2.1 컴퓨터의 역사를 살펴보자

인간의 숫자 계산을 도와주는 기기

• 17세기 스코틀랜드의 수학자 존 네이피어는 번호가 새겨진 본을 이용해 곱셈을 효율적으로 하는 기기를 발명.
• 세계 최초의 계산기로 불리는 파스칼의 톱니바퀴 계산기는 숫자를 톱니바퀴에 할당해 톱니바퀴가 회전될 떄 자리 값이 증가하는 원리를 이용하여 계산하는 수동식.

해석 기관과 프로그래밍의 탄생

• 19세기 중엽 영국 출신의 찰스 배비지는 사람의 손으로 계산을 하는 과정에서 발생하는 오류에 주목하였다.
• 이 과정을 기계를 통해서 하게 되면 오류를 줄일 수 있을 것으로 생각하여 차분 기관이라는 다항식 함수를 계산하는 기능을 가진 기계식 컴퓨터를 최초로 고안하였다.
• 배비지는 오늘날의 디지털 범용 컴퓨터와 유사한 구조의

에이다 러브레이스

배비지의 해석기관을 이해하고 이 기계에 적용 가능한 베르누이 수를 구하는 절차를 기술하여 세계 최초의 프로그래머 라는 명성을 얻음.

이는 현대의 프로그래밍 언어의 기초가 되는 개념을 고안함.(서브루틴(함수), 반복문, 점프와 조건문)

소프트웨어의 중요성을 이해한 엔지니어.

당시엔 SW의 개념 자체가 없긴 했음 ㅇㅇ

나아가 음악 작곡 등 창의적인 일을 컴퓨터가 할 수 있을 것이라 예측함.

컴퓨터를 만들려는 다양한 시도

• ABC 라고도 불리는 37년부터 개발하여 42년 사이에 미국 아이오와 주립대의 존 빈센트 아나소프와 클리포드 베리가 개발한 컴퓨터.
• 2진수를 사용하여 데이터를 표현학
• DRAM 메모리 역할을 하는 커패시터 메모리를 내장하는 방식으로 작동
• 최초의 전자식 디지털 컴퓨터라는 영예를 얻고 있음
• 오늘 날의 컴퓨터와 같은 기계의 출현에 가장 큰 기여를 할 사람은 영국의 암호학자이자 수학자, 논리학자인 엘런 튜링 이다.

튜링 기계와 프로그램 내장 방식(stored program)의 현대적 컴퓨터

튜링 기계는 무한한 메모리를 가짐. 이 메모리엔 어떤 데이터든 들갈 수 있음. 그리고 컴퓨터가 메모리를 읽을 수 있도록 하는 헤드가 있고 이를 조정하는 컨트롤러가 있음.

• 튜링 머신은 메모리에 데이터를 저장하고 그를 읽는 방식을 통해 계산을 하는데 이 방식으로 인하여 현대의 컴퓨터가 할 수 있다면 튜링 머신도 할 수 있고 현대 컴퓨터가 못한다면 튜링 머신도 못한다.
• 튜링은 CS와 AI의 아버지라고도 불림
• 컴퓨터가 지능을 가진건지 검증할 수 있는 테스트(튜링 테스트)를 제안함. 아직 튜링 테스트를 대체할만한 테스트가 등장하지 않고 있음.
• 튜링 기계란 문제를 해결하는 알고리즘을 수학적, 기계적인 절차로 분해하여 이 문제를 해결하는 동작을 수행할 수 있는 이론적인 기계이다.

여담으로 튜링은 동성애자였다.(이미테이션 게임 영화) 당시엔 동성애자를 경멸하고 철저히 배제하고 잡혀가기까지 했었다. 튜링은 세계최초의 컴퓨터라고도 불리는 기계를 만들기도 했으나 이런 동성애 혐오가 만연한 시대에 결국 사과에 청상가리를 주입하여 안입 베어물고 자살했다.

존 폰 노이만

프로그램 내장 방식을 고안하였다.

기존에 존재하던 ABC 컴퓨터는 플러그를 매번 다른 위치에 꽂아 동작시켰는데 이걸 저장 장치에 저장하여 명령어로 관리하자 해서 나온 방식.

1세대 컴퓨터와 진공관

1세대의 컴퓨터는 진공관을 사용함.

사실 세대의 구분이 크게 의미가 없음.

세계 최초로 진공관을 이용해 만들어진 컴퓨터는 45년도에 미국 펜실베니아 대학의 모클리와 에커트에 의해 개발된 에니악이다.

2.2 컴퓨터의 눈부신 발전

-48년에 모리스 월크스는 세계 최초로 프로그램 내장 방식의 컴퓨터 에드삭을 개발하였다.

• 모클리와 애커트는 50년 에니악의 후속 기기인 에드박을 개발하였다. 에드박은 2진법을 사용하여 계산을 하였으며, 프로그램 내장 방식으로 작동함
• 모클리와 에커트는 에커트 모클리사 를 창업하여 국방 분야에 필요한 방대한 요구를.. 걍 군대에서 필요로하는 ㅈㄴ 깐깐한 조건에 맞는 컴 개발함.
• 해당 회사에선 세계 최초 범용 컴퓨터인 유니박을 개발하였다.

2세대 컴퓨터와 트랜지스터

• 트랜지스터라는 반도체의 발명으로 진공관이 트랜지스터로 전체 전환됨.

• 트랜지스터의 등장으로 인해 작고 가벼워지고 성능도 좋아지며 운영체제가 등장하기까지 함.

• FORTRAN(포트란)

  • formula Translator(수식 변환기)의 약자
  • 54년 IBM사에서 만든 IBM 704 라는 컴퓨터에서 과학적인 계산을 하기 위한 용도로 개발된 프로그래밍 언어.
  • 놀랍게도 아직도 씀.
  • 프로그래밍 언어의 등장 이전엔 기계어나 기계어와 1:1로 대응되는 명령어인 어셈블리어를 입력함.
  • 근데 계산용이라 숫자만 읽을 수 있음.

3세대 컴퓨터와 집적회로

*집적: 모여 쌓이는 것. 또는, 모아 쌓는 것.

• 집적회로
  • IC 칩, 마이크로칩이라고도 하는데 독립적인 컴퓨터의 요소를 하나의 전자회로에 집적해 만든 트랜지스터 칩.
• IBM 상의 System/360, DEC 사의 PDP-11(캐비넷 2개 사이즈의 저렴한 컴퓨터) 등 유명한 컴퓨터 회사에서 모두 사용함
• 69년대 말 유닉스라는 운영체제가 개발되어 PDP-7 컴퓨터에 최초로 탑재되기도 하였다.

  기존 운영체제는 어셈블리어로 만들어지고 기계를 조정하기 위한 목적이었기에 응용 프로그램 같은 것도 만들기 쉽지 않았음. 그래서 무료에 고급어를 사용하는 유닉스를 개발함

4세대 컴퓨터와 고밀도 집적회로

• 70년대에 손톱 크기의 칩에 수억 개 이상의 트랜지스터 칩이 집적되는 기술이 출현함.

  • 이를 고밀도 집적회로라고 하며 이보다 더 집적도가 높은 컴퓨터를 초고밀도 집적회로라고 한다.
  • 71년 인텔사는 고밀도 집적회로 기술을 이용하여 Intel 4004라는 상업적 목적의 마이크로프로세서를 개발.
  • 인텔사는 자신의 마이크로프로세서에 숫자로 이름을 표시하는 방식을 채택 << 이 놈의 등장으로 개인용 컴퓨터의 사용이 가능해졌다.
  • 마이크로 프로세서 = CPU

• CPU 기술은 지속적으로 발전되어 75년에 와서는 8080이라는 마이크로프로세서를 탑재한 세계 최초의 개인용 컴퓨터인 알테어 8800(애플)이 출시됨.

  • 초창기 컴퓨터는 진공관과 트랜지스터, 그리고 집적회로 트랜지스토로 세대 구분이 가능.
  • 고밀도 집적회로와 초고밀도 집적회로를 탑재한 컴퓨터가 계속 출현하게 되고 초소형 장비와 슈퍼컴퓨터에 이르는 다양한 종류의 컴퓨터에 탑재되는 마이크로프로세서가 출시
  • 4세대 이후의 세대 구별은 큰 의미를 가지지 않는다.

2.3 개인용 컴퓨터와 인터넷, 그리고 스마트폰

개인용 컴퓨터의 등장

• 집적회로 기술의 지속적인 발전으로 CPU 가격이 하락하며 개인을 위한 컴퓨터 시장이 열림.

• 이 때 등장한게 애플임.

• 마우스는 2차원적인 움직임을 인식할 수 있도록 한 컴퓨터의 입력장치.

• CUI에서 GUI로 변화함

• MS도 이 떄(95년도) window 95를 출시하였다.

인터넷과 웹 서비스의 등장

• 첫 인터넷의 아이디어는 60년대 알파넷이라는 이름으로 미국의 국방성 주도로 시작된 프로젝트. (데이터 손실을 우려해 데이터를 분산 저장하기 위해 등장한 프로젝트)

• LAN을 통한 네트워크 기술은 많은 편익을 갖다줬으나 네트워크가 다양해지며 많은 종류의 LAN이 출현하게되는 문제가 있었다.

  • 컴퓨터끼리 통신을 하기 위해서는 서로 간의 통신을 위한 공통의 규약이 필요했다.
  • 이런 통신 규약을 프로토콜이라고 한다.(ex: USB-C)

• 인터넷의 주요 통신 프로토콜은 TCP/IP 이다.

• 팀 버너스리는 유럽 입자 물리 연구소에 근무하며 기존의 연구 문서를 효과적으로 관리하기 위하여 월드 와이드 웹(www) 서비스를 고안.(자신의 실험 결과나 논문 등을 공유하고 관리하려 만들었음)

  • 이 기술로 인해 복잡한 명령어 없이도 인터넷 서비스를 이용할 수 있도록 해줌.
  • 93년 마크 앤드리슨과 에릭비나는 www를 그래픽 방식으로 쓸 수 있는 웹 브라우저를 개발함.

• 최초의 웹 브라우저: 모자이크

이동 통신 기술과 스마트폰 혁명

2.4 컴퓨터와 하드웨어

컴퓨터 하드웨어를 알아보자

컴퓨터는 S/W와 H/W, 2개의 시스템으로 이루어져 있다.

*용어 약자들이 100여개 나오는데 거진 30개가 시험에 나옴.

컴퓨터의 구성 장치들.

1. 중앙 처리 장치: 컴퓨터의 두뇌로 CPU(Central Processing Unit)
2. 주 기억 장치: 프로그램이 실핼될 때 필요한 자료를 기억하는 곳.(BIOS?) 휘발성 메모리를 가진(RAM인 듯)
3. 보조 기억 장치: 주 기억 장치의 데이터를 영구적으로 보관하는 장치로 전기 신호가 없어도 데이터는 영구히 보관됨.
4. 입력장치
5. 출력장치

PC의 경우 CPU와 RAM, SSD or HDD는 메인보드(Main board)에 연결된다.(마더보드(mother board)라고도 함)

CPU는 제어장치(CU) 연산장치(ALU)로 구성됨.

컴퓨터의 각 장치가 하는 일

• CPU(central processing unit)

  • 마이크로프로세서 또는 프로세서라고도 함.
  • 제어장치(control unit:CU)와 연산장치(arthmetic logic unit: ALU)로 구성됨

• 주 기억 장치

  • 메모리라고도 부름
  • 휘발성
  • RAM(Random Access Memory)이라고도 함. 임의의 위치에 있는 데이터에 빠르게 접근할 수 있기 때문

• 보조 기억 장치

  • 느리지만 전원을 꺼도 데이터가 저장됨
  • HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Drive)
  • 광원을 이용한 저장 장치도 있음(compact disk:CD)

• 입력 장치

  • 컴퓨터로 정보를 전달하는 장치(ex: 키보드, 마우스, 마이크 등 모든 인퓻)
  • 교통카드에서 주로 이용되는 비접촉식 입력 장치를 통해서 요금을 결제하는 방식도 있음.

• 출력 장치

  • 모니터, 프린터, 스피커 등

컴퓨터의 핵심: 마이크로프로세서와 인텔

• 인텔사는 68년 고든 무어와 로버트 노이스에 의해 설립됨.
• 무어의 법칙이 있음.

  반도체의 기술 속도가 18개월이 지나면 2배가 된다. 가격은 그대로고.

새로운 강자 모바일 AP의 등장

• 모바일 중앙 처리 장치 AP(application processor)는 흔히 모바일 AP라 부름

마이크로프로세서의 큰 흐름: CISC와 RISC

• CISC

  • 복합 명령어 집합 컴퓨터(Complex Instruction Set Computer)
  • CPU의 구조가 복잡함.
  • 인텔에서 자주 만드는 인텔 계열(x86)

• RISC

  • 축소 명령어 집합 컴퓨터(Reduced Instruction Set Computer)의 약자
  • 명령어를 줄여 구조가 단순하고 가볍고 전력 소비도 적은 등의 장점이 있음.

컴퓨터의 또 다른 뇌: 그래픽 처리장치

그래픽 처리 장치란? Graphics Processing Unit: GPU

• 그래픽 처리 장치는 주로 3차원 그래픽 처리에 필요한 연산에 처적화되었기 때문에 과거에는 그래픽 가속기로도 불림.
• CPU에서 렌더링할 정보를 주면 렌더링만 담당하는 처리 장치가 생긴 것

2.5 ~