1강. 컴퓨터와 자료 (1)

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학습개요

『컴퓨터과학개론』과목의 첫 번째 강의로서, 컴퓨터과학의 주요 분야에 대한 본격적인 학습에 앞서 기본적인 몇 가지의 개념을 중심으로 살펴본다. 우선, 컴퓨터 그리고 컴퓨터과학이라는 것이 무엇인지를 살펴보고, 완전한 컴퓨터 시스템을 구성하는 요소에 대해서 학습한다.

학습목표

  1. 컴퓨터의 정의와 특징을 이해하고 설명할 수 있다.
  2. 다양한 관점에서의 컴퓨터과학에 대한 정의를 이해하고 설명할 수 있다.
  3. 하나의 완전한 컴퓨터 시스템의 구성요소를 이해하고 설명할 수 있다.

연습문제

  1. 컴퓨터를 데이터 처리기라는 관점으로 정의하려고 한다. 이때 처리 가능한 작업의 유형과 연산의 집합을 결정하는 것은 무엇인가?
    1. 프로그램
    2. 데이터
    3. 입출력
    4. 정보
      정답 : 1

      ❒ 컴퓨터 → 프로그램이 가능한 데이터 처리기(programmable data processor)

      • 데이터 처리기의 기본 기능 : 데이터의 입력(input) → 처리(process) → 결과 출력(output)
      • 프로그램은 컴퓨터에서 처리 가능한 작업의 유형과 연산의 집합을 결정하며, 이를 통해 컴퓨터는 다양한 형태의 작업을 처리할 수 있는 범용의 기계가 된다.
  2. 컴퓨터과학은 데이터 처리 관점에 필요한 다음과 같은 4가지 요소를 통해서 정의할 수 있다. 빈칸에 들어갈 내용으로 적절하지 못한 것은?- 컴퓨터과학은 (  ), (  ), (  ), (  ) 분야의 연구를 통해 효율적인 자료 처리를 위한 제반 기술과 방법을 제공한다.
    1. 정보
    2. 데이터
    3. 프로그램
    4. 알고리즘
      정답 : 1

      ❒ 다양한 관점에서의 컴퓨터과학의 정의

      • 데이터의 획득, 표현, 처리, 저장, 통신, 접근을 위한 방법들의 실행 가능성, 구조화, 표현, 기계화에 관련된 내용을 다루는 학문 분야
      • 컴퓨터, 데이터, 프로그램, 알고리즘 분야의 연구를 통해 효율적인 자료 처리를 위한 제반 기술과 방법들을 제공하기 위한 학문
      • 알고리즘과 관련된 이슈를 다루는 학문 → 컴퓨터과학의 모든 관련 분야를 “알고리즘” 중심으로 이해 가능
      • 컴퓨터를 활용한 문제 해결에 대한 학문
  3. 하나의 완전한 컴퓨터 시스템을 구성하는 4가지 요소로서 거리가 먼 것은?
    1. 사용자
    2. 인터넷
    3. 소프트웨어
    4. 데이터
      정답 : 2

      완전한 컴퓨터 시스템을 구성하는 4가지 요소 → 하드웨어, 소프트웨어, 데이터, 사용자
  4. 폰 노이만 모델과 관련된 설명 중 올바르지 못한 것은?
    1. 컴퓨터의 내부 구조와 처리 과정을 정의한 모델이다.
    2. 내장 프로그램(stored-program) 방식을 제안하고 있다.
    3. 데이터와 함께 실행될 프로그램도 메모리에 저장되어야 한다.
    4. 데이터는 비트 패턴으로 저장되어야 함을 정의하고 있다.

      정답 : 4

      ❒ 폰 노이만 모델 → 컴퓨터의 내부 구조와 처리 과정을 정의한 모델

      • 4개의 서브시스템(기억장치, 산술논리연산장치, 제어장치, 입출력 장치)으로 구성
      • 기존 프로그래밍의 개념을 완전히 바꿔 놓은 주요 개념

      ▻ 내장 프로그램 → 데이터와 함께 실행될 프로그램은 메모리에 저장되어야 한다. → 데이터와 프로그램이 같은 메모리에 저장된다는 것은 같은 형식(“비트 패턴”)으로 저장된다는 의미를 내포 → 하지만 실제로 데이터가 컴퓨터에 어떻게 저장되어야 하는 지에 대해서는 정의하고 있지 않다.

      ▻ 프로그램은 명령어의 나열이다. → 기본 명령어들을 미리 정의하고, 이들의 유한개의 조합으로 원하는 프로그램을 작성할 수 있다. → 명령어들의 재사용성으로 인해 프로그래밍 작업이 간단해질 수 있다.

정리하기

  1. 컴퓨터
    • 컴퓨터 → 프로그램이 가능한 데이터 처리기  – 프로그램 → 컴퓨터가 데이터를 어떻게 처리(조작)할지를 알려주는 일련의 명령어의 집합으로,   컴퓨터에서 처리 가능한 작업의 유형과 연산의 집합을 결정  – 컴퓨터 장점(특징) → 신속, 정확, 자동, 대용량
      .
  2. 컴퓨터과학
    • 컴퓨터과학이란?
      • 데이터의 획득, 표현, 처리, 저장, 통신, 접근을 위한 방법들의 실행 가능성, 구조화, 표현, 기계화에 관련된 내용을 다루는 학문 분야
      • 컴퓨터, 데이터, 프로그램, 알고리즘 분야의 연구를 통해 효율적인 자료 처리를 위한 제반 기술과 방법들을 제공하기 위한 학문
      • 알고리즘과 관련된 이슈를 다루는 학문
      • 컴퓨터를 활용한 문제 해결에 대한 학문
    • 컴퓨터공학 vs 컴퓨터과학
      • 컴퓨터공학 → 가격 대비 성능 특성이 가장 좋은 컴퓨터 엔진을 만들기 위해 하드웨어와 소프트웨어 요소를 조립하는 방법에 중점을 둠
      • 컴퓨터과학 → 현재의 기술에 덜 의존적인 방식으로 주어진 문제에 대한 해결책이 효율적이고 실현 가능성에 보다 초점을 둠
        .
  3. 컴퓨터 시스템
    • 하나의 완전한 컴퓨터 시스템을 위한 4가지 구성요소 → 하드웨어, 소프트웨어, 데이터, 사용자
    • 하드웨어 → 기계를 구성하고 있는 모든 물리적 기계장치 및 전자장치
      • 핵심장치→ 중앙처리장치(산술논리연산장치, 제어장치), 기억장치(주기억장치, 보조기억장치), 입력장치, 출력장치
    • 소프트웨어 → 모든 프로그램을 총체적으로 표현하는 것 → 시스템 소프트웨어와 응용 소프트웨어로 구분
    • 데이터 → 컴퓨터가 처리할 대상으로 컴퓨터 내부에서 비트 패턴으로 변환되어 처리되고, 적절한 변환 과정을 다시 거쳐 출력됨
    • 사용자 → 컴퓨터가 데이터를 처리하는 전반적인 과정에 다양하고 적극적인 형태로 사람이 개입이 필요
    • 폰 노이만 모델 → 컴퓨터의 내부 구조와 처리 과정을 정의한 모델 → 모든 컴퓨터는 폰 노이만 모델에 기반을 둠
      • 4개의 서브시스템(산술논리연산장치, 제어장치, 기억장치, 입출력장치)으로 구성
      • 내장 프로그램 방식 → 데이터와 함께 실행될 프로그램은 메모리에 저장되어야 함 → 데이터와 프로그램이 같은 메모리에 저장된다는 것은 같은 형식(“비트 패턴”)으로 저장된다는 의미를 내포
      • “프로그램은 명령어의 나열” → 기본 명령어의 집합을 미리 정의하고, 이들의 유한개의 조합으로 원하는 프로그램을 구성

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