정보통신 개론 03-27 (정리) 컴퓨터, 부울대수 , 데이터표현

통신 시스템의 하드웨어

• 통신 제어장치
  • 컴퓨터 ← 단말장치 → 모뎀
  • 컴퓨터 중앙처리장치와 데이터 전송회선 사이에서 전기적으로 연결된다.
    • 전송문자의 조립 / 분해
    • 코드 변환
    • 회선의 제어
    • 에러 제어 등
  • 네트워크 제어 장치 (NCU) 라고도 한다. (Network Control Unit)

통신 제어장치

• 장비 측 (디지털 신호) 와 선로 (아날로그 → 전기신호) 측의 상호 교류를 지원한다.
• 선로 낭비를 줄이기 위해 다중화, 역 다중화를 사용한다.
• 다중화 (전송문자)
  • 여러대의 장비 → 한 선로
  • 한 선로 → 여러대의 장비

동기 제어 ** → 송신 측과 수신 측을 일치 시키도록 제어 / 흐름 제어 → 버퍼 초과 방지 ( 버퍼 : 데이터를 한 곳에서 다른 한 곳으로 전송하는 동안 일시적으로 그 데이터를 보관하는 메모리의 영역 ) / 응답 제어 → 응답용 확인 메시지 전송 (3Way handshake방식)

 

통신 제어장치는 중앙 처리장치와 모뎀 사이에서 전기적으로 연결된다.

선로 낭비를 줄이기 위해 다중화 / 역다중화를 사용한다.

정보전송 기능 → 동기제어, 흐름제어 (버퍼 초과 방지 : 데이터 용량 초과 방지) , 응답제어 등

통신 제어장치의 부가 장치

• 전위 처리기 (FEP) → 앞에 있어서 전위
  • 컴퓨터의 바로 앞에 있는 것은 대부분 전위 처리기이다.
  • 통신기능을 보강하는 특수한 일만 하는 주 프로세서에 결합되어있다. (통신용 cpu)
• 후위 처리기 (BEP) → 뒤에 있어서 후위
  • 컴퓨터의 뒤에 있는것이 대부분 후위 처리기이다.
  • 컴퓨터의 부하를 줄이는 역할을 담당한다.
• 통신 제어 처리 장치 (CCP)
  • 프로그래밍을 사용하여 통신 제어장치를 개선한다.
  • 필요에 의해서 연결시켜준다.
  • 프로그램 가능한 또는 프로그램 제어 방식의 통신 제어장치
  • CPU의 부담을 감소 시킬 수 있다.
  • CCP 가 없으면 CPU가 모든 일을 담당해야 한다.
  • 확장성이 좋다.
• 주로 T1 급을 많이 사용한다. (24채널,30 채널까지도 확장이 가능하다.)

인터페이스와 접속 규격

• 인터페이스 → 마주보다
  • 데이터 단말장치 ↔ 데이터 통신장치 간의 접속 관계를 표시한다. (어떠한 매체 간의 접속 관계를 뜻하기도 하는것같다.)
  • 연결기의 신호선 핀 배치에 따라 종류가 다르다.
  • RS-232
    • 가장 대표적이다.
    • DTE와 DCE 간의 물리적 연결과 신호 수준을 정의한다.
    • 25핀 , 9핀 연결기를 모두 지원한다.
      
      

• 접속 규격
  • DTE - DCE 인터페이스 규격은 ITU - T (Telecom) 권고에 정의되어 있다. (ITU - R → 무선)
  • V시리즈 : DTE 와 아날로그 통신회선 간의 접속 규정을 정의한다.
  • X시리즈 : DTE 와 디지털 교환망 간의 접속 규정을 정의한다.
  • I시리즈 : DTE와 종합정보통신망(ISDN) 간의 접속 규정을 정의한다.

• 기계적 → 연결기 를 정의한다. (연결기 크기 , 핀 개수 등)
• 전기적 → 형식을 알려준다. (신호 전압 , 전압 변동, 잡음 정도 등)
• 기능적 → 데이터 제어, 타이밍, 접지 등 수행 기능 규정
• 절차적 → 데이터를 전송하기 위한 사건이 일어나는 순서를 규정한다.

 

정보전송 시스템의 소프트웨어

• 소프트웨어
  • 하드웨어의 전체 동작을 지시하고 제어하는 모든 프로그램
  • 하드웨어를 지시하고 통제하여 결과를 얻도록 하는 명령의 집합이다.
  • 시스템 소프트웨어와 응용 소프트웨어로 분류된다.
• 시스템 소프트웨어
  • 컴파일러 → 기계어로 번역해준다.
  • 인터프리터 → ****코드를 한 줄씩 읽어 내려가며 실행하는 프로그램 (베이직 / 파이썬)
  • 운영체제
  • 언어 번역 프로그램
• 응용 소프트웨어
  • 고급 프로그래밍 언어를 주로 사용한다.
• 통신 소프트웨어
  • 컴퓨터 상호 간에 접속하여 정보를 교환할 수 있게 하는 소프트웨어 프로그램의 총칭이다.
  • 월드 와이드 웹 브라우저 소프트웨어, 단말 대행 소프트웨어 등

• 세부적인 구조를 몰라도 통신 프로그램에 동작 지시가 가능하다.

통신 제어장치는 통신 기능을 보강하는 전위처리기, 부하를 줄여주는 후위처리기, 장치를 개선해주는 통신 제어 처리장치 정도가 있다.

RS 232→ 대표적인 인터페이스

정보 전송 소프트웨어엔 시스템 소프트웨어, 응용 소프트웨어, 통신 소프트웨어가 있다.

컴퓨터 (정보처리) 시스템

• 컴퓨터
  • 하드웨어와 소프트웨어로 구분된다.
  • 사용자는 응용 소프트웨어를 사용한다.
• 컴퓨터의 세대별 구분
  • 1세대 컴퓨터
    • 진공관 , 릴레이
    • 논리 소자 역할을 했다. (0 과 1을 표현하는데에 활용되었다.)
    • 1946 ~ 1959
  • 2세대 컴퓨터
    • 트랜지스터
    • 신호를 증폭시키는 역할을 했다. (0의 신호를 증폭시켜서 1을 만드는 행위 등)
    • 1959 ~ 1964
  • 3세대 컴퓨터
    • 반도체를 만나며 집적회로가 되었다. (작아짐)
    • 1965 ~ 1974
  • 4세대 컴퓨터
    • LSI
    • 1975 ~ 1984
  • 5세대 컴퓨터
    • VLSI (초고밀도 집적회로)
    • 1985 ~ 현재
• 컴퓨터의 분류
  • 디지털 컴퓨터
    • 모든 데이터를 값으로 수치화하여 사용하는 계수형 자료를 취급하는 컴퓨터를 의미한다.
    • 일반적인 컴퓨터 → 디지털 컴퓨터
  • 아날로그 컴퓨터
    • 물리량을 입력으로 받아들여서 처리
  • 하이브리드 컴퓨터
    • 디지털 컴퓨터 + 아날로그 컴퓨터
    • 모든 자료에 대해서 처리가 가능하다.
    • 결과도 아날로그와 디지털로 표현할 수 있다.

• 사용 목적에 따른 분류
  • 범용
    • 일반적인 모든 업무에 사용되는 컴퓨터
  • 전용
    • 특수 목적에만 사용되는 컴퓨터
• 처리 성능에 따른 분류
  • 컴퓨터의 모든 자원을 고려하여 분류
  • 마이크로 컴퓨터 / 미니 컴퓨터 / 메인 프레임 컴퓨터 / 초대형 컴퓨터 등
    • 현재는 기술이 발전하여 처리 성능의 구분이 모호해지고 있는 실정이다.

컴퓨터는 데이터를 수치화 하여 계수형 자료를 취급하는 디지털 컴퓨터와, 물리량을 입력으로 받아들여서 처리하는 아날로그 컴퓨터 로 분류된다

컴퓨터 하드웨어 구성과 기능

• 중앙처리장치
  • 연산 장치 , 제어 장치 구성
    • 연산 장치
      • 프로그램에 따라 계산을 처리하는 산술 연산과 비교 / 판단을 처리하는 논리 연산을 실행한다.
      • 말그대로 연산을 한다.
    • 제어 장치
      • 컴퓨터의 각 장치에 작업을 처리하는 순서를 지시한다.
      • 주 기억장치 → 실행명령 해석 → 제어 신호 생성
      • 시스템 전체에서 정확하게 수행되도록 통제한다.
      • 말그대로 제어를 한다.
• 하드웨어 구성과 기능
  • 주기억장치
    • 수행 중인 프로그램과 필요한 데이터를 저장한다.
    • 용량에 제한이 있다.
      • 롬
        • 읽기만 가능한 비휘발성기억 소자
      • 램
        • 읽기와 쓰기가 모두 가능한 휘발성 기억 소자
  • 보조기억장치
    • 하드디스크
      • 알루미늄 또는 플라스틱 판의 표면에 자기 물질을 얇게 입힌 것
    • CD / DVD
      • 레이저 광선을 투사하여 반사되는 빛을 읽어 자료를 해독한 후 처리하는 방식 사용
      • 컴퓨터의 정보 저장매체로 발전했다.
    • USB
      • 컴퓨터 ↔ 주변기기 연결하는데 사용되는 입출력 장치
  • 입출력 장치
    • 입력 장치
      • 컴퓨터가 처리하는 명령이나 데이터를 컴퓨터 내부로 읽어들이는 역할
    • 출력 장치
      • 프로그램 순서에 따라 실행을 마친 후 처리 결과를 사용자에게 보여주는 장치

컴퓨터는 중앙처리장치와 부가적인 하드웨어로 구성된다.

중앙처리장치는 산술연산과 논리연산을 수행하는 연산장치와 제어를 담당하는 제어장치로 구성되어있다.

부울 대수의 개념과 연산 **

• 부울 대수
  • 하나의 명제가 참 (1) 또는 거짓 (0) 인가를 판단하는데 사용되는 수학적인 방법
    • AND (*) OR (+) NOT (’)
    • 참과 거짓으로만 생각하면 된다.

• 논리회로 개념과 연산
  • 논리회로
    • 디지털 정보 입력을 디지털 신호 0,1로 출력한다.
    • 기본 게이트 AND, OR , NOT 게이트를 조합하여 구성한다.
    • 범용 게이트 NAND, NOR 게이트는 트랜지스터로 제조한다.
  • 조합 논리회로
    • 8개의 논리 게이트의 조합으로 이루어진 회로이다.
      • 0과 1의 조합에 의해 출력이 결정된다. (과거의 값을 갖고있지 않다.)
  • 순차 논리회로
    • 저장 능력이 있는 플립플롭과 게이트를 서로 연결하여 구성된다. (과거의 값을 갖고있다.)
  • 플립플롭
    • 1비트를 저장한다. ( 두가지 상태로만 변하는 전자회로이다. )
  • 레지스터
    • 여러개의 플립플롭의 묶음 (비트의 묶음) ,

기본 논리회로와 논리 게이트

 

• 일반적으로 2개의 입력이 기본으로 들어간다.
• AND → 작은 수가 결정 논리곱
• OR → 큰 수가 결정 논리 합
• NOT → 반대 (출력이 2개가 나올 수 있음) 논리 부정

 

 

부울대수는 0과 1로 참 또는 거짓을 판단하는 이산수학의 한 분야이다.

AND → * , OR → + , NOT→ 반대

XOR → 같으면 0 다르면 1 , XNOR → 같으면 1 다르면 0

NAND , NOR → AND ,OR 과 반대

각각의 게이트는 하나로 보이지만 더 많을 수 있다.

개인용 컴퓨터와 CPU

• 4비트 → 8비트 → 16비트 → 32비트
• CPU의 분류
  • CISC
    • 명령 복합형 프로세서
      • 연산용 명령어를 수백 개 탑재하고 있는 마이크로 프로세서
      • 명령어 개수 증가에 따라서 구조가 복잡하고 빠른 작동의 프로세서 제작이 어렵다.
  • RISC
    • 소수의 주소 기법을 사용한다.
    • 길이가 일정하고 한개의 클록 사이클로 처리된다.
    • 명령 축약형 프로세서
  • 플린 분류
    • 컴퓨터 시스템을 구조적 특징에 따라 분류하는 방식 중에서 가장 널리 사용된다.

컴퓨터의 데이터 표현

• 10진수의 데이터를 입력받는다.
• 입력 받은 10진수를 2진수로 변환하여 계산 / 분석한다.
• 처리된 2진수의 결과를 10진수의 정보로 출력한다.
• 논리회로로 표현 할 수 있는 2진수로 표현된다.
• 10진수를 2진수(혹은 n진수) 로 변환하는 법
  • 10진수 → 정수부분 / 소수부분 으로 나눈다.
  • 정수 부분을 2로 인수분해 한다. ( n진수일 경우엔 n으로 ) 인수분해
  • 나머지를 순서대로 읽는다.

 

 

• 자료의 표현
  • ASCII 코드
    • 통신목적으로 제작되었다.
    • 7비트로 구성되어 128개의 문자를 표현한다.
    • 현재는 1비트를 추가해 8비트로 확장된 ASCII 코드도 많이쓰인다.
  • EBCDIC 코드
    • 최대 256 가지의 정보를 나타낼 수 있다.
    • IBM 에서 제작되었으며 모든 IBM 장비에 사용된다.
  • 2진화 10진 코드
    • 6비트 BCD 코드라고 한다.
    • 숫자 / 영문자 / 특수문자 를 코드화 햇다.
  • 유니코드
    • 텍스트나 스크립트 문자에 대해 바이너리 코드를 확립하기 위한 것
    • 2바이트 코드의 형식을 갖고있다. 조합형 코드
    • 아래한글이 나오면서 조합형 문자를 쓰게 되었다. (한글)
  • 논리자료와 포인터 자료의 표현 방식
    • 논리자료 → 부울식 (참과 거짓)
    • 포인터자료 → 주소를 직접 액세스 할것이냐, 간접적으로 액세스 할것이냐
      • 일반적으로 링크라고 불린다.
  • 정수의 표현 방식
    • 비 부호 방식
      • 음수 표현이 불가능 하다.
    • 부호 절댓값 방식
      • 앞자리가 0이면 양, 1이면 음
      • 음수 표현이 가능하다.
    • 1의 보수 방식
      • 절댓값에 대한 방식과 같으나 음수 표시가 다르다.
      • 1의 보수이기 때문에 0이면 1로, 1이면 0으로 바꿔준다.
      • 부호 절댓값과 동일하게 -0 같은 형식이 나온다.
    • 2의 보수 방식
      • 0의 자리를 찾을 수 있다.
      • 다른 값에 비해서 한자릿수가 더 크다.
  • 실수의 표현 방식
    • 부동 소수점 방식
      • 임의의 수를 가수부분과 지수부분으로 나누어 컴퓨터의 기억공간에 저장한다.