제10장...

학습목표

경영정보처리론/안연식

제10장컴퓨터 하드웨어와 소프트웨어

하드웨어와 소프트웨어의 발전 과정 및 종류에 대하여 설명한다.

하드웨어의 구성요소 및 운영원리를 파악한다.

소프트웨어의 발전 과정 및 종류에 대하여 설명한다.

클라우드 컴퓨팅의 발전 과정 및 종류에 대하여 설명한다.

프로그래밍 언어의 발전 과정을 설명한다.

목 차 _ 제10장

10-1 컴퓨터 하드웨어

10-2 소프트웨어와 프로그래밍 언어

10-3 차세대 컴퓨팅


정보 시스템 환경 (제도, 규정, 조직)

IT P

rovid

er

Applications

Business Processes

경영목표 및 전략

UserDBMS

System S/WComputer H/W

Network


주판 시대에서 디지털컴퓨터 시대로...동양권의 유일한 아날로그

계산기였던 주판


컴퓨터 하드웨어의 발전 과정


초기의 계산 장치

– 최초 주판 → 1642년 파스칼의 톱니방식 계산기계 → 1690년 라이프니쯔의 계산기 → 1822년 베비지의 차분기관(해석기관) → 19세기 후반 홀러리스의 기계



<그림 10-3> 라이프니쯔의 계산기

<그림 10-4> 차분기관

<그림 10-5> 해석기관

<그림 10-6> 홀러리스의 기계

<그림 10-7> 천공카드


세계 첫 디지털컴퓨터인 에니액(ENIAC)

<그림 10-1> 주판 <그림 10-2> 최초의 기계식 계산기


초기의 컴퓨터

– 1942년 ABC → 1944년 MARK I → 1946년 ENIAC → 1946년 EDVAC → 1951년UNIVAC I

– 1947년 벨 연구소에서 트랜지스터 개발로 ‘컴퓨팅의 제 2세대’ 개막



<그림 10-8> ABC <그림 10-9> MARK Ⅰ<그림 10-10> ENIAC

<그림 10-11> EDVAC <그림 10-12> UNIVAC


마이크로컴퓨터의 개발

– 컴퓨터의 급격한 발전은 1970년대 마이크로컴퓨터의 개발 때문임

– 1971년 Intel 4004 마이크로 프로세서 칩 → 1974년 Intel 8080 마이크로 프로세서 칩 출시

– 1975년 마이크로컴퓨터인 Altair 8800, IBM 5100 출시

– 1977년 잡스와 워즈니악, 애플 컴퓨터 사 설립

– 1982년 IBM은 PC(Personal Computer)의 단어로 개인용 컴퓨터 소개



<그림 10-13> Intel 4004<그림 10-14> Altair 8800 <그림 10-15> Apple Ⅱ


컴퓨터 하드웨어의 세대별 특징

– 1세대: 진공관 시스템(1951~1958)

• 데이터의 저장과 처리에 진공관을 사용함

• 기계어를 사용하여 작성하였기 때문에 규모가 크고, 속도가 느리며, 불안정함

– 2세대: 트랜지스터 시스템(1958~1964)

• 1세대 진공관이 트랜지스터로 대체되었음

• 크기가 작고, 사용이 쉽고 가격이 저렴함. 자기코어 형태의 자기테이프, 종이카드가 사용됨



<그림 10-16> 진공관 <그림 10-17> 트랜지스터Ⅰ



– 3세대: 직접회로(1964~1971)

• 실리콘 집에 광화학적 흠을 낸 트랜지스터들을 포함한 직접회로가 개발됨

• 빠른 속도 뿐만 아니라 기기의 소형화가 가능해 짐

• 디지털사의 PDP-1, IBM의 시스템/360 등

– 4세대: 초고밀도 직접회로(1971~현재)

• 고밀도 집적회로와 초고밀도 집적회로의 세대임

• 초고밀도 직접회로는 트랜지스터를 수집만 개에서 수백만 개 포함하고 있는 칩임



<그림 10-18> 집적회로 <그림 10-19> IBM System/360



– 제5세대

• 제4대까지는 주로 하드웨어적인 발전만이 이어져 왔으나, 5세대에는 상대적으로 소프트웨어의 비약적인 발전이 이루어짐

• 인간이 가지고 있는 생각을 컴퓨터에 적용하는 인공지능의 특성을 갖게 될 것임



<표 10-1> 하드웨어 세대


규모와 성능에 따른 분류

– 슈퍼컴퓨터: 초고속으로 복잡한 연산을 수행할 수 있는 능력을 가진 고성능 컴퓨터

– 메인프레임 컴퓨터: 데이터 처리가 중앙 집중화되어 있으며, 대량 데이터를 신속히 처리

– 서버컴퓨터: 어떠한 특화된 임무를 수행하기 위하여 설정된 컴퓨터

– 마이크로컴퓨터: 가장 작고, 가격이 저렴한 범주의 컴퓨터

– 그 외 데스크탑, 일체형 데스크탑, 이동식 컴퓨터, 태블릿 PC 등이 있음


컴퓨터 하드웨어의 분류

<그림 10-20> CRAY 2<그림 10-21> 메인프레임 컴퓨터



컴퓨터 하드웨어의 분류


IT기반구조의 활용추이

메인 프레임과 미니컴퓨터기반구조: 1960년대 초반~현재

독립적 개인 PC 기반구조: 1980년대 초반~현재

클라이언트-서버기반구조: 1980년대 중반~현재

인터넷중심의 기반구조: 1990년대 초반~현재

메인 프레임과 같은 오래된 기반 구조도 현재까지 사용되는 경우가 많이 있으며, 이를 래거시 시스템이라고 부른다.


• 메인 프레임

– 중앙 집중 처리

– 수백 개의 원격 터미널에 연결 후 공유

– 시분할 처리방식과 다중작업 방식이 필요

– 대기업, 은행 등에서 주로 이용

– 예: IBM 360 시리즈 (1965 년 출시)

• 미니 컴퓨터

– 중앙 집중 처리

– 수십 개의 원격 터미널에 연결 후 공유

– 가격이 비싸고 사용하기 어려운 메인 프레임의 단점을 규모를 줄여서 보완

– 중소규모의 기업에서 주로 이용

– 예: DEC VAX, IBM AS/400


An HP Laptop’s Path to Market



하드웨어의 구성요소 및 운영원리


하드웨어의 구성요소 및 운용원리



<그림 10-22> 컴퓨터시스템의 하드웨어 구성요소


중앙처리장치

– 컴퓨터의 두뇌라고 할 수 있으며 트랜지스터들이 내장된 실리콘칩으로 마이크로프로세서라고 불림

– 가장 중요한 구성요소는 프로세서이며, 산술논리연산 장치, 제어 장치, 주기억장치로 구성


<그림 10-23> 중앙처리장치



중앙처리장치

– 프로세서

• 산술연산을 수행하는 산술논리연산장치와 연산을 통제하는 제어장치로 구성

• 2개 이상의 다중코어: 코어 개수만큼 실제 CPU를 장착한 것과 유사한 성능

– 주기억장치: CPU를 위해 데이터와 프로그램을 저장함

– 램(RAM): 데이터를 읽고 쓰기 위한 주기억장치 또는 메모리를 의미함

– 롬(ROM): 데이터가 기록되고 나면 수정되거나 삭제될 수 없는 메모리를의미함



<그림 10-25> RAM(DDR3 SDRAM)<그림 10-24> Intel의 쿼드 코어 프로세서


무어의 법칙

– 마이크로칩 성능이 18개월마다 2배씩 증가


<그림 10-26> 트랜지스터 수의 증가



황의 법칙

– 반도체 메모리의 용량이 1년마다 2배씩 증가


<그림 10-27> 플래터당 저장밀도 증가 추세



보조기억장치

– 자기디스크

• 플로피 디스크(1.44MB), 하드디스크. 최근에는 USB 플래쉬 드라이브가 쓰임

• 전송방식: USB 3.0, Thunderbolt

– 광디스크

• 광학저장기술이 집약된 디스크로 오염이나 성능 및 품질저하에 덜 민감함

• 첨단 광디스크는 블루레이 디스크로 25GB ~ 50GB의 대용량 저장 가능

• 종류: CD-ROM, CD-RW, DVD, HD-DVD, Blu-ray 등




입력장치

– 가장 대표적인 입력장치는 키보드이며, 입력방식에 따라 유형이 다양함


<표 10-2> 대표적인 입력장치



바코드 스캐너POS

거래처리시스템

UPC

정보보고시스템

고객영수증

예외보고서UPC 가격

UPC 및수량

품목, 수량, 날짜,

시간, 가격수량,

날짜,

시간

POS(Point Of Sale) 거래처리시스템

품목DB

매출DB

재고DB

<판매시점 터미널의 위치>


출력장치

– 모니터

• 입력과 출력을 동시에 확인할 수 있는 장치로 소프트카피의 형태로보여줌

• 종류: 브라운관 기술의 CRT 모니터, 액정기술의 LCD 모니터

– 프린터

• 컴퓨터 출력물을 하드카프로 만들어내는데 사용됨

• 종류: 레이저 프린터, 열프린터, 잉크젯 프린터

• 레이저 프린터는 레이저빔이 닿은 부분에만 토너를 정착시키는 방식임

• 열프린터는 감열지에 고열로 패턴을 만들어 태우는 방식임

• 잉크젯 프린터는 종이 위에 미세한 점을 분사하는 방식임

– 음성출력: 컴퓨터가 언어와 음성으로 출력데이터나 정보를 구사하는 것을 의미함





소프트웨어


운영체제

– 운영체제는 CPU, 주변기기, 주기억장치, 보조기억장치 등의 컴퓨터 자원을 관리하고 통제하는 프로그램의 집합을 의미

– 지금의 대부분 운영체제는 그래픽 유저 인터페이스(GUI)를 기반으로 함

– 대표적인 PC 운영체제로는 윈도우, OSX, UNIX, LINUX 등이 있음


시스템 소프트웨어

<표 10-3> 다양한 유형의 운영체제


• 윈도우즈임베디드 오토모티브 7– 자동차용 인포테인먼트(infotainment) 운영체제(OS)


• 정의

– 임베디드(embedded)의의미

• 사전적의미: "~에심어지다", "~에파묻히다"

• 특정장치나기계에 '내장(內臟 )된다'는 의미

– 특정장치나기계속에내장되어장치나기계를고성능으로동작시키

기위해 H/W와 S/W를조합시킨첨단전자제어시스템

기계식, 전자식 키

- 단순 개폐 기능- 3~10만원 대

임베디드식(지문인식, 출입통제시스템)

- 출입정보저장, 처리, 조회기능- 30~수백만원 대

임베디드 소프트웨어

http://www.keynara.com/frontstore/Item/item_zoom.asp?item_num=292120&catalog_num=&mart_id=websens&level=&mother_catalog_num=52819

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2001년세계마이크로프로세서 생산량

47억3천만개중 97%가컴퓨터이외의

기기에사용 (출처: 데이터퀘스트 2002, ESP 1999)저전력화

고신뢰성

멀티미디어지원

네트워크지원

경량화최적화

마이크로프로세서

스마트 서비스

멀티미디어메세징

무선인터넷

무선 게임 VODLBS

M-커머스

영상전화임베디드 S/W

임베디드 S/W

Embedded S/W makes things Smart !


시스템 유틸리티

– 컴퓨터 사용자, 연산, 관리 등을 지원하는 프로그램을 의미함

– 운영체제는 다양한 형태의 유틸리티를 포함하고 있으며 컴퓨터 활용을 위한 필수적 기능

– 예) 디스크 오류 검사, 속도 최적화 유틸리티

– 언어처리기

• 프로그램 언어는 컴퓨터가 이해할 수 있는 기계어로 변환시켜 주는 과정이필요함

• 이러한 역할을 하는 것이 언어처리기이며, 컴파일러나 번역기가 이에 해당함


시스템 유틸리티

<그림 10-32> 하드웨어와 소프트웨어 사이의 구조


스프레드시트

– 전통적인 재무, 회계 연산 등과 같은 작업을 컴퓨터 모니터 상에서 자동화 시킴

– 각 좌표상의 셀에 숫자나 문자를 입력해 수리적 함수 및 공식을 통하여 계산 가능

– 계산된 데이터를 선이나 막대그래프, 파이차트 같은 형태로 나타냄

– 예) Microsoft Excel, Apple Numbers 등


응용 소프트웨어

<그림 10-33> 마이크로소프트사의 엑셀 스프레드시트의 화면


워드프로세서

– 문서 작성에 사용되며 글꼴의 모양, 색깔과 크기, 표, 그림까지 다양한 형식의 문서 편집가능

– 그래픽, 이미지, 사운드, 동영상 포함 가능, HTML 편집 기능까지 추가됨

– 예) 한글, Microsoft Word, Apple iPage 등



<그림 10-34> 한글 워드프로세서의 화면


데이터관리 소프트웨어

– 데이터관리시스템(Database Management System, DBMS)

• 데이터 관리 소프트웨어를 통하여 쉽게 데이터를 조작함으로서 ,데이터관리의 효율성과 데이터 가공업무의 유연성을 확보할 수 있음

• 예) Oracle, Infomix, Sybase, IBM DB2, Microsoft SQL Server, Microsoft Access 등

– 개인정보 관리시스템(Personal Information Management System, PIMS)

• 개인의 데이터를 효율적으로 관리하는데 사용되는 패키지

• 예) Organizer, Sidekick, Quicken, Microsoft Money 등




그래픽 소프트웨어

– 프리젠테이션 그래픽 소프트웨어

• 효과적인 회의나 발표를 목적으로 또는 워드프로세서나 스프레드시트에서 작성할 수 없는 그림 등이 포함된 보고서 등을 작성하기 위한 목적으로 이용됨

• 예) Microsoft Powerpoint, Apple Keynote, Prezi 등

– 캐드 소프트웨어

• 생산제품의 설계에 주로 사용됨

– 캠 소프트웨어

• 생산장비를 제어하기 위하여 사용됨

– 컴퓨터 통합생산 소프트웨어

• 자동화 생산설비 및 기기에 내장됨

– 개인용 웹 그래픽 소프트웨어

• 예) Adobe Photoshop, Jasc Paintshop Pro, Microsoft Photo Editor

– 동영상 파일의 제작과 편집 소프트웨어

• 예) Windows Movie Maker, Apple iMovie, Final Cut Pro, PowerDirector




통신 소프트웨어

– 원격지 간의 터미널 통신, 통t신장비와 통신회선의 감시, 통신망의 통신량 관리, 통신체증의 분석, 통신문제의 진단 등 통신 관련 활동을 지위, 감독함

그룹웨어

– 협업활동을 지원하기 위한 기능과 서비스로 문서작성, 논평, 정보공유, 화상회의, 일정관리, 이메일 및 네트워크 기반의 협업 지원 소프트웨어등을 포함함

서비스 지향 아키텍쳐(Service-Oriented architecture)

– 서비스 지향 개념을 기반으로 소프트웨어 시스템을 구축하고자 하는 노력을 의미함

– 기업 프로세스와 애플리케이션을 ‘서비스’라는 단위로 구성하여 비즈니스 환경의 변화를 반영하여 서비스의 연결 구성을 쉽고 빠르게 변화시켜새로운 기능을 제공함




• 서비스지향 아키텍처(Service Oriented Architecture: SOA)– 서비스란?

• 기업 비즈니스의 프로세스를 일정 단위의 서비스들로 분할

• 기능적인 의미를 지닌 소프트웨어 컴포넌트, 독립된 모듈

• 서비스 제공자는 서비스 명세를 통해 자신이 가진 서비스의 인터페이스를 공개

– 서비스가 제공하는 기능과 이를 이용하기 위해 사용자와 주고 받아야 하는 메시지의 형식 정의

– 하드웨어, 저장장치, 세부 구현 방식은 외부로 노출될 필요가 없음

• 네트워크상에서 서비스는 발견이 가능하고 동적으로 결합, 조립, 연동하여 대규모의 시스템 전체를 이룸

– 여러 시스템에서 공유할 수 있는 공통의 서비스들을 추출하여 효율성 증대

– 급변하는 비즈니스 요구에 대하여 민첩하고 유연하고(agility) 효과적으로 대응

• 플랫폼에 독립적인 다양한 서비스를 상호 운영

• 웹 서비스를 활용– 네트워크 상에서 서로 다른 종류의 컴퓨터들 간에 상호작용을 하기 위한 소프트

웨어 시스템

– 서비스 제공자가 웹 상에 자신의 서비스를 공개(출판)하고, 사용자로 하여금 쉽게 이를 검색하고 사용할 수 있는 표준 (예, SOAP, UDDI) 제공


SOA예시

• 최근 기업의 전사적관리 시스템 (ERP)은서비스 지향 아키텍처를 따르는 경우가많다.

• 특히 인터넷 기술의발전과 더불어 웹 서비스의 활용이 활발해 지면서, 이전에는한 회사의 ERP 제품을 패키지로 쓰던 형태에서 벗어나, 서로다른 회사의 개별 서비스들이 서로 동적으로 운영 될 수 있다.


프로그래밍 언어의 발전과정

– 프로그래밍 언어의 진화단계에서 각 특징에 따라 서로 구분되는 개발 단계를 세대라고 함

– 1세대, 2세대의 언어는 0과 1과 같은 코드 기록 형태이며, 3세대, 4세대는 더 간결한 형태임

– 현재 자연어로 프로그램을 작성한 뒤, 기계어로 번역되어 사용됨


프로그래밍 언어

<표 10-4> 프로그래밍 언어의 진화과정


프로그래밍 언어의 발전과정



<표 10-5> ‘변수 y에 2와 5를 더한 값을 할당하기’의 언어세대별 표현


객체지향 프로그램 언어

– 객체를 표준화시킴으로써, 하나의 큰 프로그램을 객체로 구성된 프로그램으로 만듦

– 모듈개념이 적용되며 소프트웨어가 간단하고 신속하게 조립되는 것을 가능하게함

– 또한 객체지향 프로그래밍은 코드의 재사용성을 지향하여 많은 시간과 비용을 절약시킴

– 예) C++, Visual Basic 등



<표 10-7> 고급프로그래밍 언어의 장점과 단점


웹을 위한 프로그래밍 언어

– JAVA

• 객체지향언어로 C, C++과 매우 유사하며, 인터넷과 같은 네트워크환경에서 유용함

– HTML(Hypertext Markup Language)

• 웹페이지를 만들 때 사용되는 언어로써 문자나 그래픽, 비디오, 사운드 등을 웹페이지에 나타내는 방법을 정의함

• 웹페이지 상의 객체들을 다른 웹페이지 객체와 연결시키는 기능을 함

– XML(eXtensible Markup Language)

• 데이터에 의한 표현, 처리, 저장 등 각 데이터를 사용자의 편의에 맞도록 정리하여 줌




Steve Jobs and Wozniak

• 1976, Apple I, $ 666.66– 쉬운 프로그람 언어 BASIC

사용

– 200개 생산

Apple Introduces the First Low Cost Microcomputer System

with a Video Terminal and 8K Bytes of RAM on a Single PC Card.


Grid Computing

– 인터넷 상의 분산된 시스템 자원들을 공유하여 가상의 슈퍼 컴퓨팅과 같이 사용하는 방식

Utility Computing

– 컴퓨팅 리소스를 구매하지 않고 전기등과 같이 유틸리티로 필요할 때마다 사용하는 방식

Server Based Computing

– 서버에 애플리케이션과 데이터를 두고 필요할 때마다 접속해서 사용하는방식

Network Computing

– 애플리케이션을 서버에 로드하여 로컬에서 수행하는 형태

Cloud Computing

– 언제 어디서나 편하게 컴퓨팅 자원들에 대한 네트워크 접근이 가능한 형태의 시스템

10-3 차세대 컴퓨팅

차세대 컴퓨팅


어플리케이션, 스토리지, OS, 보안등 필요한 IT 자원을 원하는 시점에 필요한 만큼만 빌려 쓰고, 자신이 사용한 만큼만 대가를 지불

핵심기술

– 그리드/분산 컴퓨팅

– 유틸리티 컴퓨팅

– 웹 서비스

– 서버 및 스토리지의 가상화

– 공개 소프트웨어

클라우드 컴퓨팅

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MS Web App 을 통해 제공되는 워드 프로그램

– 소프트웨어를 설치할 필요가 없이 웹 브라우져 상에서 모든 작업을 수행


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구글웹기반 서비스: 구글문서도구


자원의 공유 (Resource Pooling)

– 서버의 가상화

– 하나의 물리적 서버에 서로 다른 운영 시스템을 가진 여러 개의가상서버가 존재

– 규모의 경제

클라우드 컴퓨팅의 특징


광범위한 네트워크를 통한 접속 (Broad Network Access)

– 어플리케이션 프로그래밍 인터페이스를 통한 명령

빠른 탄력성 (Rapid Elasticity)

– 컴퓨팅 자원을 확장, 축소, 배분, 최적화

서비스 용량의 측정 (Measured Service)

– 사용량에 따라 요금을 지불

주문형 셀프 서비스 (On-Demand Self-Service)

– 다양한 서비스들은 고객들이 직접 자신들의 구미에 맞게 요청

클라우드 컴퓨팅의 특징


서버 등 컴퓨팅능력, 데이터 저장공간, 파일보관 서비스 등을 제공

클라우드 제공업체에 가입을 하고 원하는 사양의 가상서버를 생성

장/단점

– 단점: 서버를 운영하는 복잡한 환경을 사용자가 직접 관리해야 하는 어려움

– 장점: 자신이 원하는 소프트웨어를 자유롭게 설치 및 조작할 수있는 유연성 및 제어권 부여

인프라 스트럭쳐 서비스(IaaS)

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대표적인 서비스– 아마존의 EC2 서비스(Elastic Compute Cloud)

– 아마존의 S3 스토리지 tjqltm

– MS Azure 윈도우 서버 서비스

인프라 스트럭쳐 서비스(IaaS)

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아마존의 EC2 서비스


어플리케이션을 개발, 실행 할 수 있는 플랫폼을 제공

개발 환경을 위한 투자 비용이 획기적으로 절감

메쉬업을 이용한 빠른 어플리케이션 개발이 가능

대표적인 서비스

– 구글의 App Engine

– Force.com: Salesforce.com 에 확장 통합 할 수 있는 모듈 개발 환경

– 비쥬얼 스튜디오, .NET 프로그래밍 라이브러리

플랫폼 서비스 (PaaS)

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소프트웨어 자체를 웹 기반의 어플리케이션 형태로 제공

장소 제약이 없음

웹에서 작업하고 저장된 문서, 스프레드시트, 프리젠테이션 등은 여러 사용자가 동시 협업을 통하여 수정할 수 있고 항상 최신 버전을 유지

대표적인 서비스

– MS Web App

– 구글 문서도구

– Salesforece.com : 기업 대상 CRM 서비스

소프트웨어 서비스 (SaaS)

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– Dell Computer 가 사용하는 Salesforce.com 서비스

소프트웨어 서비스 (SaaS)

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제10장...

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