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컴퓨터구조학3

제3장 정보의 표현제3장 정보의 표현제3장 내용 컴퓨터 시스템에서 정보를 나타낼 때 고려 사항 정보의 내부 표현(Internal Representation)과 외부 표현(External Representation) 정보의 내부 표현 수의 표현 고정 소수점 수의 표현(Fixed Point Representation) 부호와 절대치(Sign Plus Magnitude) 1의 보수(1's Complement) 2의 보수(2's Complement) 부동 소수점 수의 표현(Floating Point Representation) 비수치 정보의 표현(Representation of Nonnumeric Information) 정보의 외부 표현(External Representation) ASCII, EBCDIC, 6-bit BCD Chinese Remainder Representation정보 표현의 고려사항기억 공간(부호의 경우 부호의 비트수) 정보 교환의 용이성 정보 처리의 효율성 10진수 변환의 용이성 정보의 정밀도10진수(인간) 부호(기계)내부 표현과 외부 표현중앙 처리 장치 주기억 장치다른 컴퓨터외부 장치인간내부 표현외부 표현외부 표현외부 표현내부 표현과 외부 표현외부 표현 ASCII, EBCDIC, 6-bit BCD 내부 표현 비수치 데이터 데이터의 변경이 발생하지 않는 처리가 행해짐-워드프로세싱 같은 내부 표현과 외부 표현을 사용 정보 표현의 변환이 불필요 수치 데이터 과학기술 응용 수의 범위가 대단히 큼 -높은 정밀도를 위하여 별도의 내부 표현을 사용 신속한 계산을 위하여 외부 표현과 다른 내부 표현을 사용 대부분의 계산은 중앙 처리 장치 내에서 행해짐(CPU bound) - 희소한 입출력을 위하여 코드 변환을 감수 업무 전산화 응용 대량의 입출력이 필요 - 입출력을 위하여 부호 변환이 필요하면 비효율적 복잡한 계산은 거의 불필요 - 컴퓨터 내부에서 외부 표현을 그대로 사용데이터 구조의 표현데이터들 사이의 관계 앞뒤 관계(Predecessor and SucceSuperior, Peer, Subordinate) 종속 관계(Membership), 등 데이터들의 관계를 기억 장치의 1 차원 기억 공간에 기억시켜야 함 기억시키는 방법은 유일하지 않음 선형 리스트(Linear List) 스트링(String) 배열(Array) 트리(Tree) 기타수의 내부 표현 - 자릿수로마 수(Roman Number) 10 진수(Decimal Number) - 비 자리(Non-positional) 수 - 자리(Positional) 수+ I II III IIII V … I II III IIII V VI ... II III IIII V VI VII ... III IIII V VI VII VIII … IIII V VI VII VIII VIIII … V VI VII VIII VIIII X … VI VII VIII VIIII X XI … … … … … … … ...+ 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 2 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 3 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 4 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 5 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 6 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 7 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 8 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 9 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18무한한 크기의 덧셈표 비효율적 덧셈 덧셈기의 구현이 불가능유한한 크기의 덧셈표 10진수와의 변환이 용이 덧셈기의 구현 가능 덧셈표가 작으면 덧셈기를 저렴하게 구현 가능수의 내부 표현 - 2 진수2 진수(Binary Number) 10 진수와의 변환이 용이함 가장 저렴하게 연산 장치(ALU)를 구현할 수 있음자릿수 수의 표현: AR = an an-1 … a1 a0 . a-1 … a-m 0 ai R이며 R 은 기저(base 혹은 radix)라 부름 n-1 10진수의 값: V(AR) =  -m2 진수는 가장 적은 수의 기호를 사용하는 자릿수고정 소수점 수의 표현소수점의 위치를 일정한 곳에 고정시킨 표현 방법 범람(Overflow) 주어진 비트수를 가지고 정확하게 나타내기에는 너무 큰 수(overflow)이거나 너무 작은 수(underflow)임을 나타냄. 수 A의 보수 (R-1)의 보수((R-1)'s Complement) 수의 모든 자리에서 (R-1)에서 그 자리에 있는 기호를 뺀 수 Rn - R-m - |A|의 2진수 표현 R의 보수(R's Complement) (R-1)의 보수에 1을 더한 수 A=0이면 0이고, A=1이면 (Rn - |A|)의 2진수 표현2 진수 표현B2 = bn bn-1 … b1 b0 . b-1 … b-m bn: 부호 비트 bn-1 … b1 b0 . b-1 … b-m : 절대치 비트 부호와 절대치(Sign Plus Magnitude) 표현 (부호와) 1의 보수((Sign plus) 1's Complement) 표현 (부호와) 2의 보수((Sign plus) 2's Complement) 표현부호와 절대치B = bn bn-1 … b1 b0 . b-1 … b-m bn: 부호 비트 bn-1 … b1 b0 . b-1 … b-m : 절대치 비트 n-1 VS(B) = (-1)bn S bi . 2i i = -m 음수로의 변환이 용이 표현의 범위; 최대: 011 … 11 . 11 … 1 (2n - 2-m) 최소: 111 … 11 . 11 … 1 -(2n - 2-m) 0의 2가지 표현; +0: 000 … 00 . 00 … 0 - 0: 100 … 00 . 00 … 01의 보수B = bn bn-1 … b1 b0 . b-1 … b-m bn: 부호 비트 bn-1 … b1 b0 . b-1 … b-m : 크기 비트 n-1 V1(B) = bn(2-m - 2n) + S bi . 2i i = -m 표현 범위; 최대: 011 … 11 . 11 … 1 (2n - 2-m) 최소: 100 … 00 . 0 … 0 -(2n - 2-m) 0의 2가지 표현; +0: 0 … 0 -0: 111 … 11 . 11 … 12의 보수B = bn bn-1 … b1 b0 . b-1 … b-m bn: 부호 비트 bn-1 … b1 b0 . b-1 … b-m : 크기 비트 n-1 V2(B) = -bn 2n + S bi . 2i i = -m 표현의 범위; 최대: 011 … 11 . 11 … 1 (2n - 2-m) 최소: 100 … 00 . 00 … 0 -2n 0의 표현; 000 … 00 . 00 … 0비교음수 변환의 용이성 부호+절대치 1의 보수 2의 보수 연산 장치 하드웨어 부호+절대치: 덧셈기와 뺄셈기가 모두 필요 1의 보수, 2의 보수: 덧셈기만 필요 연산 속도 2의 보수 1의 보수(올림수 되돌려 더하기(end-around carry)) 0의 인식 2의 보수가 가장 빠름부동 소수점 수의 표현19,850,000,000,000 .000,000,000,034,82고정 소수점 수의 표현은 표현할 수 있는 수의 범위가 작은 것이 문제임대단히 큰 수와 대단히 작은 수의 다양한 표현; 1,985 x 1010 0.1985 x 1014, 1.985 x 1013, 19.85 x 1012, 198.5 x 1011, … 0.3482 x 10-10 3.482 x 10-11, 34.82 x 10-12, 348.2 x 10-13, 3,482 x 10-14, … 부동 소수점 수: F F = AB bn ak ak-1 … a0 bn-1 … b1 b0 . b-1 … b-m 부호 지수(exponent) 가수(mantissa) 10진수 값VF(F) = V(B) x 2V(A)부동 소수점 수: 정규화(Normalization)0의 표현 영 가수 = 0 실제 영(Real Zero) 가수 = 0 지수 = 지수부분에 나타낼 수 있는 가장 작은 수 00 … 0 은 쉽게 하드웨어로 판별이 가능하므로 가장 바람직한 0의 표현 지수의 값에 일정한 값의 바이어스(Bias)를 더하여 00…0이 실제 영을 나타내게한다 정규형 (Normal Form) 부동 소수점 수 일관된 부동 소수점 수의 표현 수점 수로 나타낸 수의 비교가 용이 가수부분의 최대 유효비트를 항상 활용함으로써 정밀도를 높임 에: 가수: 4자리 10진수로 나타낸 소수 - 37.26 0.3726 x 102 , 0.0372 x 103, 0.0037 x 104, 0.0003 x 10510 진수의 내부 표현10 진수의 계산 외부 표현이 10 진수라면 컴퓨터 내부에서 다른 표현으로 변환이 불필요 업무 전산화 등에서 사용 1 자리 log2 10 =4 4-비트 BCD(Binary Coded Decimal) 4비트로는 16가지 코드를 나타낼 수 있으므로 6 개의 사용되지 않는 코드가 있음(unused code space) 계산 속도가 느림BCD(Binary Coded Decimal) 4-비트 코드로 각 자리는 8, 4, 2, 1의 가중치를 가짐 - 8421 코드 음수 표현을 위하여 9의 보수로 변환이 어려움 2421 코드, 84-2-1 코드, 3 초과 코드 등은 이를 개선10진수의 표현: BCD10진수 BCD 2421 84-2-1 excess 3 0 0000 0000 0000 0011 1 0001 0001 0111 0100 2 0010 0010 0110 0101 3 0011 0011 0101 0110 4 0100 0100 0100 0111 9의 보수 표현 5 0101 1011 1011 1000 6 0110 1100 1010 1001 7 0111 1101 1001 1010 8 1000 1110 1000 1011 9 1001 1111 1111 1100비수치 정보의 표현6-비트 BCD 4-비트 BCD + 2 비트 수와 비수치 기호를 모두 나타낼 수 있음 영문자의 대문자와 소문자 구별을 할 수 없음 단어의 크기가 6의 배수인 컴퓨터에 적합 - CDC 6000, Cybre 계열 ASCII(America Standard Code for Information Interchange) 128 개의 문자를 7비트로 나타냄 8-비트 ASCII 7-비트 ASCII + 1 패리티 비트 EBCDIC 8-비트 코드{nameOfAhow}

공학/기술| 2001.04.01| 19페이지| 1,000원| 조회(532)

컴퓨터, 구조학, 정보표현

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컴퓨터 구조학2

제2장 컴퓨터의 논리 회로컴퓨터의 논리 회로디지탈 논리 회로(Digital Logic Circuit) 논리 회로의 기능 표시 부울 함수(Boolean Function), 진위표(Truth Table), 논리 회로도(Logic diagram) 등 조합 논리 회로(Combinational Logic)의 요소 게이트(Gate)의 표시와 진위표 완전 집합(Complete Set) 결선 논리 회로(Wired Logic, Virtual Logic, Dot Logic) 순서 논리 회로(Sequential Logic)의 요소 플립플롭(Flip Flop)과 래치(Latch) 순서 논리 회로 클록 사이클(Clock Cycle) 순서 논리 회로로서 중앙 처리 장치(CPU)컴퓨터의 논리 회로컴퓨터의 기능적 회로 블록 반 가산기(Half Adder) 전 가산기(Full Adder) 부호 해독기(Decoder) 멀티플렉서(Multiplexer) 디멀티플렉서(Demultiplexer) 레지스터(Register) 시프트 레지스터(Shift Register) 계수기(Counter) 집적 회로(Integrated Circuit) 범용 대규모 집적 회로(LSI) ROM - ROM, PROM, EPROM PLA 마이크로프로세서(Microprocessor)디지탈 논리 회로회로 아날로그(Analog) 회로와 디지탈(Digital) 회로 디지탈 논리 회로(Digital Logic Circuit) 디지탈 신호(불연속적 신호)로 나타낸 정보를 처리하는 회로 예: 2진 디지탈 회로 - 정보는 0과 1 두 가지로 표현 2 종류의 디지탈 회로 조합(Combinational) 논리 회로와 순서(Sequential) 논리 회로 조합 논리 회로 출력 값은 입력 값에 의하여만 결정됨 예: 게이트(AND, OR, Inverter, NAND, NOR, XOR, 등) 순서 논리 회로 출력 값은 회로의 상태(기억된 정보)와 입력 값에 의하여 결정됨 플립플롭(Flip Flop: FF), 래치(Latch)Value 0ValueA X 0 0 1 1버퍼(Buffer)조합 논리 회로: 게이트 도형과 진위표NAND 게이트A BXA B X 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0NOR 게이트A BXA B X 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0AXA X 0 1 1 0인버터(Inverter)조합 논리 회로: 게이트 도형과 진위표배태적 OR(Exclusive OR)XA B X 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0A B조합 논리 회로: 완전 집합게이트의 완전 집합(Complete Set) 서로 다른 게이트의 집합으로 하나의 완전 집합에 속하는 게이트들만 가지고 임의의 논리 기능을 구현할 수 있음 {I, AND}, {I, OR}, {NAND}, {NOR}, {AND, XOR}, {OR, XOR}, ...완전 집합과 반도체 장치 기술과의 관계 집적 회로: TTL, ECL -완전 집합 TTL NAND 게이트 ECL NOR 게이트결선 논리 회로(Wired Logic)결선 논리 회로(Wired Logic)-점 논리 회로(Dot Logic) 혹은 가상 논리 회로(Virtual Logic)라고도 부름 결선 논리 회로는 능동 소자(active component)를 사용하지 않고 특정한 논리 기능을 구현하는 데 사용됨 결선 논리 회로는 특정한 게이트의 출력 단자를 서로 연결한 것임 인쇄기판(printed circuit board: PCB)의 면적을 절약할 수 있는 장점 TTL OC(open collector)와 ECL 게이트, 그리고 3상 버퍼(tristate buffer)결선 논리 회로의 중요성 버스에 정보를 전달하기 위하여 구돌시킬 때에는 각 비트 회선마다 버퍼가 필요한데, TTL(OC) 게이트와 3상 버퍼(tristate Buffer)는 그 자체가 구동기이다.TTL(OC) 결선 논리 회로: 결선 AND 회로NANDNANDWLR+VoltA S1 B S2X = (A . S1)' . (B . S2)'NANDNANDORA S1 B S2X = (((A . S1)')' + ((B . S2)')')'NAN간이 일정하지 않으므로 어느 FF의 상태가 언제 변하는지 알 수 없기 때문에 대단히 위험한 동작임 동기적(Synchronous) 동작이 안전SRL순서 논리 회로: 동기(Synchronous) SR-래치S RORORI Q'I QS Q R Q'ANDANDClockC특성표 S R C Q Q' 주석 d d 0 Q0 Q0' 불변 0 0 1 Q0 Q0' 불변 0 1 1 0 1 리세트(reset) 1 0 1 1 0 세트(set) 1 1 1 - - 금지동기 SR-래치(Synchronous SR-Latch)SRL순서 논리 회로: D-래치(D-Latch)동기 SR-래치와 같으나, 입력 단자에 입력 신호가 S=R=1이 되지 못하게 하는 외부 회로가 있음S Q Q R Q' Q'CD ED Q E Q'특성표 D E Q Q' d 0 Q0 Q0' 0 1 0 1 1 1 1 0DLSRL순서 논리 회로: D-플립플롭(D-Flip Flop)D-플립플롭은 클록 펄스의 유효한 펄스 전환이 일어나기 직전에 D 입력 단자에 가해진 입력 정보를 기억시킨다. 2 개의 동기 SR-래치를 이용하여 다음과 같이 합성할 수 있다S2 Q2 Q R2 Q2' Q'C2S1 Q1 R1 Q1'C1D CD Q C Q'특성표 D C Q Q' d 0 Q0 Q0' 0 0- 1 0 1 1 0- 1 1 0DFFSRLSRL순서 논리 회로: JK-플립플롭(JK-Flip Flop)JK-플립플롭은 SR-래치의 입력 신호의 값이 S=R=1 인 것을 유효한 입력이 되게 한다. JK-플립플롭은 2 개의 동기 SR-래치를 사용하여 다음과 같이 합성할 수 있다S2 Q2 Q R2 Q2' Q'C2S1 Q1 R1 Q1'C1J K CANDANDJ Q C JKF K Q'특성표 J K C Q Q' 0 0 d Q0 Q0' d d 0 Q0 Q0' 0 1 0- 1 0 1 1 0 0- 1 1 0 1 1 0- 1 Q0' Q0SRLSRL래치와 플립플롭래치 클록 펄스의 유효 레벨에서 데이터 입력 단자에 가해지는 신호의 값을 기억시킴 플립플롭 클록 펄스의 유효 전환 직전에 er) 멀티플렉서(Multiplexer) 디멀티플렉서(Demultiplexer) 레지스터(Register) 시프트 레지스터(Shift Register) 계수기(Counter)컴퓨터의 논리 회로: 반 가산기(Half Adder)S = A' . B + A . B' = A + B C = A . BAi BiSi CiDI1 S HA DI2 C컴퓨터의 논리 회로: 전 가산기(Full Adder)Ci-1 Ai BiDI1 HA S DI2 CDI1 HA S DI2 CSi Ci컴퓨터의 논리 회로: 부호 해독기(Decoder)N to 2N(N- 2N) DecoderA B X0 X1 X2 X3 0 0 1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 1A BX0 X1 X2 X3I0 I1 I2 In-1X0 X1 X2 X2n. . .. . .n-2n decoder컴퓨터의 논리 회로: 멀티플렉서(Multiplexer)I0 I1 I2 I3E a0 a1XI0 I1 I2 In-1. . .a0 a1 amXN x 1 MUXm = log2 n컴퓨터의 논리 회로: 디멀티플렉서(Demultiplexer)Da0 a1X0 X1 X2 X3X0 X1 X2 Xn-1a0 a1 . . . amD (1 x n) DMUX. . .컴퓨터의 논리 회로: 시프트 레지스터J Q C JKF0 K Q'J Q C JKF0 K Q'J Q C JKF0 K Q'J Q C JKF0 K Q'ILORC직렬/병렬 입/출력 시프트 레지스터J Q C JKF0 K Q'J Q C JKF1 K Q'J Q C JKF2 K Q'J Q C JKF3 K Q'CPL(병렬 기억) LS(왼쪽 시프트) RS(오른쪽 시프트)Li I0 I1 I2 Ri I3 병렬 입력X0 X1 X2 X3LoRo병렬 출력컴퓨터 논리 회로: 계수기(Counter)J Q C JKF0 K Q'J Q C JKF1 K Q'J Q C JKF2 K Q'J Q C JKF3 K Q'C+VX2X4X8X16모듈로 16 2진 계수기(Modulo-16 Binary Counter) 00품(spare parts)의 종류가 적음 고장 수리가 편리범용 LSI: ROM특성 기억시킨 내용을 변경(write)시킬 수는 없으나, 빠르게 읽을 수 있음 쓰기(Writing) 마스크(mask)를 제작하여야 함 마스크 제작을 위하여 논리 기능을 캐노니칼 곱의 덧셈 (sum of canonical product terms) 형식으로 나타내야 함 캐노니칼 곱(Canonical Products): n 개의 변수로 나타낸 부울 함수의 경우, 모든 곱셈항을 n 개의 변수로 나타낸 것 예: 3 개의 변수 A, B, C로 나타낸 곱셈항 B ABC + A'BC + ABC' + A'BC' AB ABC + ABC'범용 LSI: ROM에 의한 논리기능 구현X1 = A'B' + AB'C A'B'C + A'B'C' + AB'C X2 = A'C' A'BC' + A'B'C' X3 = BC + AB'C' ABC + A'BC + AB'C' X4 = AB' + A'BC' AB'C + AB'C' + A'BC' X5 = AB ABC + ABC'주소 단어 ABC X1 X2 X3 X4 X5 000 1 0 0 0 0 001 1 1 0 0 0 010 0 1 0 1 0 011 0 0 1 0 0 100 0 0 1 1 0 101 1 0 0 1 0 110 0 0 0 0 1 111 0 0 1 0 1문젯점 변수가 하나 증가하면 ROM의 기억 용량을 두 배로 증가 시켜야 함범용 LSI: ROM의 종류ROM 기억시킨 내용을 변경시킬 수 없음 공장에서 마스크를 사용하여 제조과정의 마지막 부분에서 정보를 기억시킴 정보를 기억시키지 않은 ROM은 가격이 싸지만 정보를 기억시키는 비용은 큼 대량 생산에 적합함 PROM 기억시킨 내용을 변경시킬 수 없음 PROM 프로그래머라는 장치를 사용하여 정보를 기억시킴, 실험실 환경에서 가능 정보를 기억시키지 않은 PROM은 ROM보다 비싸지만 정보를 기억시키는 비용은 ROM보다 저렴함 적은 수의 시스템 생산에 적합함 EPROM 기억시킨 내용을 변경시킬 수 있음 - UV 광선이나 전기적}

공학/기술| 2001.04.01| 42페이지| 1,000원| 조회(682)

컴퓨터, 논리회로, 구조학

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컴퓨터 구조학1

컴퓨터 구조학목차서론 컴퓨터의 논리 회로 정보의 표현 연산 기억 장치 중앙 처리 장치 인스트럭션 세트(Instruction Set) 단축 인스트럭션 세트 컴퓨터(Reduced Instruction Set Computer) 제어 장치 마이크로프로그램과 제어 장치(Microprogram and Control Unit) 인터럽트(Interrupt) 입출력 시스템 병렬 처리 컴퓨터 인스트럭션 수행 파이프라인(Instruction Execution Pipeline) 고성능 기억 체제제 1 장 서론제1장 서론컴퓨터의 특성 알고리즘의 구현 외부 프로그램 컴퓨터와 프로그램 내장형 컴퓨터 컴퓨터의 세대컴퓨터와 인간필기 문자, 그림, 음 물체의 이동느낌 이동처리 결과기억장치두뇌정보 저장중앙 처리 장치(연산장치)신경정보 처리문자 인식 음성 인식 키보드(keyboard)5감 시각 청각 후각 촉각 미각정보 수집컴퓨터인간컴퓨터 시스템의 변천입력 장치 음성, 문자 영상 출력 장치 프린터, 영상, 음성 로봇 기억 장치 용량, 접근 시간 처리기 처리 기능, 처리 시간 사용의 편의컴퓨터와 기계 -자동 세탁기-하드웨어 외부 포장 및 세탁 용기 모터 파이프와 발브 전기 배선 스위치, 제어 손잡이, 지시등 등 소프트웨어 운영 절차(operation procedure) 응용 절차(application procedure)컴퓨터와 기계 -자동 세탁기의 소프트웨어-운영 절차(Operation Procedure) 세탁 용기에 급수하기 위하여 급수 밸브를 개방 적절한 수위에 도달하면 급수 밸브를 폐쇄 세탁 용기를 회전시키기 위하여 모터를 작동 세탁이 끝나면 모터의 스위치를 차단 세탁한 물을 배수하기 위하여 배수 밸브를 개방 배수 밸브를 폐쇄 세탁 용기에 깨끗한 물을 급수하기 위하여 급수 밸브를 개방 급수 밸브를 폐쇄 세탁 용기를 회전시키기 위하여 모터를 작동 배수 및 회전 건조를 위하여 배수 밸브를 개방 모터의 스위치를 차단컴퓨터와 기계 -자동 세탁기의 소프트웨어-응용 절차 전원 스위치를 킴 제어 판넬에 원하는 제어를 위한 조작 세탁기 뚜껑을 열음 세탁물을 세탁 용기에 넣음 세제를 넣음 뚜껑을 닫음 시작 스위치를 킴 세탁 완료 후 세탁물 뚜껑을 열고, 세탁물을 꺼냄컴퓨터와 기계 -특성-운영 절차(Operation Procedure) 일반적으로 컴퓨터를 포함한 기계에는 하나의 운영 절차만 있다 응용 절차(Application Procedure) 기계 - 자동 세탁기 유일한 응용 분야 -세탁만 할 수 있음 컴퓨터 다양한 응용 분야 -주요 응용 분야 사무 자동화 과학 기술용 계산 자동 제어 업무 전산화일반적인 기계나 전자 기계를 막론하고, 컴퓨터를 포함한 기계에는 운영 절차와 응용 절차가 필요함알고리즘알고리즘(Algorithm) 기계가 이행하는 작업을 기계의 일부분이 유한한 시간 내에 이행할 수 있는 유한한 수의 작은 작업들의 순서로 나타낸 것을 의미한다. 예: 자동 세탁기의 응용 알고리즘 [1] 전원 스위치를 킴 [2] 제어 판넬에 원하는 제어를 위한 조작 [3] 세탁기 뚜껑을 열음 [4] 세탁물을 세탁 용기에 넣음 [5] 세제를 넣음 [6] 뚜껑을 닫음 [7] 시작 스위치를 킴 [8] 세탁 완료 후 세탁물 뚜껑을 열고, 세탁물을 꺼냄알고리즘의 구현3 가지 구현 방법: 프로그램(소프트웨어) 마이크로프로그램(펌웨어; Firmware) 논리회로(하드웨어)어려움중간쉬움확장성고가중간저가변경 비용고가중간저가가격고속중간저속속도하드웨어펌웨어소프트웨어알고리즘의 구현개발 후에 수정/변경이 불필요한 프로시듀어 일반 기계 하드웨어로 구현하는 것이 유리함 특히 간단한 프로시듀어의 경우 유리함 속도가 빠른 점 자주 변경되는 프로시듀어 컴퓨터의 응용 프로시듀어 소프트웨어로 구현하는 것이 유리함 펌웨어로 구현하는 것이 유리한 경우도 있음 변경의 용이성 등 융통성이 있는 점 가격이 유리한 점컴퓨터의 프로시듀어 구현 - 운영 프로시듀어 -운영 프로시듀어 컴퓨터에는 보통 시스템 내에 있는 여러 가지 자원을 관리하며, 컴퓨터의 동작을 감시하는 운영 프로시듀어가 있다. 이를 운영 체제(OPERATING SYSTEMS) 혹은 OS라 부른다. OS는 컴퓨터 사용자가 작성하지는 않는다. 사용자가 사용하고 있는 컴퓨터 내에는 하나의 OS만 존재한다. 그러나, 하나의 컴퓨터에는 하나 이상의 OS가 사용될 수 있다. OS는 시스템 프로그래머에 의하여 개발된다. OS는 여러 개의 프로그램으로 구성되어 있다.컴퓨터의 프로시듀어 구현 - 응용 프로시듀어 -응용 프로시듀어 컴퓨터에는 보통 하나 이상의 응용 프로시듀어가 있다. 컴퓨터는 다양한 문제 풀이에 사용된다. 과학 기술용 계산 사무 자동화 업무 전산화 공정 제어 응용 프로시듀어는 소프트웨어로 구현하며, 하드웨어로 구현하는 경우는 거의 없다. 응용 프로그램 응용 소프트웨어 - 여러 개의 프로그램으로 구성된 경우 응용 프로시듀어를 소프트웨어로 구현하는 경우 간단한 응용 프로그램은 사용자가 개발 복잡한 응용 소프트웨어는 응용 프로그래머가 개발OS와 응용 프로그램응용 프로그램운영 체제컴퓨터응용 프로그램응용 프로그램응용 프로그램응용 프로그램응용 프로그램응용 프로그램두 종류의 컴퓨터Externally Programmed Computer Stored Program Computer입력 장치출력 장치연산 장치임시 기억 장소시퀀서입력 장치출력 장치연산 장치중앙 처리 장치연산 장치제어 장치외부 프로그래밍 컴퓨터임시 피연산자와 연산 결과 저장을 위한 소용량 임시 기억장치프로그램과 데이터를 기억시켜 놓을 기억 장치가 없음 - 데이터를 재사용 할 수 없음 - 다른 데이터에 대하여 같은 연산을 할 수 없음 - 브랜치와 조건부 브랜치 인스트럭션이 없음 - 서브루틴이 불가능하거나 구현하기 어려움프로그램 내장형 컴퓨터각 기억 장소에는 고유의 번호, 즉 주소(address)가 부여됨 주소(Address) 주소를 사용하여 기억되어 있는 정보를 읽음 기억되어 있는 모든 정보의 접근 시간(Access Time)은 동일함 프로그램과 데이터를 모두 기억 장치에 기억시킴 데이터에 대하여 연산을 하듯이 프로그램의 인스트럭션에 대하여도 연산을 할 수 있음 기억 장치에 기억되어 있는 데이터와 프로그램의 인스트럭션을 재사용 할 수 있음 기억 공간 사용이 효율적 브랜치와 조건부 브랜치 인스트럭션의 구현이 용이함 서브루틴의 구현이 용이함RAM으로 구현한 주기억 장치의 도입컴퓨터의 역사 - 선사 시대 -바퀴형 - Pascal, Leibnitz -수치 계산용 천공형 카드(Punched Card) Hollerith, Hollerith 코드 수치 계산과 데이터 처리용 전자 컴퓨터 ENIAC(Electronic Numerical Integrator and Calculator) 최초의 프로그램 내장형 컴퓨터 18,000 개의 진공관, 30t 이상, 1,500 ft2 10 자리 10진수 계산: 0.2msec9 18 2 7 3 4 6 5제1세대 컴퓨터(1951~1958)회로를 진공관으로 만들었음 주기억 장치로 자기 드럼을 사용했음 프로그램 내장형 컴퓨터 주기억 장치에 프로그램을 순차적으로 기억시킴 PC(Program Address Counter) 기계어, 상징적 어셈블리어(symbolic assembly language), 고급 프로그래밍 언어(high-level programming language) FORTRAN 개발 어셈블러(Assembler) 와 컴파일러(Compiler) 개발 UNIVAC I은 미국 인구조사에 이용되었음제2세대 컴퓨터(1959~1964)반도체 부품을 사용 트랜지스터와 다이오드 자기 코어(Magnetic Core)를 주기억 장치에 사용 인쇄 회로 기판(Printed Circuit Board: PCB)의 발명 연산 알고리즘의 개량 덧셈 알고리즘의 덧셈 시간은 이론적인 최소 한계에 도달제3세대 컴퓨터(1964~1969)부품으로 집적 회로(Integrated Circuit: IC)를 사용 소규모 집적 회로(Small Scale IC: SSI) 초기의 컴퓨터들은 자기 코어를 주기억 장치에 사용하였으나, 후기의 컴퓨터에는 반도체 기억 장치를 사용 범용 레지스터(General Purpose Registers: GPR)를 사용 범용 인스트럭션 세트(General Purpose Instruction Set: CISC) 마이크로프로그램으로 구현한 제어 장치(Microprogrammed Control Unit)를 사용 다중 프로그래밍(Multiprogramming)과 시분할(Time-sharing) 운영 기법의 개발 계열 컴퓨터(Computer Family design) 설계 기법의 도입 IBM S/360 계열, CDC 6000 계열 미니컴퓨터(Minicomputer)의 등장제4세대 컴퓨터(1970~중규모 집적 회로(Medium Scale Integrated Circuit: MSI)를 사용 반도체 기억 장치를 사용 고성능 기억 체제의 개발 가상 기억 체제(Virtual Storage System) 캐쉬(Cache) 기억 장치 시스템 마이크로프로그램 가능한(microprogrammable) 컴퓨터 등장 수퍼 컴퓨터(supercomputer)의 등장 파이프라인 처리(pipeline processing), 배열 처리(vector processing) 기법 및 처리기 개발 Cray 미니컴퓨터(Microcomputer)의 등장 Apple II, IBM PC/XT, PC/AT, PS2, Macintosh 범용 컴퓨터-IBM S/370Future Generation Computers1980년대 초반 초대규모 집적 회로(VLSI) 기술의 발전 병렬 컴퓨터 구조의 발전하나의 컴퓨터 시스템 내에 수 십에서부터 수만 개의 처리기를 포함할 수 있는 기술 수준 - 수많은 처리기와 기억 장치들 사이에 신뢰도 높은 통신을 제공하기는 매우 어려움 - 수많은 하드웨어 자원의 활용을 극대화하기는 매우 어려움{nameOfApplication=Show}

공학/기술| 2001.04.01| 25페이지| 1,000원| 조회(621)

컴퓨터, 전자계산, 구조학

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