[방통대] 파이썬 프로그래밍 기초 - 2강 컴퓨터의 구성

컴퓨터과학과 정재화 교수님 1학년 1학기 수업

파이썬 프로그래밍 기초 - 2강 컴퓨터의 이해

1. 하드웨어와 소프트웨어
2. 하드웨어의 이해
3. 소프트웨어의 이해

2.1 하드웨어와 소프트웨어

- 컴퓨터는 물리적 장치인 하드웨어와 논리적 장치인 소프트웨어로 구성된다.

1. 하드웨어 : 사람이 정보처리를 하는 역할과 유사하게 입력장치, 연산장치, 기억장치, 출력장치, 제어장치로 구분된다.

폰 노이만 구조

*폰 노이만 구조: 정보와 정보처리를 위한 프로그램을 컴퓨터 내부의 메모리에 저장하고 이를 처리하는 구조이다.

 

2. 소프트웨어 : 각각의 고유한 기능을 수행하는 하드웨어가 언제 어떻게 동작하여 문제를 해결할 수 있는지 지시하는 명령어 집합

응용 소프트웨어	사용자의 업무나 목적에 맞게 문제 해결을 위한 처리 절차를 표현한 명령어 집합 (워드프로세서, 스프레드시트, 웹브라우저들뿐만 아니라 컴파일러나 링커 등도 응용 소프트웨어에 속함)
시스템 소프트웨어	하드웨어를 제어, 관리하여 응용 소프트웨어를 실행할 수 있는 환경을 제공 (로더(Loader), 운영체제(OS), 언어 프로그램, 장치 드라이버, 프로그래밍 도구, 컴파일러, 어셈블러, 링커(Linker), 유틸리티, 웹서버(Web Server), 와스(WAS), 데이터베이스 관리 시스템(DBSM) 등이 시스템 소프트웨어에 속함)

 

2.2 하드웨어의 이해

1. 입력장치, 출력장치

- 입력장치는 외부 데이터를 컴퓨터로 전달하는 장치이며, 출력장치는 입력장치를 통해 중앙처리장치로 들어온 데이터를 처리하고, 그 결과를 표시해 주는 장치이다.

- 특수 입력장치의 종류

• 마이오(Myo): 근전도 센서를 사용하여 사용자의 근육 움직임을 감지하고 제스처 기반 컨트롤을 제공하는 웨어러블 장치이며, 팔찌/아대 모양으로 되어있어서 팔에 끼워서 사용한다. 
• 립 모션(Leap Motion): 손의 움직임을 고해상도로 감지하는 센서 기술로, 컴퓨터 상에서 제스처 기반 상호작용을 가능하게 한다. 이를 통해 사용자는 손가락 동작을 통해 가상 환경이나 애플리케이션을 조작할 수 있다.

 

- 특수 출력장치의 종류

• HUD(Head-Up Display): AR(Augmented Reality) 에 해당되는 애플리케이션을 동작하기 위한 장치로, 차량의 앞 유리창에 정보를 표시해주는 증강현실 장치를 말합니다. 운전자가 시선을 전방에 유지한 상태에서 운행관련 정보를 확인할 수 있어, 운전자의 편의와 안전운행의 필수 기능으로 자리잡고 있다. 
• HMD(Head-Mounted DIsplay): VR(Virtual Reality) 에 해당하는 애플리케이션을 활용하기 위한 장치로, 머리 부분에 장착해서 사용하며, 이용자의 눈 앞에 직접 영상을 제시할 수 있다. 1968년, 유타 대학의 이반 서덜랜드가 만든 것이 최초의 HMD이다. 

 

2. 기억(저장) 장치

- 명령과 데이터를 기억(저장)하는 하드웨어로, 역할에 따라 주기억장치 보조기억장치로 구분된다.

항목	기억장치 (주기억장치)	저장장치 (보조기억장치)
접근속도	빠름	느림
제조단가	높음	낮음
용량	작음	큼
전원 차단 시	ROM(Read Only Memory): 기억내용 보존 RAM(Random Access Memory): 모든 내용 초기화	기억내용 보존

 

3. 제어와 연산 장치

- 명령어와 데이터를 읽고 데이터를 연산 또는 처리하는 장치

 

2.3 소프트웨어의 이해

1. 시스템 소프트웨어

- 다양한 장치들을 서로 유기적으로 동작시켜 특정 작업을 수행할 수 있는 환경을 조성하는 프로그램

• 운영체제(커널) : 사용자가 컴퓨터를 효율적으로 운영, 관리, 사용할 수 있도록 하드웨어를 제어하는 소프트웨어
• 컴파일러 : 소스코드를 컴퓨터가 이해할 수 있는 기계어로 번역하는 소프트웨어
• 유틸리티 : 부가적인 기능을 제공하여 사용자가 컴퓨터를 효율적이고 편리하게 관리할 수 있도록 지원해주는 소프트웨어

 

2. 운영체제

• 운영체제는 사용자가 컴퓨터를 효율적으로 운영·관리·사용할 수 있도록 하드웨어를 제어하는 운영체제, 고급언어로 작성된 프로그램을 컴퓨터가 이해할 수 있는 기계어로 번역해 주는 컴파일러, 그리고 사용자가 컴퓨터를 효율적이고 편리하게 사용할 수 있도록 지원해 유틸리티 등이 있다.
• 운영체제는 중앙처리장치, 주기억장치, 보조기억장치와 같은 장치로 구성되는 컴퓨터의 하드웨어를 작동시켜 사용자가 원하는 작업을 처리할 수 있는 환경을 제공하고 컴퓨터와 사용자 사이에 중계 역할을 한다.

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연습문제 2강

 

 

문제 1. 폰 노이만 구조에 기반한 컴퓨터의 구성요소에 포함되지 않는 것은?

정답확인

1) 입력장치 2) 출력장치 3) 기억장치 4) 판단장치

 

 

문제 2. 다음 그림과 같이 안경 또는 헬멧과 같은 장치를 머리에 착용하여 현실 세계와는 차단된 가상현실을 제공하는 장치는? 정답확인

 

1) HMD 2) HUD 3) SSD 4) ROM

 

 

문제 3. 부가적인 기능을 제공하여 사용자가 컴퓨터를 효율적이고 편리하게 관리할 수 있도록 지원해주는 소프트웨어는? 정답확인

1) 운영체제 2) 유틸리티 3) 커널 4) 컴파일러

 

 

Quiz 1. 플로피디스크, 자기디스크, 광학디스크 에는 어떠한 방법으로 정보를 저장하는가?  정답확인

 

Quiz 2. CUI 기반의 운영체제 와 GLI 기반의 운영체제는 어떤 것이 있는지 와 그 차이점은 무엇인가?  정답확인

 

 

1. 정답 :  4

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해설: 

 

 

2. 정답 :  1

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해설: 

 

 

3. 정답 :  2

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해설: 

 

 

Quiz 1. 정답 : 

 

1. 플로피디스크:

• 플로피 디스크의 구조를 보면 껍데기 안에 자성체로 덮여 있는 회전할 수 있는 원판이 들어 있다.
• 드라이브에 플로피 디스크를 삽입하면 헤드가 플로피 디스크의 자성체에 맞닿게 되면서 헤드의 자성에 의해 디스크의 자성체를 재배열하며 데이터를 저장한다.
• 기본적인 원리는 비디오 테이프나 카세트 테이프와 거의 같다.

 

2. 자기디스크:

• 레코드판과 유사한 원판(disk)에 자성체를 입히고, 원판의 정해진 궤도를 따라 자기헤드가 이동하면서 자료를 기록하거나 판독하는 컴퓨터 보조기억장치.

자기디스크 (magnetic disc)

 

3. 광학디스크:

• 광학 디스크는 레이저를 이용하여 데이터를 읽고 기록하는 미디어로, 음악, 영상, 데이터 등을 저장하고 재생하는데 사용된다. CD, DVD, Blu-ray 등의 형태로 널리 사용되며, 각각의 포맷은 저장 용량과 읽기 속도 등에서 차이가 있다.

 

Quiz 2. 정답 : 

1. UI(Command-Line Interface) 기반의 운영체제:

• 예시: Unix, Linux의 터미널 환경, MS-DOS
• CUI 기반의 운영체제는 명령줄 인터페이스를 사용하여 사용자와 상호 작용한다.
• 사용자는 명령어를 직접 입력하여 시스템을 제어하고 작업을 수행한다.
• 주로 텍스트로만 구성되어 있으며, 그래픽 요소나 아이콘 같은 시각적 요소가 없다.

2. GUI(Graphical User Interface) 기반의 운영체제:

• 예시: Windows, macOS, Ubuntu의 데스크톱 환경
• GUI 기반의 운영체제는 그래픽 사용자 인터페이스를 사용하여 사용자와 상호 작용한다.
• 사용자는 마우스를 사용하여 아이콘, 창, 메뉴 등의 그래픽 요소를 클릭하거나 드래그하여 작업을 수행한다.
• 그래픽 요소를 통해 시스템 및 응용 프로그램을 제어하고 작업을 수행할 수 있다.

주요 차이점

• CUI 기반의 운영체제는 주로 명령줄을 통해 작동하며, 명령어를 직접 입력하여 작업을 수행한다. 반면 GUI 기반의 운영체제는 그래픽 요소를 사용하여 사용자와 상호 작용하고, 마우스를 통해 작업을 수행한다.
• GUI 기반의 운영체제는 더 직관적이고 시각적으로 사용자에게 쉽게 접근할 수 있지만, CUI 기반의 운영체제는 명령어를 통해 더 정교하고 정확한 제어가 가능하다.
• 일반적으로 GUI 기반의 운영체제는 비전문가들에게 더 쉽게 접근할 수 있지만, 전문가들은 종종 CUI 기반의 운영체제를 선호한다.