컴퓨터 개념이란?

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by ♡ 2018. 8. 11. 18:05

<<컴퓨터 개념이란?>>

1. 개념 및 정의

1) 컴퓨터의 개념 및 정의

IBM360 컴퓨터

컴퓨터기술은 현대의 과학 기술들 중에서 가장 급속히 발전하고 있는 분야이다. 컴퓨터공학, computer engineering)은 컴퓨터의 하드웨어와 소프트웨어를 연구하여 컴퓨터 시스템과 컴퓨터와 관련된 여러 기술을 개발하고 학습하며 이를 각 분야에 응용하는 것을 목적으로 하는 학문 분야이다. 현재 우리나라는 전자공학분야의 학과에서는 하드웨어와 관련된 분야를 연구 및 학습하고, 전산 관련 학과에서 소프트웨어와 관련된 컴퓨터 시스템 분야, 프로그래밍 분야 등으로 나누어 가르치고 있다. 여기서는 전자공학의 하드웨어 관점에서 컴퓨터의 구성과 동작을 다루기 때문에 컴퓨터구조를 중심으로 하는 하드웨어를 중심으로 살펴보기로 한다.

2) 컴퓨터구조

IBM 슈퍼컴퓨터

컴퓨터구조는 시스템소프트웨어와 더불어 컴퓨터 시스템을 구성하는 핵심기술이다. 오늘날 컴퓨터는 휴대용 태블릿 PC에서부터 과학 계산 처리를 위한 초고속 슈퍼컴퓨터에 이르기까지 크기, 가격 및 성능에 있어서 매우 다양한 종류의 컴퓨터들이 존재하고 있다. 그런데 흥미로운 것은 그러한 컴퓨터들의 기본 구조와 동작 원리는 거의 동일하다는 점이다. 컴퓨터구조 학문에서는 이와 같은 컴퓨터구조의 기본 원리와 핵심기술을 학습한다. 컴퓨터의 성능을 높이기 위해 새로이 개발된 첨단 프로세서들의 구조와 시스템 설계 기술들에 관하여 학습하고, 연구하는 분야이다.

2. 연구분야

컴퓨터의 데이터 표현 방법부터 컴퓨터 병렬구조까지 컴퓨터구조를 이해하는 데 필요한 전반적인 내용을 다루며, 컴퓨터구조의 큰 틀을 이해할 수 있도록 컴퓨터의 기본적인 구성을 살펴본다. 컴퓨터 외부와 내부를 학습하고 컴퓨터구조의 기본 개념과 하드웨어 동작 과정을 연구하며, 컴퓨터 기본 이론 → 구성장치 → 컴퓨터 동작 과정 순으로 단계별로 연구한다.

1) 컴퓨터시스템의 개요

(1) 연구목표

① 컴퓨터의 기본 구조에 대하여 연구한다.

② 정보의 표현을 이해한다.

③ 시스템의 구성에 관하여 연구한다.

④ 컴퓨터구조의 발전 과정에 대하여 연구한다.

(2) 연구내용

컴퓨터는 기본적으로 중앙처리장치(CPU), 주기억장치 및 입출력장치로 구성된다. 주어진 프로그램을 읽어서 처리하고, 저장하는 기능을 빠르게 처리하는 방식으로 프로그램이 수행된다. 컴퓨터가 받아들이고 처리하는 정보의 종류에는 프로그램과 데이터가 있다. 컴퓨터의 주요 구성요소들의 동작원리를 이해하도록 한다. 초기의 컴퓨터들이 오늘날과 같은 눈부신 발전을 하게 된 것은 집적회로의 발전에 힘입은 바가 크다. 이 같이 주요 컴퓨터 부품들의 발전 과정과 컴퓨터 시스템들의 발전 경위를 살펴본다.

2) 중앙처리장치(CPU)의 구조와 기능

(1) 연구목표

① CPU의 기본 구조에 대하여 연구한다.

② 명령어 처리 사이클에 대하여 연구한다.

③ 명령어 파이프라이닝 등을 연구한다.

④ 연산의 종류, 명령어 형식 및 주소 지정 방식에 대하여 연구한다.

CPU인텔Corei5

CPU인텔486DX2

(2) 연구내용

컴퓨터의 핵심 요소인 CPU가 기억장치에 저장되어 있는 명령들을 실행함으로써 ‘프로그램 수행’을 하게 된다. 여기서는 기본적인 기능을 수행하는 과정을 통하여, CPU의 구조와 동작원리를 이해하게 된다. CPU가 수행해야 할 기능으로는 명령어 인출(instruction fetch), 명령어 해독(instruction decode), 데이터 인출(data fetch), 데이터 처리(data process) 및 데이터 쓰기(data store)이다. CPU가 기억장치에 저장되어 있는 명령어를 인출하여 실행하는, 실제적인 작업을 수행하는 과정에 대하여 연구한다.

3) 컴퓨터의 산술연산 및 논리연산

(1) 연구목표

① 연산장치(ALU)의 구성요소에 대하여 연구한다.

② 정수의 표현에 대하여 연구한다.

③ 논리연산에 대하여 연구한다.

④ 정수의 산술연산에 대하여 연구한다.

⑤ 부동소수점 수의 표현 및 연산에 대하여 연구한다.

ALU심볼

TI 8비트 ALU

(2) 연구내용

컴퓨터의 기본 기능은 수치에 대한 산술적 계산과 논리 데이터에 대한 연산이라고 할 수 있다. ALU는 수치 및 논리 데이터에 대하여 실제적으로 연산을 수행하는 부분이다. 산술적 계산은 정수와 부동소수점 수라는 두 가지 형태의 수들에 대하여 수행된다. 논리연산은 0과 1의 배열로 표현되는 2진 데이터에 대하여 이루어진다. ALU의 내부 구성은 산술연산장치, 논리연산장치, 시프트 레지스터, 보수기 및 상태레지스터 등인데 연산을 위한 이들의 동작을 연구한다.