 자연어와 기계어?

 1) 자연어 (Natural Language) : 사람이 일상적으로 사용하는 언어로 예를 들면 한국어, 영어 등이 있다.

 2) 기계어 (Machine Language) : 컴퓨터가 이해하고 실행할 수 있는 이진 코드로 표현된 언어이다.

   - 0과 1로 이루어진 비트로 구성되며, 컴퓨터의 중앙처리 장치(CPU)에서 직접 실행된다.

6-1. 프로그래밍 언어(고급 언어)?

 1) 프로그래밍 언어(Programming Language) : 사람이 컴퓨터에게 작업을 지시하기 위한 형식화된 언어이다.

일반적으로 고급 언어로 불리며, 사람이 이해하기 쉽고 각독성이 좋은 문법을 가진다.

 2) 예시로는 Python, Java, C++, JavaScript 등이 있다.

 

6-2. 저급 언어?

1)

기계어(Machine Code) : 컴퓨터에서 직접 실행되는 0과 1로 이루어진 이진 코드이다. 인간이 이해하고 작성하기 어려우며, 가독성이 매우 낮다.

 

7. 비트?

비트(bit)는 컴퓨터에서 사용되는 최소 단위의 정보를 나타내는 용어이다. 비트는 0과 1, 두 가지 상태만을  나타내는 이진법을 기반으로 하는 데이터의 가장 기본적인 단위로 사용된다.

 

7-1. 이진법과 비트?

 1) 이진법(Binary) : 0과 1로 이루어진 진법이다. 이진법에서 각 자리는 2의 거듭제곱을 나타낸다.

 2)  비트(Bit) : 이진법에서 0 또는 1의 값을 나타내는 최소 단위이다. 컴퓨터는 비트 단위로 정보를 처리하고 저장한다.

 

7-2. 바이트(Byte)?

 1) 바이트(Byte) : 8개의 비트로 이루어진 단위이다. 바이트는 컴퓨터에서 문자, 숫자, 이미지 등을 표현하는데 자주 사용된다.

8. 디지털을 구현하는 기기?

 1) 릴레이 (특정 전압이나 전류가 인가되면 전기적으로 연결 및 차단해 전기 신호를 제어한다.)

 2) 진공관 (초기 컴퓨터에 사용된다.) 현재는 스피커에 주로 사용된다.

 3) 트랜지스터 (일반적으로 반도체소자로 사용된다.)

 4) 직접회로 (반도체 및 컴퓨터, 전자기기에 사용된다.)

 

9. 컴퓨터 구조?

 1) 메인보드

 2) 시스템 버스

 3) CPU

 4) 메모리

 5) 보조기억장치

 6) 입출력 장치

 

10. 컴퓨터가 자료를 어떻게 이해하는지?

 1) 아날로그(Analog) 

  - 아날로그 신호는 연속적이고 무한한 값을 가지며, 시간과 상호 작용하는 현상을 표현한다.

 

 2) 디지털(Digital)

  - 디지털 신호는 이산적이고 한정된 값, 주로 0과 1의 이진수로 표현되며, 논리적인 구조를 기반하는

    이산적인 값으로 정보를 표현한다.

 

10-1. 아날로그 대신 디지털을 쓰는 이유?

 1) 노이즈가 심하며 신호 간섭이 심하다.

 2) 정확한 측정이 까다롭다.

 3) 전기적 신호로 만들 수 있다.

11. 메모리란?

컴퓨터가 현재 진행 중인 작업에 필요한 데이터와 명령어를 저장하는 데 사용한다.

 1) RAM (데이터를 빠르게 접근할 수 있는 임시 저장소 역할을 한다.) 

 2) ROM (비 휘발성이며, 읽기만 가능하다.)

 

11-1. 메모리에 데이터 저장방식?

 1) 비트와 바이트

   - 메모리는 비트(bit)의 배열로 구성되어 있으며, 각 비트는 0 또는 1의 값을 가진다.

      * 8개의 비트가 모여 하나의 바이트(byte)를 형성하며, 대부분의 메모리는 바이트 단위로 데이터를 저장한다.

 2) 메모리 셀

   - RAM은 수많은 작은 메모리 셀로 구성되어 있으며, 각 셀은 1비트의 정보를 저장할 수 있다.

   - 이셀들은 전기적인 신호를 통해 제어되며, 신호의 상태에 따라 0 또는 1의 값을 가진다.

   - 각 메모리 셀은 고유한 주소를 가지고 있으며, 이 주소를 통해 데이터에 접근하고 저장한다.

 3) 메모리 주소

   - 컴퓨터는 메모리 주소를 사용하여 특정 메모리셀에 접근한다.

 4) 전기적 신호

   - 메모리 셀은 트랜지스터와 커패시터로 구성되어 있다. 트랜지스터는 스위치 역할을 하며, 커패시터는 전기를 저장한다.

 

12. 논리주소란?

프로그램이 실행되며, 가상 주소라고 부른다. (실체가 없다.)

13. 물리주소란?

메모리상 실제 위치를 나타내는 주소이다. (실체가 있다.)

 

14. CPU 구성요소?

 1) ALU

 2) 제어 장치(실행 장치)

 3) 레지스터

 

14-1. ALU?

 1) 피연산자(데이터)

 2) 연산 코드(명령어)

 3) 조건 코드(결과 특정 상태를 나타내는 코드)

 4) 결과

 

14-2. 제어장치?

해독한 명령어를 ALU로 안내 및 메모리에 저장하는 장치이다.

 

14-3. 레지스터?

CPU 내부에 위치해 속도가 매우 빠른 임시 저장 장치이다.

 

14-3-1. 명령어 레지스터(Instruction Register)?

CPU가 실행 중인 명령어를 저장하는 레지스터이다.

 

14-3-2. 메모리 주소 레지스터(Memory Address Register)?

메모리에 접근할 때 사용할 메모리 주소를 저장하는 레지스터이다.

 

14-3-3. 메모리 버퍼 레지스터(Memory Buffer Register)?

메모리에서 읽어온 데이터나 메모리에 쓸 데이터를 임시로 저장하는 레지스터이다.

 

15. CPU가 하는 일?

 1) 명령어 처리(해석 및 실행)

 2) 데이터 처리(산술 및 논리 연산 수행)

 3) 시스템 조정(메모리, 입출력 장치, 출력 장치 control)

 

16. GPU?

연산 보조 장치, 그래픽 처리 장치이다. (병렬 처리 능력이 우수하다.)