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Class #03: 컴퓨터의 역사와 구조
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"이 기계는 이전보다 1000배나 빨리 수학문제를 계산한다. 그러나 움직이는 것은 하나도 없다."
- NYT, 1946, 최초의 컴퓨터 ENIAC 출현에 대해
컴퓨터의 역사
표 3-1 컴퓨터의 역사 (요약)
| 구분(년도) | 논리회로 소자 | 운영체계 | 대표제품 | 응용분야 | 특징 |
| 1 세대 (1945-1950 중반) | 진공관 | 조직자 운영 | ENIAC, EDSAC, IBM650 | 과학계산, 통계 | |
| 2 세대 (1950 말-1960 초) | 트렌지스터 | 일괄처리 | NCR 501, IBM 7000 | 생산관리, 원가관리 | 운영체제 및 언어 번역 프로그램 개발 |
| 3 세대 (1960 중-1970 초) | 집적회로 | 다중 프로그래밍, 시분할, 다중처리 | IBM 360, CDC 6000 | 사무자동화, 온라인 업무 | 경영정보 시스템 과 주변장치 발달 |
| 4 세대 (1970 중-) | 고밀도 집적회로 | 개인용 컴퓨터의 OS 등장 | Apple, IBM PC, MS DOS | 경영예측, 개인 응용 프로그램 | 개인용 컴퓨터 운영체계발달 (Apple, MS DOS) |
| 5 세대 (1980 중-) | 고밀도 집적회로 | 개인용 컴퓨터 및 Web 발달 | Netscape, Ineternet Explor, Java | 선전, Community | Internet 상용화 |
| 현대 | 고밀도 집적회로 | 컴퓨터와 기존 전자제품과 융합 | 휴대폰, 디지탈 TV |
역사이전 (Prehistoric) 계산기들
- 주판 - BC 2500년 중국에서 발명
- 톱니바퀴 계산기- 파스칼, 라이프니츠의 계산기
- 배비지의 해석기관 (Analytical Engine of Babbage)- 최조의 자동 디지탈 계산기 - 현대 컴퓨터 기술에 영향
- 홀러리스의 천공카드 - IBM (International Business Machines Cooperation)
- 마크원(MARK-1) -n 1944, 최초의 프로그램으로 제어되는 전기기계식 계산기, 천공테이프로 프로그램작성
전자계산기 시대의 초기 컴퓨터들
- 에니악 ENIAC(Electronic Numerical Integrator And Calculator), 1945 - 최초의 전자 계산기
- 펜실바니아 대학 에거트와 모클리에 의하여 완성
- 진공관 (Vacuum Tube)를 사용한 최초의 전자회로 사용 컴퓨터
- 프로그램이 바뀔때 마다 배선을 다시하는 외부 프로그램 방식
- 탄도계산, 일기예보, 우주광선연구 등에 사용
- 에드삭 EDSAC(Electronic Delayed Storage Automatic Computer), 1946 - 최초의 프로그램 내장형 컴퓨터
- 폰 노이만에 의하여 프로그램 내장방식 고안 - 프로그램과 자료를 미리 기억장치에 저장하고 자동으로 처리하는 방식
- 프로그램 내장 방식이란 - 프로그램과 자료를 미리 기억장치에 저장하고 자동으로 처리하는 방식
- 1946년 케임브리지 대학 월키스 등에 의하여 완성
- 유니백 UNIVAC I, 1951 - 최초의 상업용 컴퓨터
- 1951년 미국 레밍톤랜드 사에서 제작
- 미국 조사통계국에서 데이타 처리용으로 사용
- 1953 IBM 650 컴퓨터 등장
전자소자별로 본 컴퓨터의 발전
- 진공관
- 부피가 크고 발열량이 높음
- 속도가 느리고 신뢰도가 낮음
- 트렌지스터 (Transister)
- 1947년 미국의 Bell 연구소에서 트렌지스터 발명
- 크키는 진공관의 1/200 속도가 빠르고 전력이 소모가 적음
- 진공관에 비하여 신뢰도가 높음
- IC, Integrated Circuits (집적회로)
- 1960년대 중반 하나의 칲위에 트렌지스터, 다이오드, 저항, 인덕터를 집적하 집적회로 개발
- 속도, 신뢰도, 전력사용면에서 성능향상
- 자기코어 메모리 대신 반도체 기억장치 개발
- LSI, Large Scale Integration (고밀도 집적회로)
- 1970년대 집적회로의 집적율을 더욱높인 고밀도 집적회로 개발
- 1970년대 후반부터 하나의 칲에 CPU를 장착한 Microprocessor 등장
- Microprocessor를 기반으로 개인용 컴퓨터(Personal Computer) 등장
개인용 컴퓨터의 발달
- 1975년 미국의 MITS 사는 인텔의 8080 칩을 이용하여 알테어8800을 시판 (397달러)
256byte 메모리, LCD 및 수위치가 I/O 장치
그림 3-1 MTS 사의 알테어 8800 - 1976년 스티브 잡스, 스테판 워즈니악 8BIT 애플 컴퓨터 시판
그림 3-2 애플컴퓨터 시제품 - 1981년 IBM 16BIT IBM PC 개발
그림 3-3 IBM PC - 1981년 MS DOS 개발
- 1984년 애플 컴퓨터 맥켄토시 시판
그림 3-4 애플 맥켄토시 - 1992년 MS Windows 3.1 출시
- 1996년 Netscape 출시
현대의 컴퓨터
- 개인화 욕구 - PC의 발달
- 그래픽 파워의 욕구 - DVD, Game( X-BOX, PSII)
- 컴퓨팅 파워에 대한 욕구 - 무어의 법칙 - 성능 및 용량이 18개월에 2 배씩 증가
- 네트웍 파워에 대한 욕구 - 전용선, 광통신망,
- 모바일에 대한 욕구 - 휴대전화, PDA
컴퓨터의 구조
그림 3-5 컴퓨터의 구조
컴퓨터의 구성
입력장치
- 카드리더 (Card Reader)
- 키보드 (Keybord)
- 광학 마크 판독기 (Optical Mark Reader)
- 광학 문자 판독기 (Optical Character Reader)
- 자기 잉크 문자 판독기 (Magnatic Ink Character Reader)
- 바코드 판독기 (Bar Code Reader) - POS (Point On Sales)
기억장치
- 주기억 장치
- 폰 노이만 형식인 현대의 컴퓨터는 처리할 프로그램과 자료 그리고 중간 데이타 및 결과를 주 기억장치에 저장
- 기억 용량(KByte)과 접근 시간(ns)이 중요
- 초기는 진공관, 페라이트 기억소자 사용, 현재는 VLSI 칲을 사용
- 롬 (Read Only Memory) - 읽기 전용장치로 전원이 중단되어도 기억된 내용을 잃지 않음
- 마스크 롬, 피롬(Programmable ROM), 이피롬(Erasable Programmable ROM) - 램 (Random Access Memory)
- Static RAM (SRAM) 과 Dynamic RAM (DRAM)
- 보조기억 장치
현재 사용하지 않는 프로그램이나 자료를 저장하는 기억장치- 자기 테이프 - 자성물질을 입힌 폴리에스텔 테이프 - 순차적 접근 가능
- 자기 디스크 - 회전하는 원판을 겹쳐서 직접 엑세스가 가능하도록 한 기억장치
- 플로피 디스크
- 컴팩트 디스크 (Compact Disk) - 광기술을 이용한 디지탈 오디오 디스크 및 기억장치
- 비접촉식이며 대용량 다층 구조를 사용한 대용량 저장 장치 개발이 가능하다. 640Mb 기억 용량 - DVD (Digital Versatile Disc) - 영상기억매체로 개발된 차세대 기억매체. 고화질 영화 저장을 위한 수단으로 개발되었으며 단면 3.9 Gb 저장 가능
중앙처리장치
그림 2-2 프로그램 내장방식 컴퓨터의 동작
- 제어장치
그림 3-6 제어장치의 작동- 기억레지스터 (Memory Register) - 메인메모리에서 읽은 실행할 명령을 임시 저장하는 장소
- 명령레지스터 (Instruction Register) - 기억레지스터의 실행명령어의 명령 코드를 기억
- 명령해독기 (Instruction Decoder) - 명령 코드를 해독하여 필요한 제어신호 발생
- 번지 레지스터(Address Register) - 명령 계수기나 기억 레지스터로 부터 전달받은 주기억 장치의 번지값 기억
- 번지해독기(Address Decoder) - 번지 레지스터의 내용을 해독하여 주기억장치의 실제 위치 지칭
- 명령계수기 (Instruction Counter) - 다음에 실행할 명령어가 기억되는 주기억장치의 위치
- 연산장치
그림 3-7연산장치의 작동- 누산기 (Accumulator) - 데이터레지스터의 저장값과 누산기의 저장값을 이용하여 가산기에 계산을 요청하고 결과를 다시 누산기에 저장
- 가산기 (Adder) - 덧셈, 뺄셈, 나눗셈, 그리고 곱셈을 실행하는 부분
- 데이터 레지스터(Data Register) - 데이터가 2 개 이상 필요시 추가하여 입력값을 저장하는데 사용
- 상태 레지스터(Status Register) - 양음, 자리올림이나 Overflow 발생및 외부로부터 인터럽트 발생여부 Check
출력장치
- 프린터 (Printer) -라인 프린터, 도트 프린터, 페이지 프린터
- 음극선관 표시장치 (Cathode Ray Tube)
- 액정 표시장치 (LCD: Liqied Cristal Display)
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