• 학습 목표
  • 세대별 컴퓨터와 구성 소자를 설명할 수 있다.
  • 마이크로프로세서 개발 이후의 발전 동향을 설명할 수 있다.
    (마이크로프로세서 개발 이후의 동향은 세대별 컴퓨터 구성과는 별개로 생각할 수 있음)
     
• 구성

1.2.1 세대별 컴퓨터 분류

1.2.2 마이크로프로세서 이후

 

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

 

 Y축, 트랜지스터 수 / X축, 년도

 

2. 마이크로프로세서 이후

• 마이크로프로세서(MPU) : CPU의 기능을 칩 하나로 집적되어 있음 (일반 CPU보다 소형화)
  • 예전에는 CPU 하나를 칩 하나로 못 만들었지만, 반도체 기술이 발전하면서 트랜지스터를 더 많이 수용할 수 있게 되었고, 칩 하나로 만들 수 있게 됨
  • 입출력장치(I/O 포트) 등의 주변장치가 있어야 사용할 수 있다.
    혼자서는 아무것도 못 함. (레지스터, 연산장치, 제어장치로 구성)
     
• 마이크로컨트롤러(MCU) : CPU, 메모리, 입력장치 등의 필요한 기능이 칩 하나에 집적되어 있음
   (= CPU, RAM, ROM, 각종 IC칩 등이 하나의 칩으로 구현되어 있음)
  • 초소형 컴퓨터라고 볼 수 있으며, 아두이노 등이 해당됨.
  • 마이크로프로세서와 달리 혼자서도 여러가지를 할 수 있다.
  • 그 당시 기준으로 기능은 Macro 하지만, 크기가 작아서 Micro라 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 -> 한 번에 처리할 수 있는 데이터 비트 수 증가)
  • 버스 폭, 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 큰 것에서도 지원된다.
    • 8비트에서 지원하는 것이 16비트에서도 지원하고, 16비트에서 지원하는 것이 32비트에서도 지원하다 보니 HW가 굉장히 복잡하게 만들어 짐 => 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
    • RISC형 프로세서, 슈퍼스칼라 프로세서 등이 만들어 짐
       (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)를 하나의 칩 안에 CPU가 여러 개 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.
   2016년의 컴퓨터는 2000년의 컴퓨터보다 대략 몇 배나 빠른가?
   • 2^8승 (256)배 빠르다.

 

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

 

 

요약

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