컴퓨터와 프로그램

• 컴퓨터
  • 사전에 정의된 방법에 따라 입력된 데이터를 자동으로 처리하여 정보를 생성하는 기계
  • 데이터 --처리와 가공--> 유용한 정보
• 컴퓨터의 발전
  • 진공관
    • 1세대 컴퓨터
      • 수백~수천개 단위의 진공관으로 2진 연산
      • 높은 발열, 잦은 고장으로 인한 진공관 교체로 불편
    • ABC
      • 애니악보다 3년정도 앞선 최초의 컴퓨터
      • 처음에 정해진 배열이 있다면 그것을 바꿀 수 없어 컴퓨터로 인정이 논란이 되었음
  • 트랜지스터
    • 2세대 컴퓨터
      • 트랜지스터가 진공관을 대체하여 컴퓨터의 소형화가 가능
      • 트랜지스터를 이용한 연산소자로 컴퓨터의 신뢰도와 성능이 비약적으로 향상
    • TRADIC 
  • 집적회로(IC) 
    • 3세대 컴퓨터
      • 수백개의 트랜지스터를 하나의 칩으로 집적하여 소형화, PC의 등장
      • 운영체제(OS)의 개념이 도입
  • 고밀도 IC
    • 4세대 컴퓨터
      • 하나의 실리콘 조각에 수만개의 회로를 집적
      • 집적 기술의 향상으로 마이크로프로세서 개념이 도입
• 컴퓨터의 종류
  • 개인용 컴퓨터(PC, Personal Computer)
    • 기업이나 가정에서 개인이 사용하는 컴퓨터
    • 여러 종류의 디지털 정보의 저장, 관리, 통신 작업을 수행
    • 데스크탑, 랩탑, 태블릿, 스마트폰
  • 메인프레임
    • 모니터가 없음
    • 다량의 데이터를 고속으로 처리하기위한 것
    • 메인프레임 컴퓨터
      • 통계나 금융관련 전산업무와 같은 복잡한 작업과 다수 사용자를 요구하는 분야에 사용
  • 슈퍼컴퓨터
    • 날씨 예보나 물리학 시뮬레이션과 같은 대용량 계산이 필요한 분야에 사용
    • 주로 페타플롭스(1초에 3경 3,860조)의 연산을 수행 (일반 PC는 0.0003 페타플롭스 연산)
• 컴퓨터와 프로그램
  • 비트와 바이트
    • 비트(bit)
      • 0과 1 둘 중 하나의 값을 가질 수 있는 소자
    • 바이트(byte) - 비트를 8개묶어서 나타내는 값
      • 여러 데이터의 값을 나타낼 수 있는 가장 작은 단위
• 컴퓨터와 2진법
  • 대다수의 컴퓨터는 2진법을 사용하여 디지털화된 데이터를 저장 및 처리
• 디지털과 아날로그
  • 아날로그(analog)
    • 사물이나 개념을 연속적인 물리량 값으로 표현
    • 질적 데이터 또는 양적 데이터로 표현
  • 디지털(digital)
    • 사물이나 개념을 이산적인 값으로 근사하여 표현
    • 양적 데이터로 표현(수치)
  • 데이터 크기에 따른 디지털 데이터의 표현
    • 한단계마다 4배씩 차이남
  • 현재 우리가 사용하고 있는 대다수의 컴퓨터는 디지털 방식으로 되어있음
• 숫자 데이터 표현
  • 10진수, 12진수 등을 2진수로 변환하여 숫자데이터를 표현, 입력 처리함
• 문자 데이터 표현
  • 한글, 영어, 독일어 등을 2진수로 변환(인코딩 체계)
  • 인코딩체계: 문자를 처리하는데 중요한 역할
    • ASCII(American Standard Code for Information Interchange) 코드
• 프로그램의 개념
  • 컴퓨터는 어떠한 데이터 처리를 위한 처리방법과 과정을 자의적으로 결저잉 불가능
  • 사전에 정의된 프로그램을 사용하여 데이터를 처리
    • 프로그램이란 컴퓨터가 어떠한 작업을 자동으로 처리할 수 있도록 처리방법 및 순서를 컴퓨터 언어형태로 기술한 것
    • 개별적인 유사한 문제를 문제를 추상화시킨 알고리즘(algorithm)을 구현
• 정렬 알고리즘
  • 카드를 오름차순으로 정렬하는 문제를 처리할 수 있는 일반적인 과정을 말함
• 알고리즘의 정의
  • 문제를 풀기위한 단계별 절차를 수학적 또는 체계적 명령의 형태로 기술한 것
  • 주어진 명령어를 처리하는 컴퓨터에게 문제를 해결하는 정형화된 절차를 설명
• 프로그래밍 언어
  • 사람과 컴퓨터 사이의 의사소통 도구
  • 프로그래머는 컴퓨터가 이해할 수 있는 언어를 사용하여 프로그램을 작성
• 프로그래밍 언어의 분류
  • 1세대 언어
    • 기계어: 0과 1만으로 이루어져 기계가 곧바로 해석 가능
  • 2세대 언어
    • 어셈블리어
    • 간단한 몇몇 명령어만 영단어로 대체(add, mov)
    • 기계어 보다 향상된 가독성
  • 3세대 언어
    • C, C++, Java 등의 언어
    • 자연어와 유사한 문법을 갖는 순차형 언어
    • 범용적인 환경에서 실행 가능
  • 4세대 언어
    • Visual Basic등의 언어
    • 자동화 기능이 포함되어 마우스 등 간단한 장치를 사용하여 대화형식으로 프로그래밍이 가능
  • 1세대, 2세대언어: 저급언어(기계에게 가까움)
  • 3세대, 4세대언어: 고급언어(사람에게 가까움)
• 프로그램의 실행
  • 진화된 세대의 언어로 작성된 소스코드는 기계어 밖에 인식할 수 없는 컴퓨터에 의해 실행불가능
  • 컴파일러 또는 인터프리터를 사용
    • 3세대 또는 4세대인 언어를 기계어로 바꿔주는 역할
    • 컴파일러: 번역가와 비슷한 역할(전체를 한번에 바꿔서 컴퓨터에게 전달)
    • 인터프리터: 번역이 아닌 통역에 가까운 역할(한줄씩 바꿔서 컴퓨터에게 전달)