컴퓨터 시스템과 데이터통신 핵심
1. 컴퓨터 시스템의 기본 구조
- 컴퓨터 시스템은 하드웨어(Hardware)와 소프트웨어(Software)로 구성된다.
- 하드웨어는 물리적 장치(입력장치, 출력장치, 기억장치, 중앙처리장치)로 이루어진다.
- 소프트웨어는 시스템 소프트웨어(운영체제 등)와 응용 소프트웨어(워드, 브라우저 등)로 나뉜다.
| 구성요소 |
주요 기능 |
예시 |
| 입력장치 |
데이터 입력 |
키보드, 마우스, 스캐너 |
| 중앙처리장치(CPU) |
명령어 해석, 연산, 제어 |
ALU, 레지스터, 제어장치 |
| 기억장치 |
데이터/프로그램 저장 |
RAM, ROM, HDD, SSD |
| 출력장치 |
처리 결과 출력 |
모니터, 프린터, 스피커 |
2. 2진수 체계와 디지털 코드
- 컴퓨터는 2진수(0, 1)로 모든 데이터와 명령어를 표현한다.
- 진법 변환(2진수, 8진수, 16진수)과 2의 보수, 1의 보수 등 다양한 수 표현 방식을 사용한다.
- BCD(10진수 1자리→4비트 2진수), ASCII(문자 표현), 패리티 비트(오류 검출) 등 다양한 디지털 코드가 있다.
3. CPU와 ALU
- CPU는 명령어 인출-해독-실행-저장 사이클을 반복한다.
- ALU(산술논리연산장치)는 덧셈, 뺄셈, 곱셈, 나눗셈 등 산술 연산과 AND, OR, NOT 등 논리 연산을 담당한다.
- 레지스터(ACC, PC, IR, MAR, MBR 등)는 명령어 처리와 데이터 임시 저장에 사용된다.
4. 운영체제와 시스템 소프트웨어
- 운영체제(OS)는 하드웨어 자원 관리, 사용자 인터페이스 제공, 프로그램 실행, 파일/입출력/메모리/프로세스 관리 등 다양한 기능을 수행한다.
- 시스템 소프트웨어는 운영체제, 언어 번역기(컴파일러, 어셈블러, 인터프리터), 유틸리티, 드라이버 등으로 구성된다.
- 운영체제의 구조는 커널(핵심), 셸(명령어 해석기), 시스템 프로그램, 응용 프로그램 등으로 계층화되어 있다.
| 운영체제 주요 기능 |
설명 |
| 프로세스 관리 |
프로그램 실행, 스케줄링, 동기화, 통신 |
| 메모리 관리 |
주기억장치 할당/회수, 가상메모리 지원 |
| 파일 관리 |
파일 생성/삭제/접근, 디렉터리 관리 |
| 입출력 관리 |
입출력장치 제어, 데이터 전송 |
| 보호와 보안 |
자원 보호, 사용자 인증, 권한 관리 |
| 네트워크 관리 |
네트워크 자원 관리, 통신 지원 |
5. 데이터통신의 기본 개념
- 데이터통신은 정보(데이터)를 송신자에서 수신자로 전송하는 모든 기술과 원리를 다룬다.
- 아날로그와 디지털 신호, 전송 매체(유선/무선), 대역폭, 신호 대 잡음비, 채널 용량 등 다양한 개념이 있다.
- 통신 방식에는 단방향, 반이중, 전이중, 직렬/병렬 전송, 동기/비동기 전송 등이 있다.
6. 다중화와 네트워크 토폴로지
- 다중화(Multiplexing)는 하나의 전송로에 여러 신호를 동시에 실어보내는 기술이다.
- FDM(주파수 분할), WDM(파장 분할), TDM(시분할), CDM(코드 분할) 등 다양한 방식이 있다.
- 네트워크 토폴로지는 메시, 스타, 트리, 링, 버스, 하이브리드 등 다양한 구조가 있다.
7. 교환 방식과 데이터링크 계층 제어
- 교환 방식에는 회선교환, 패킷교환(가상회선/데이터그램), 메시지교환 방식이 있다.
- 데이터링크 계층에서는 회선 제어(누가 전송할지), 흐름 제어(속도 조절), 오류 제어(오류 검출/정정)가 중요하다.
- 흐름 제어는 Stop-and-Wait, Sliding Window 방식이 있고, 오류 제어에는 Parity, CRC, ARQ, FEC 등이 있다.
