전자계산 일반

1. 전자계산기의 구성

하드웨어 (Hardware;H/W)	입력장치 : 키보드, 트랙볼, 조이스틱, 라이트 팬, 디지타이저, 마우스(GUI 환경의 필수), MICR(자기잉크 문자 판독기, 수표위조방지), OMR(광학 마크 판독기, 시험답안용), OCR(광학 문자 판독, 지로용지), 바코드 판독기
	기억장치
	산술 논리연산장치(ALU)	중앙 처리 장치(CPU)
	제어장치
	출력장치 : CRT, LCD, PDP, 프린터, 플로터
휌웨어 (Firmware;F/W)	하드웨어의 매체에 소프트웨어를 가미시킨다. 마이크로 프로그래밍에 의해 많이 사용된다. (ROM-BIOS;Read Only Memory - Basic Input Output System) = Bootstrap loader

2. 전자계산기의 세대별 발전

세대 구분	제1세대	제2세대	제3세대	제4세대	제5세대
주요 소자	진 공 관	트랜지스터	집적회로 (IC)	고밀도 집적회로 (LSI)	초고밀도 집적회로 (VLSI)
특 징	기계어 일괄처리	고급언어 실시간처리	시분할처리 MIS	분산처리 마이크로 프로세서	네트워크 인공지능(AI) 전문가 시스템

․처리 속도 : ms→μs→ns→ps→fs→as

․처리 형태에 따른 분류 : 아날로그, 디지털, 하이브리드

․집적회로 분류

SSI(10), MSI(1,000), LSI(10,000), VLSI(100,000)

3. 기억장치의 분류

구분 방식	내 용
전원 공급 유무	휘발성 메모리	RAM	주기억장치
	비휘발성 메모리	ROM, 자기코아
재충전 유무	정적 메모리	SRAM
	동적 메모리	DRAM
내용 보존 유무	파괴 메모리	기억된 내용을 일단 읽으면 기억된 내용이 지워지는 메모리(자기 코아)
	비파괴 메모리	기억된 내용을 읽고난 후에도 내용이 지워지지 않는 메모리(보조기억장치)
접근 방식	순차 기억장치 (SASD)	테이프 장치
	직접 기억장치 (DASD)	테이프 장치를 제외

속도 : CPU(레지스터)→캐시→주기억→보조기억

캐시 : CPU와 주기억 장치 사이에 존재

연관 : 내용의 일부분으로 기억 장치에 접근

가상 : 보조기억 장치의 일부를 주기억 장치처럼 사용하는 방식

(메모리 공간의 확보)

4. 보조기억장치

(1) 자기 디스크 : 직접 및 임의접근이 가능

실린더(Cylinder): 각 디스크의 같은 트랙의 모임

Seek Time : 트랙(실린더)까지 찾아가는 시간

Search Time : 섹터까지 찾아가는 시간

Access Time(접근 시간) : Seek time + Search time + 데이터 전송 시간

(2) 자기 테이프 : 순차접근만 가능

논리적 레코드= Record : 자료 처리의 단위

물리적 레코드(Block) : 한 개이상의 논리 레코드가 모여 구성

실제 입출력의 단위(논리 레코드의 모임)

블록화 인수(Blocking Factor) : 한 블록안에 수록된 논리 레코드 수

BPI(Byte Per Inch) : 1인치에 기록된 문자 수(기록밀도)

5. 소프트웨어의 구성

소프트웨어 (Software;S/W)	시스템 소프트웨어(운영체제 : OS) : 컴퓨터와 사용자간의 중간에 위치하여 중재적 역할을 수행하는 프로그램	제어프로그램 : 감시, 작업 관리, 데이터 관리
		처리프로그램 : 언어 번역, 서비스, 문제 처리
	응용 소프트웨어(Application Software) :	워드프로세서 프로그램
		자료관리 프로그램
		스프레드시트(수치 통계프로그램)
		그래픽 프로그램
		통신 프로그램

6. 기본 게이트

논리회로	기호	논리식	진리표
NOT(부정)		[eqn: Y=BAR A]	A		Y
			0		1
			1		0
AND(논리곱)		[eqn: Y=A․B]	A	B	Y
			0	0	0
			0	1	0
			1	0	0
			1	1	1
OR(논리합)		[eqn: Y=A+B]	A	B	Y
			0	0	0
			0	1	1
			1	0	1
			1	1	1
Exclusive-OR (배타적 논리합)		[eqn: Y=BAR A`․B+A․BAR B`#=A BIGOPLUS B]	A	B	Y
			0	0	0
			0	1	1
			1	0	1
			1	1	0

7. 부울대수의 기본적인 관계식

법 칙	논 리 합	논 리 곱
항등 법칙	X + 0 = X, X + 1 = 1 X + X = X, X + X' = 1	X * 0 = 0, X * 1 = X X * X = X, X * X' = 0
교환 법칙	X +Y = Y +X	X * Y = Y * X
결합 법칙	X+(Y+Z) = (X+Y)+Z	X * (Y * Z) = (X * Y) *Z
분배 법칙	X+(Y * Z) = (X +Y)*(X +Z)	X * (Y +Z) = X*Y +X*Z
드모르간 법칙	(X + Y)' = X' * Y'	(X * Y)' = X' + Y'

8. 조합논리회로와 순서논리회로

․조합논리 회로 : 입력 → 출력, 게이트

반가산기 : [eqn: S=BAR A`․B+A․BAR B`= A BIGOPLUS B]

[eqn: C=A․B]

전가산기 : 반가산기 2개와 OR회로 1개

디코더(Decoder) : 해독기, AND회로, 2진수 → 10진수

엔코더(Encoder) : 부호기, OR회로, 10진수 → 2진수

멀티플렉서(MUX) : 2n → 1

디멀티플렉서(DeMUX) : 1 → 2n

․순서논리 회로 : 입력 + 이전상태 → 출력, 게이트, 플립플롭(F/F)

RS, JK(응용범위가 가장 넗다), D, T

9. 레지스터 : CPU 내의 임시 기억장치

명 칭	기 능
번지 레지스터(MAR)	주기억장치에 접근하려는 데이터의 주소(번지)를 기억
버퍼 레지스터(MBR)	주기억장치에 있는 데이터의 출입시 항상 중간에 거치게 되는 레지스터(기억 레지스터)
명령 레지스터(IR)	현재 실행 중인 명령어를 임시로 기억
프로그램 카운터(PC)	다음에 실행할 명령어의 번지를 기억
누산기(ACC)	연산한 결과값을 임시로 기억하는 레지스터

10. 진법의 상호 변환 방법

① 일단 모두 2진수로 변환(8진수 1자리 ⇔ 2진수 3자리(421),

16진수 1자리 ⇔ 2진수 4자리(8421))

② 각 2진수 자리수만큼씩  소수점을 기준으로 정수부는 왼쪽으로,

소수부는 오른쪽으로 묶기

11. 보수 구하기

9의 보수 구하기 : 4 → 5, 87 → 12

10의 보수 구하기 :       9의 보수        +         1

12. 자료 표현 단위

Bit < Byte < Word < Field < Record < Block < File < Data Base

1 Byte = 8 Bit, 28=256

1 Word = 4 Byte

13. 수치적 자료 표현 방식

(1) 고정소수점 방식(정수) -          부호 + 숫자

고정소수점 방식	양수	음수	표현 범위
부호와 절대치	동 일	절대값	-(2k-1-1)～2k-1-1
부호와 1의 보수		1의 보수
부호와 2의 보수		2의 보수	-2k-1～2k-1-1

(2) 부동소수점 방식(실수) - 부호 + 지수 + 가수(소수)

(3) 10진 데이터 표현 방식(정수) - 팩형식, 언팩형식

14. 비수치 자료 표현 방식

(1) 기본 코드

종 류	구 성	비 고
BCD	6 bit(존2+숫자4)	가장 기본 코드, 26=64가지
ASCII	7 bit(존3+숫자4)	데이터 통신에 주로 사용, 27=128가지
EBCDIC	8 bit(존4+숫자4)	확장된 BCD코드, 28=256가지

(2) 가중치 코드 : 자리별로 가중치(무게)가 있는 코드

- 8421 코드, 2421 코드

(3) 비가중치 코드 : 자리별로 가중치가 없는 코드

- 3초과 코드, 그레이 코드

(4) 해밍 코드 : 에러 검출 및 교정까지도 가능한 코드

(5) 그레이 코드 : 인접한 숫자끼리는 항상 1비트 변화만 있는 코드(코드 변환을 위해 XOR 회로 필요)=A/D 변환기

15. 인스트럭션(Instruction)의 형식

OP-code( 연산자 )	Operand( 피연산자, 주소 )

① 0-주소 형식 - 스택을 이용

② 1-주소 형식 - 누산기를 이용

③ 2-주소 형식 - 가장 일반적인 형식

④ 3-주소 형식 - 명령이 길어지고, 프로그램은 짧아진다.

16. 접근 방법에 따른 주소 지정 방식

즉시(Immediate)주소 지정=자료자신 주소 : 주소부가 실제 데이터 값

직접(Direct)주소 지정 : 번지부에 잇는 값이 실제 데이터가 기억된 메모리의 주소가 되는 방식 : 메모리 참조(1회)

간접(Indirect)주소 지정 : 번지부가 지정하는 곳에 있는 메모리의 값이 실제 데이터가 기억된 위치를 가지고 있는 방식 : 메모리 참조(2회)

계산에 의한 주소 지정 : 2개의 레지스터(베이스+인덱스)를 이용하여 계산해서 찾아가는 방식

17. 채널(channel)

: I/O 장치와 주기억장치 사이에 위치하여 입출력만을 전담해서 처리 전담기

① 셀렉터(선택) 채널(selector channel) : 한 번에 하나의 입출력 장치와 고속으로 제어(블록단위 전송)

② 멀티플렉서 채널(multiplexer channel) : 동시에 여러 개의 입출력 장치를 비교적 저속으로 제어(문자단위 전송)

③ 블록(block) 멀티플렉서 채널 : 블록 단위

18. 제어신호 및 제어방식

․메이져 스테이트(Major state)

인출 사이클(Fetch) : 주기억 장치로부터 명령어 읽기

간접 사이클(Indirect) : 간접번지 모드일 경우

실행 사이클(Execute) : 연산을 실행하는 주기

인터럽트 사이클(Interrupt) : 오류 신호 발생시

․명령 사이클(Instruction) : 하나의 명령을 실행하기 위해 필요한 주기

19. 인터럽트(Interrupt)

․하드웨어적 인터럽트 : 정전, 기계 착오, 외부(타이머, 외부신호), 입출력

․소프트웨어적 인터럽트 : 프로그램 오류(0으로 나누기, 무한루프), SVC(감시 프로그램 호출)