방송대 컴퓨터의이해 - 1강. 정보사회와 컴퓨터
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.
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.
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
- 정보의 시대(1980년대) : 클라이언트/서버
→ 지식의 시대(1990년대) : 네트워크 컴퓨팅
→ 지혜의 시대(2000년대)
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
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
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.
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. |
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
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 |
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
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
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)
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. |
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
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
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.
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
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.