[KEDUIT] 클라우드 컴퓨팅과 보안솔루션을 활용한 DC 엔지니어 양성교육 - Day2
1. 서론
오늘은 교육과정 2일차로 네트워크, 디지털논리회로, 하드웨어 총 3가지 과목에 대하여 배웠다. 이에 대한 내용을 정리하며 복습해보려고 한다.
2. 본론
1. 네트워크
1. 통신의 3대요소
통신의 3대 요소는 위의 그림과 같이 정보원(Source), 전송매체(Transmission Media), 수신체(Destination)가 있다. 전송매체를 통해 전달하는 내용이 서로 이해되어야 하기 때문에 ‘Coding(Encoding, Decoding)’이 필요하며, 이러한 내용을 전달하는데 있어 발생하는 간섭 현상을 ‘Noise’라고 한다.
2. 주파수와 변조&복조
전파는 전자기파의 일종이다. 그리고 이러한 전파는 파장에 따라 저주파, 고주파 등으로 나뉘며 고주파는 저주파에 비해 상대적으로 먼 거리를 이동할 수 있다. 따라서 전파의 송신 거리를 늘리기 위해 변조와 복조 과정이 필요하다.
변조(Modulation)란 오리지널 신호(디지털 or 아날로그 신호)를 아날로그 신호로 변환하는 과정이며 이는 오리지널 신호를 캐리어 신호에 싣는 과정이라고 표현할 수 있다. 그리고 이를 다시 오리지널 신호로 변환하는 과정을 복조(Demodulation)라고 하며 이는 포락(Envelope)신호의 점을 잇는 방식이다.
<포락신호, 한국소음진동공학회>
2. 디지털 논리회로
1. 집적 회로
집적회로(Integrated Circuit)는 많은 전자회로 소자가 하나의 기판 위 또는 기판 자체에 분리 불가능한 상태로 결합되어 있는 초소형 구조의 복합적 전자소자 또는 시스템을 뜻한다. 집적회로는 집적도에 따라 아래와 같이 분류할 수 있다.
- SSI (Small Scale IC)
- MSI (Medium Scale IC)
- LSI (Large Scale IC)
- VLSI (Very Large Scale IC)
- ULSI (Ultra Large Scale IC)
또한 집적회로는 제조기술에 따라 분류할 수 있는데, 이 중 논리 계열(Logic Family)의 종류와 주요 평가 기준은 아래와 같다.
- 논리 계열
1. TTL (Transistor-Transistor Logic)
2. ECL (Emitter-Coupled Logic)
3. MOS (Metal-Oxide Semiconductor)
4. CMOS (Complementary MOS)
- 주요 평가 기준
1. 팬-아웃 (fan-out)
2. 전력 소모 (power dissipation)
3. 전파 지연 시간 (propagation time)
4. 잡음 여유 (noise margin)
2. 진법
로마숫자는 대표적인 비가중치 수 표현 방식이다. 그리고 진법은 가중치 수 표현이다. n진법이란 0부터 n개의 숫자를 사용하여 수를 표현하는 방법이다. 예를들어 2진법은 ‘0’과’1’ 2개의 숫자로 수를 표현한다.
사람은 보통 10진수를 사용한다. 이에 따라 최초의 컴퓨터 애니악(ENIAC)은 사람에게 익숙한 10진법을 사용하도록 설계되었지만, 전압을 10단계로 나누어 처리하려고 하니 전기회로의 전압이 불안정했다. 이후에 개발된 에드박 (EDVAC)에서는 2진법을 사용하였는데 매우 안정적인 결과가 나타났으며, 이후 개발된 컴퓨터부터는 2진 체계로 설계되었다. 그리고 현재 프로그래밍에서는 2, 8, 10, 16진법이 주로 사용된다.
3. 하드웨어
1. 컴퓨터 시스템의 구성과 기능
위의 그림에서 볼 수 있듯이 컴퓨터 시스템은 크게 사용자와 하드웨어, 운영체제, 시스템소프트웨어, 응용소프트웨어로 이루어진다. 또한 하드웨어는 입력매체, 입력장치, 처리장치, 출력장치로 이루어져 있으며 소프트웨어는 시스템소프트웨어(eg. Windows, Unix, Linux, Xenix 등)와 응용소프트웨어(일괄형, 고객주문형)로 나누어진다.
컴퓨터시스템의 기본 기능으로는 산술연산, 논리연산, 입출력이 있다. 주기억장치에는 산술논리장치인 ALU(Arithmetic and Logical Unit)이 들어가있다. 그리고 주기억장치에 시스템에서 일어나야할 동작을 명시한 명령어인 컴퓨터프로그램이 실행된다.
2. 컴퓨터산업의 발전과정
전자식 계산기가 발명되기 전 계산도구로는 아래와 같은 것들이 있었다.
중국의 주판 -> 네피어의 네피어 봉 -> 파스칼의 가산기 -> 라이프니츠의 승제산기 -> 배비지의 차분기관 -> 배비지의 해석기계(최초로 주기억장치 개념 도입) -> 홀러리스의 천공카드시스템
그 후 1939년 최초의 진공관 컴퓨터인 ABC의 등장으로 전자식 컴퓨터의 시대가 시작된다. 그리고 그 세대는 아래와 같이 나눌 수 있다.
- 제1세대(1946 - 57) : 진공관시대 (ABC -> ENIAC -> EDSAC(전자식 x) -> EDVAC -> UNIVACⅠ(최초의 상업용 컴퓨터))
# 1945년 폰 노이만에 의해 컴퓨터 명령어를 주기억장치에 저장하기 위한 내장 프로그래밍 개념이 제안 되었으나, 1949년 EDSAC에 최초로 적용되었고 그 후 폰 노이만이 본인의 내장 프로그래밍 개념이 들어간 EDVAC을 완성하였다.
- 제2세대(1958 - 64) : 트랜지스터시대 (TRADIC, UNIVACⅡ 등)
- 제3세대(1964 - 71) : 집적회로시대(IBM 시스템/360 등)
- 제4세대(1972 - ) : 고밀도 및 초고밀도 집적회로 세대(개인용컴퓨터, 슈퍼컴퓨터 등)
3. 마이크로 프로세서
1971년 인텔에서 최초로 4비트인 4004이 개발되었다. 이때 x비트 cpu라는 이름에서 x비트는 외부 버스의 수를 나타낸다. 그리고 2005년 이전까지 내부버스 32, 외부버스 64까지 증가하다 이후 내,외부 버스 수 모두 64개에서 더이상 발전하지 못하고 cpu를 여러개 붙이는 방식으로 발전하고 있다.
클럭이란 1초에 처리하는 횟수를 의미하며 단위로는 헤르츠를 사용한다. 즉, 1헤르츠는 1초에 0 또는 1(1bit) 신호를 한번 실행하는 것이다. FSB(Front-Side Bus)와 클럭을 곱하면 초당 처리할 수 있는 데이터 총량을 알 수 있다.
3. 결론
포스팅하는 과정을 통해 수업에서 배웠지만 기억이 잘 나지 않는 것들이나 부족한 부분에 대하여 더욱 깊게 배워볼 수 있었다. 좋은 엔지니어가 되기 위한 베이스라고 강조하신만큼 꾸준한 복습을 통해 체득해야겠다.
4. 참고자료
Ⅰ. 문웅호, 정보통신망
Ⅱ. 문웅호, 디지털논리회로
Ⅲ. 문웅호, 컴퓨터 하드웨어
클라우드 엔지니어를 꿈꾸며 공부를 시작한 초보 엔지니어입니다. 틀린점 또는 조언해주실 부분이 있으시면 친절하게 댓글 부탁드립니다. 방문해 주셔서 감사합니다 :)
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