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컴퓨터과학과
컴퓨터과학과 입학생, 재학생, 교수, 조교, 예비입학생분들을 위한 게시판입니다.
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  • 학습 목표
    • 세대별 컴퓨터와 구성 소자를 설명할 있다.
    • 마이크로프로세서 개발 이후의 발전 동향을 설명할 있다.
      (
      마이크로프로세서 개발 이후의 동향은 세대별 컴퓨터 구성과는 별개로 생각할 있음)
       
  • 구성

1.2.1 세대별 컴퓨터 분류

1.2.2 마이크로프로세서 이후

 

  1. 세대별 컴퓨터 분류
    • 소자에 따른 분류 (소자 = 물리적으로 구성, On/Off 어떤 식으로 표현했는지)
      • 기계식 (1600년대) : 산술 계산용(파스칼이 제작,전자식과는 크게 상관이 없음)
        • 톱니바퀴 형태로 만들어 졌으며, 톱니바퀴가 돌아가며 계산함
           
      • 진공관 : 1946 에니악. 전자식 컴퓨터의 시작 (전자식 컴퓨터의 최초)
        • 프로그래밍이 없고, 기계장치를 이용하여 조작
           
      • 트랜지스터 : 자기 코어 기억장치, 초기 고급 언어 도입
        • 트랜지스터로 인해 전자식 컴퓨터가 소형화 (컴퓨터의 소형화)
        • 파워 트랜지스터 / 스위칭 트랜지스터로 나뉨
        • 반도체가 개발되기 전이라 자기 코어 기억장치 이용함.
        • 주기억 장치의 용량이 적었음 ( 16Kb 버거웠음)
           
      • 집적회로(IC : Integrated Circuit) : 반도체 기억장치, 운영체제
        • 트랜지스터 여러 개를 모아서 회로로 만들었다는
        • 1960년대 이후 반도체 기억장치가 만들어 지고, 소프트웨어가 발달하여 운영체제(OS) 도입되었음
            => 컴퓨터의 대중화 시작되며 발전하는 시기
           
    • 무어의 법칙 (Moore's low, 1965)
      • 반도체 집적회로의 성능이 18개월(or 24개월)마다 2배로 증가한다.
      • Ex) 10 전에 비해서 프로세서의 성능은 2^5(32)배만큼 증가한다.
      • 요즘은 집적회로 성능이 한계에 달해서 정확한 아니지만,
        대체로 맞았다.

 

 Y축, 트랜지스터 수 / X축, 년도

 

2. 마이크로프로세서 이후

  • 마이크로프로세서(MPU) : CPU 기능을 하나로 집적되어 있음 (일반 CPU보다 소형화)
    • 예전에는 CPU 하나를 하나로 만들었지만, 반도체 기술이 발전하면서 트랜지스터를 많이 수용할 있게 되었고, 하나로 만들 있게
    • 입출력장치(I/O 포트) 등의 주변장치가 있어야 사용할 있다.
      혼자서는 아무것도 . (레지스터, 연산장치, 제어장치로 구성)
       
  • 마이크로컨트롤러(MCU) : CPU, 메모리, 입력장치 등의 필요한 기능이 하나에 집적되어 있음
     (= CPU, RAM, ROM, 각종 IC 등이 하나의 칩으로 구현되어 있음)
    • 초소형 컴퓨터라고 있으며, 아두이노 등이 해당됨.
    • 마이크로프로세서와 달리 혼자서도 여러가지를 있다.
    • 당시 기준으로 기능은 Macro 하지만, 크기가 작아서 Micro 이름을 붙임
       
  • 마이크로프로세서의 출현 : Intel 4004 (1971)

              Intel 4004 : 인텔이 출시한 4비트 CPU, 시장에 출시된 최초의 마이크로프로세서

 

  • 1980년대 중반까지 (처리 용량 개선)
    • 반도체 기술의 발달 (집적도가 증가 -> 번에 처리할 있는 데이터 비트 증가)
    • 버스 , 연산기의 처리 능력 강화, 기억장치 용량 증가
    • 상호 호환성(Upward Compatibility) 유지 (= 상향 지원)
      • 4비트 CPU에서 지원하는 것을 8비트 CPU에서도 지원함 ( 위쪽으로만 호환성이 있음)
      • 비트수가 작은 것에서 실행되는 것이 비트수가 것에서도 지원된다.
      • 8비트에서 지원하는 것이 16비트에서도 지원하고, 16비트에서 지원하는 것이 32비트에서도 지원하다 보니 HW 굉장히 복잡하게 만들어 => 조직 개편의 이유
    • 용량을 키우던 시기
       
  • 1980년대 중반 이후 (조직 개선)
    • 프로세서 내부 조직 변경 (상향 호환성을 포기함) # 상호 호환성으로 인해 복잡도 증가
      • 캐시 기억장치, 가상 기억장치, 명령어 파이프라인
      • RISC 프로세서, 슈퍼스칼라 프로세서 등이 만들어
         (처리 비트수를 늘리고, 구조를  간단하게 바꿈)
    • 조직을 개선하여 성능을 높이던 시기
       
  • 2000년대 이후 : 멀티 코어 프로세서 등장
    • 멀티 코어 프로세서 : 컴퓨터에서 핵심이 되는 코어(=CPU) 하나의 안에 CPU 여러 탑재한 프로세서

 

마이크로프로세서의 발전

 마이크로컨트롤러(MCU) = 마이크로제어기 : 주로 제어용으로 쓰임
초기 중앙처리장치 그림의 칩 1개가 (b)의 마이크로프로세서의 크기라고 보면 됨.

 

 

문제

  1. 무어의 법칙에 따라 컴퓨터의 처리 속도가 24개월 마다 2배로 빨라진다고 가정하자.
    2016
    년의 컴퓨터는 2000년의 컴퓨터보다 대략 배나 빠른가?
    • 2^8 (256) 빠르다.

 

  1. 다음 설명에 해당하는 용어를 적어라.
    1. 중앙처리장치를 개의 칩으로 구현한 소자는?
    2. 중앙처리장치, 기억장치, 입출력장치를 모두 개의 안에 넣은 소자는?
      • A) 마이크로프로세서
        B) 마이크로 컨트롤러

 

 

요약

  • 컴퓨터의 발달 과정
    • 기계식/전자식 : 진공관, 트랜지스터, 집적회로
    • 1971 인텔 마이크로프로세서 출현
    • 1980 중반 이후 조직 개선
    • 무어의 법칙 : 18개월마다 반도체의 성능이 2 증가
      • 실질적으로(그래프를) 보면 24개월 마다 거의 2배식 증가함
  • 다음 시간
    • 컴퓨터의 구성 요소 교재의 구성 소개

 1945년 폰 노이만

 

 

  • 특징
    • 범용성 향상 : HW 전선을 재배치 필요 없이 SW 교체
       (최초의 프로그램이 내장된 컴퓨터)
    • 병목현상 : 메모리에 명령어와 데이터가 함께 존재 (단점)
       
      병목현상을 없애기 위해서, 메모리 계층 구조, 하버드 아키텍처 등과 같은     다양한 기술이 등장함
       
  • 단점
    • CPU 비효율적 활용 : 번에 하나의 명령어 처리로 CPU 효율적으로 사용하지 못함.
    • 메모리 버스 병목현상 : 명령어와 데이터를 하나의 주기억 장치에 저장함
  • 구조
    • CPU 한번에 하나의 명령어만 실행이 가능하다.
    • 명령어 실행은 반드시 메모리에 상주하여 수행한다.
    • Fetch -> Decode -> Excute -> Stored Cycle 처리한다.
  • 내장형 프로그램 구조 제안
    • 아래 구조가 아직까지도 현대식 컴퓨터의 기본 구조로 사용되고 있다. ( 트랜지스터 등이 만들어 지기도 전에 다음 구조를 제안했음 )
    • 메모리와 제어장치를 두고, 산술논리장치를 두자.
      • 계산에 사용될 레지스터(누산기) 갖고, 프로그램을 메모리 안에 저장해두자는 개념
  • 밍뭉맹 2021.10.10 02:02
    #comment_548519
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  • sky 2021.10.12 16:01
    #comment_549626
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  • bellsilver1 2021.10.12 19:04
    #comment_549733
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  • 카망베르치즈 2021.10.18 02:58
    #comment_552558
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