방송대 컴퓨터의이해 - 1강. 정보사회와 컴퓨터

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1. 정보사회와 정보혁명

2. 컴퓨터 시스템과 데이터처리

3. 컴퓨터의 종류

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1. 정보사회와 정보혁명

※ 컴퓨터의이해 과목에서 1~3강은 과제물 작성으로, 기말범위는 4강부터 15강까지임.

※ 사진자료의 출처는 대부분 해당 강의록이나 위키백과임.

※ 강의, 강의록, 교재를 기반으로 하며 추가적인 내용도 찾아서 정리함.

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정보사회와 정보혁명

• 4차 산업혁명

19세기 산업혁명	증기기관의 발명에 의하여 산업과 사회의 제반구조를 크게 변화시킴
20세기 정보혁명	컴퓨터, 반도체기술, 통신기술, 인터넷, 멀티미디어, 광통신 네트워크 등 뉴미디어 기술의 급격한 발전에 의하여 산업과 사회의 각 분야를 크게 변화시킴 → 온누리(Pervasive) 컴퓨팅 환경, 유비쿼터스 시대
4차 산업혁명	· 클라우스 슈바프(Klaus Schwab)가 2016년 세계경제포럼에서 주장 · 기존의 산업과 ICT(Information and Communication Technology)가 융합되어 새로운 가치를 창출하는 혁명적인 변화를 의미함. · 빅데이터, 인공지능, 로봇공학, 사물인터넷(IoT), 자율주행차, 3D프린팅, 나노 기술, 생명공학, 모바일 등의 기술이 발전하고 상호 연결되면서 기존 산업의 생산 방식, 경영 모델, 사회 및 경제 구조 등을 급격하게 변화함.

• 1-4차 산업혁명 비교

산업혁명	특징	대표 기술
1차 산업혁명	18세기 말 ~ 19세기 초	증기기관 → 기계화, 산업
2차 산업혁명	19세기 말 ~ 20세기 초	전기, 석유화, 자동화 → 대규모 공장의 발전
3차 산업혁명	1960년대 ~ 1970년대	컴퓨터, 인터넷 → 디지털 기술 확산
4차 산업혁명	현재 진행중	인공지능, 빅데이터, 사물인터넷, 3D 프린팅, 자율주행 등

이런 용어는 컴퓨터과학을 공부하는 학자들보다 사회학이나 경제학을 연구하는 학자들이 주로 만듦.

4차 산업혁명 이후 신기술의 등장과 발전으로 새로운 비즈니스 모델과 생산 방식이 등장하고 있음.

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정보사회의 발전

• 「고도정보화사회의 여러모습 」(2004) : 일본 오리가사 가즈후미 교수, 정치 경제학자

· 정보화사회(情報化社会) → 정보사회(情報社会) → 고도정보사회(高度情報社会) 순서로 사회가 고도화됨.

· 정보화사회 : 지금부터 정보화되므로 정보통신 기술의 개발이 필요하다는 의미가 포함, 과거용어

· 정보사회 : 이미 정보화는 상당한 정도로 진행되고 있으므로 해야 할 일은 정보통신 인프라 정비라는 의미를 포함, 요즘에 사용

※ 정보화사회나 정보사회를 지칭하는 영어 용어는 'Information Society'로 같음.

·고도정보사회

• Stand alone형에서 멀티 네트워크형으로 전환 : 개별적인 컴퓨터나 정보 시스템이 독립적으로 작동하던 Stand alone형에서, 다양한 기기와 시스템이 연결되어 네트워크를 형성하는 멀티 네트워크형으로 전환되어 정보와 데이터의 빠른 교류와 공유가 가능해지고, 협업과 혁신이 촉진됨.
• 광섬유에 의한 전국 네트워크(디지털 통신망)의 완전한 부설과 이용 : 긴 거리의 빠른 데이터 통신이 가능해지며, 다양한 정보와 서비스가 개인과 기업에게 제공됨.
• 가정생활에서의 완전한 컴퓨터화 실현 : 가정에서의 온라인 쇼핑, 교육, 엔터테인먼트, 소통 등이 보편화되며, 개인의 일상 생활에서도 컴퓨터와 인터넷을 효과적으로 활용할 수 있게 됨.
• 데이터베이스가 사회의 지적 자원으로서 활용되는 비중의 증가 : 정부, 기업, 학계 등에서 다양한 분야의 데이터가 수집, 저장, 분석되어 사회의 의사결정과 문제 해결에 활용되며, 빅데이터와 인공지능 등의 기술이 발전하여 데이터 활용의 가능성이 확장됨.

• 정보화사회의 빌전

출처: 강의록

- 정보의 시대(1980년대) : 클라이언트/서버

→ 지식의 시대(1990년대) : 네트워크 컴퓨팅

→ 지혜의 시대(2000년대)

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홈네트워킹 / 디지털 홈서비스

• 홈네트워킹

- 인터폰, 디지털TV, VTR, 에어컨, 세탁기, 난방, 가스레인지, 조명, 보안 등 디지털 가전기기 등을 유무선 네트워크로 연결한 시스템

· 디지털 가전기기 : 인터폰, 디지털TV, 에어컨, 세탁기, 난방, 가스레인지, 조명, 보안시스템 등

· 유무선 네트워크 : 네트워크 연결 장비(무선 라우터 등)를 통해 가전기기들이 서로 연결됨.

· 네트워크 연결 장비 : 이더넷 케이블, 무선 랜 카드, 스위치, 허브 등

· 컨트롤러 : 디지털 가전기기들을 제어하는 기기로, 스마트폰, 태블릿, 리모컨 등이 있음.

· 클라우드 서비스 : 스마트홈 관리앱을 통해 가전기기를 원격으로 제어하고 상태를 모니터링할 수 있음.

 

• 디지털 홈서비스

- 홈네트워킹 시스템을 통해 제공되는 다양한 디지털 서비스를 의미하고, 최근 더 많이 사용하는 용어임.

- ex. 스마트홈 관리, 홈 보안, 에너지 관리, 멀티미디어 서비스, 홈 온라인 쇼핑 등

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가상(virtual)과 사이버(cyber)

• 가상(virtual)과 사이버(cyber) 용어의 비교 [참고, 수업X]

	가상(virtual)	사이버(cyber)
의미	디지털 기술(컴퓨터와 인터넷 등)로 만들어져서 실제와는 물리적으로 떨어져 있는 상태	디지털 기술(컴퓨터와 인터넷 등)을 기반으로 한 가상의 세계 또는 공간
	실제와 유사하게 동작하거나 나타나지만, 물리적으로는 존재하지 않는 것	인터넷을 통해 연결된 디지털 공간에서의 활동, 정보, 문제 등으로 디지털 네트워크에 의존하여 보안 및 개인정보 등 문제가 중요함.
예시	가상 현실 (Virtual Reality) 가상 머신 (Virtual Machine)	사이버 공격 (Cyber attack) 사이버 보안 (Cyber security)  사이버 공간 (Cyberspace)

 

• 컴퓨터와 디지털 기술의 발전으로 시간과 공간의 장애로 인한 모든 제한사항들이 사라짐

• 가상교육(virtual education), 가상교실(virtual class-room), e-러닝(e-Learning), 사이버교육, 사이버학교(cyber school), 
• 가상여행(virtual travel), 가상근무(virtual work), 가상쇼핑(virtual shopping), 사이버쇼핑(cyber shopping)
• 가상현실(virtual Reality),메타버스(metaverse)

→ 정보혁명을 이끌고 있는 것이 바로 컴퓨터이다

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반도체 메모리 기술

• 반도체 메모리 집적도의 발전으로 칩(chip) 속에 미국의 도로망만큼 복잡한 논리적 패턴이 가능

- 64MB → 256MB → 512MB → 128GB → 512GB DRAM(Dynamic Random Access Memory)

- 집적도 : 1개의 반도체 칩에 구성되어 있는 소자 수

- 영화 1편 : 1-5GB / MP3 음악 : 4-8MB / 도서 : 100MB 이하

• 초고밀도 메모리칩은 의료시스템, 위성통신, 개인휴대통신, 고화질TV 등 미래 산업의 각종 디지털 멀티미디어 제품에 사용됨.

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정보통신기술

• 광섬유의 발전 :

- 이중유리구조, 레이저 빛의 전반사로 통신

- 머리카락만한 광섬유 한 개는 초당 255Tb(예를 들어 1GB 영화 0.03ms)까지 전송할 수 있음.

ex. 255/8=32(TB)=32,000GB (3만2천개의 영화를 1초에 보낼 수 있음) (1B = 8bit, 1TB = 1,000GB)

• 광섬유가 전 세계적으로 네트워크화 되고 정보 통신능력은 수십만 배 이상 증가예상, 5G 이동통신망 구축

 

• 5G(generation) : 5세대 이동통신, 초저지연성, 초연결성, 4차산업의 핵심기술인 가상현실, 자율주행, 사물인터넷 기술 구현

1G	아날로그 음성통화만 가능한 최초의 휴대폰 통신 기술
2G	음성과 문자를 디지털로 전달, CDMA(Code Division Multiple Access) 도입
3G	목소리, 문자, 동영상, 이메일, 인터넷 등 다양한 데이터 통신이 가능하나 속도는 느림
4G	LTE(Long Term Evolution) 도입으로 빠른 데이터 통신이 가능, 최대 100M-1Gbps 속도를 지원함.
5G	20Gbps, 4G보다 20배(100배) 이상 빠르고, 더 다양한 서비스와 기술을 지원함.

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뉴미디어 기술

• 뉴미디어 기술 : 멀티미디어, 양방향, 사이버세계 구현, 대화형 소프트웨어, 모바일 기기 증가, 클라우딩 컴퓨팅

• 멀티미디어 : 컴퓨터나 가전제품, 통신 등에서 정보 처리를 하기 위해 여러 가지 다른 형식의 정보를 조합하여 주로 대화식으로 이용하는 기술 또는 매체
• 단방향에서 양방향으로 : TV나 VCR에서 Internet, VOD(Video On Demand) 등을 통해 양방향 플랫폼 발전
• 사이버세계(cyber world) 구현
• 대화형 소프트웨어 : Edutainment 소프트웨어
• 모바일 기기 급속 증가
• 오프라인 매체에서 클라우딩 컴퓨팅으로 : CD-ROM, DVD, USB 메모리 대체

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유비쿼터스 시대의 도래

• 유비쿼터스(Ubiquitous)

- '도처에 널려 있다', '언제 어디서나 동시에 존재한다'라는 라틴어에서 유래한 개념

- 언제, 어디서나, 누구라도 컴퓨터와 네트워크를 통해 손쉽고, 편리하고, 안전하게 이용할 수 있는 환경을 의미

- 1988년 미국 제록스 팰로앨토 연구소 Mark Weiser 소장 : 유비쿼터스 컴퓨팅이 메인프레임, PC에 이은 제3의 정보혁명의 물결을 이끌 것이라고 주장함.

 

• 유비쿼터스 환경

- 언제 어디서나 누구라도 컴퓨터와 네트워크를 쉽게 이용할 수 있는 환경

- 유무선 통신망을 통해 사용자가 필요로 하는 정보나 서비스를 즉시 제공하는 환경

- 하드웨어 기술에 있어 처리의 고속화, 가격의 저렴화, 크기의 최소화를 지향하는 환경

- NT(Nano Techonology), BT(Bio Technology)의 거대융합이 가져다 줄 차세대 IT 혁명

- 소프트웨어 기술과 하드웨어 기술들이 더욱 발전

· 디지털 동화상 기술, 가상쇼핑시스템, 대화형 TV 기술, 광섬유 네트워크기술과 무선랜(LAN) 기술

· 사물인터넷(IOT) : 사물과 사물 간의 지능형 정보통신

 

• 유비쿼터스 원칙 (3A, 5A, 5C)

3A	Anytime(언제나), Anywhere(어디서나), Anydevice(어떠한 기기에서든)
5A	3A + Anyservice(어떠한 서비스), Anynetwork(어떠한 네트워크)
5C	Computing, Communication, Connectivity, Contents, Calm · Computing : 컴퓨팅 기술의 발전 · Communication : 통신 기술의 발전 · Connectivity : 연결성과 네트워크 인프라 발전 · Contents : 다양한 콘텐츠와 서비스의 제공 · Calm : 사용자의 편의성과 안정성

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2. 컴퓨터 시스템과 데이터처리

컴퓨터시스템의 하드웨어

• 컴퓨터시스템의 주요 구성장치 : 입력장치, 제어장치, 연산장치, 기억장치, 출력장치로 구성

• 입력장치 : 데이터 처리를 위해 컴퓨터 시스템의 기억장치에 데이터를 저장하는 장치
• 중앙처리장치(CPU) : 명령어를 불러와서 작업 지시하는 제어장치(CU), 연산을 수행하는 산술논리연산장치(ALU)
• 기억장치 : 데이터를 저장하는 주기억장치와 보조기억장치
• 출력장치 : 처리된 결과를 출력

• 기본동작 : 산술연산, 논리연산, 입출력

• 산술연산 : 데이터의 덧셈, 뺄셈, 곱셈, 나눗셈
• 논리연산 : AND, OR, NOT 등
• 입출력 : 처리를 위해 데이터를 받아들이거나 데이터나 정보를 출력

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컴퓨터시스템의 소프트웨어

• 소프트웨어 

- 사람이 컴퓨터에게 작업을 지시하거나 하드웨어와 이용자 사이에서 이용자가 하드웨어를 의식하지 않고 쉽게 이용할 수 있도록 매개체 역할을 수행하는 프로그램들의 집합

·응용 소프트웨어 : 특정 작업을 수행하거나 특정 기능을 제공하는 프로그램들의 집합

ex. 학사관리 프로그램, 급여 관리 프로그램, 재고관리 프로그램 등

·시스템 소프트웨어 : 시스템의 자원을 효율적으로 관리하고 사용자 및 응용소프트웨어가 하드웨어를 원활하게 이용하도록 함.

ex. 운영체제, 컴파일러, 링커, 로더 등

 

• 프로그램(program) 

- 컴퓨터를 실행시키기 위해서 차례대로 작성된 명령어들의 집합

- 주기억장치에 저장된 일련의 명령어로 구성되어 컴퓨터 시스템에서 처리 동작이 일어나야 하는지를 명시하는 것

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데이터와 정보

• 데이터(data) 

- 정보로 추출되어지기 전의 가공되지 않은 것

- 사실 및 개념 또는 명령을 사람이나 자동기계가 통신·해석·처리하기에 적절한 형태로 표시한 것

• 정보(information) 

- 어떤 매개체에 의해 집대성되고 의미 있는 것으로 처리되어 가공된 데이터

ex. 학생의 과목별 성적, 전체 평균, 분산, 학점 이수율, 등록률, 마트에서 시간별 요일별 고객의 방문 수

- 데이터 → 컴퓨터(처리) → 결과출력(유용한 정보)

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3. 컴퓨터의 종류

개인용 컴퓨터

• 1974년 미국 전자회사인 MITS사 '키트' 발표

• 1980년대 초 IBM-PC와 운영체제인 MS-DOS 보급으로 급속히 발전

- 출력장치 : CRT 터미널이나 액정 디스플레이장치

- 입력장치 : 키보드(keyboard)와 마우스(mouse)

• 마이크로프로세서(처리속도)와 하드디스크 저장장치의 급속한 발전

• 100만 원 이하의 금액으로도 저변화 확대

• 워크스테이션이나 마이크로컴퓨터 : 성능이 더 향상된 것으로 다양한 목적의 서버(server) 등으로 사용

노트북	성능이나 기능은 데스크톱 PC와 거의 유사, 작고 가벼워 이동성이 높지만 가격이 고가임.
넷북	이동성 강조, 노트북 PC보다 성능은 낮고, 가격이 저렴, 가볍고, 배터리가 오래감.
태블릿 PC	이동성 강조, 키보드가 없고, 멀티 터치 스크린 기능. 기존 OS 기반, 모바일 OS 기반, 아이패드, 갤럭시탭
슬레이트 PC	태블릿 PC와 유사, 별도 키보드를 제공, 데스크탑 PC와 노트북 PC와 완전한 호환
팜톱(palmtop) PC	핸드헬드(hand-held) PC, 펜으로 쉽게 데이터를 입력할 수 있는 펜(pen) PC 등
PDA	전용단말기, 전용OS, Windows mobile/CE, Palm OS
스마트폰 (smart phone)	휴대전화와 결합됨.

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마이크로프로세서와 운영체제

• 마이크로프로세서

- 컴퓨터의 중앙 처리 장치로, 컴퓨터의 연산, 제어, 명령 해석 등을 담당햠.

- 컴퓨터의 성능이나 처리 속도는 마이크로프로세서의 성능에 따라 결정됨.

· 1990년대 : 인텔사 Intel 80386, Intel 80486에서 펜티엄으로 발전

· 2000년대 : 고성능의 멀티 코어 i2,,, i7, 2012년 i11(매시브 코어)으로 발전

· 고성능, 3D, 애니메이션, 이미지, 음성인식 등을 지원, 인터넷과 멀티미디어 시대 도래

 

• 운영체제

- 컴퓨터 시스템의 소프트웨어 중 하나로, 컴퓨터의 자원(하드웨어)을 관리하고 응용 프로그램을 실행시키는 역할

· PC : MS-DOS, Windows 시리즈, Windows 11

· PDA : 팜(Palm) OS, Windows CE, 스마트폰 이전의 단계

· 스마트폰 : iOS, Android, Windows Phone

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서버시스템(server system)

• 정보자원의 효율적 분산 및 정보 이용자의 접근을 쉽게 구현하기 위해 클라이언트/서버 컴퓨팅과 같은 정보기술을 이용한 정보시스템

• 대량의 데이터 처리, 고성능 컴퓨팅, 데이터베이스 관리, 네트워크 연결 등 다양한 기능을 수행해야 하므로, 이를 위해 뛰어난 성능과 기능을 갖춘 마이크로프로세서들이 사용됨.

• CPU를 1개 이상 탑재하여 적은 비용으로도 슈퍼컴퓨터의 성능을 가질 수 있음.

• ex. 웹 서버, 네트워크 서버, 메일 서버, 데이터베이스 서버, VOD(Video On Demand) 서버 등

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메인프레임

• 1950년대 초 개발된 대형 범용컴퓨터 (개인용 컴퓨터 등장 이전)

• 1960년대 후반은 메인프레임 시대, 고가로 인해 소수의 대기업들만 이용

• 자기디스크와 같은 보조 기억장치 사용, 단말장치(Terminal)을 사용한 다중 사용자 환경(여러 사용자가 동시에 사용)

• 안정성, 고성능, 편리성, 보안성의 특징, IBM/360이라는 대표적인 시리즈

• 대단위의 네트워크를 갖는 회사나 기관에서 중앙컴퓨터나 중앙서버로 사용되고 있음.

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슈퍼컴퓨터

• 대용량의 과학계산을 처리할 수 있는 고성능 컴퓨터로, 일반 개인용컴퓨터의 약 5만 배 이상의 처리 속도, 매우 고가.

• 우주개발, 원자력 계산, 국방과 무기 분야, 일기예보, 과학적 연구 등에 사용됨.

• 세계적으로 수퍼컴퓨터 순위 경쟁이 치열함.

- 미국 Summit 148PFOPS(petaflops: 초당 1,000조회 연산)

- 일본 후가쿠(442PFlops)

- 국내 일부 대학이나 연구소와 국가기관 등에 설치 : 기상청 슈퍼컴퓨터 CRAY XC40, LENOVO SD650, KISTI 국가슈퍼컴퓨팅센터 CRAY CS500

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전용컴퓨터

• 특수한 작업을 수행하기 위해 개발된 컴퓨터

• 미사일 유도체제, 핵반응시설의 제어, 의료기기, 가전제품, 이공학 분야에서 실험실의 각종 기기 제어 등 각종 분야에 쓰이고 있음.

• 마이크로 프로세서의 발전으로 많은 가전제품이나 소비재, 각종 첨단기기 등에 사용되고 있음.