데이터통신 핵심요약

1. 데이터와 신호, 전송 기본

• 아날로그 vs 디지털: 아날로그(연속값), 디지털(불연속값)
• PCM 변환 3단계: 표본화(Sampling) → 양자화(Quantizing) → 부호화(Encoding)
• 샘플링 정리(Nyquist): 샘플링 주파수 ≥ 2 × 최고 주파수(f_max)
• 전화 1회선 PCM 전송률: 8,000Hz × 8bit = 64kbps
• Eye Pattern: ISI(심볼간 간섭) 측정, 눈의 상하폭=잡음여유, 좌우폭=샘플링주기

2. 라인코딩(Line Coding) & 디지털 신호

• 맨체스터(Manchester) 코딩: 비트 중앙에서 항상 신호 반전(동기화↑)
• 양자화 잡음: 원 신호와 양자화 값의 차이, 레벨↑시 감소

3. 전송 속도, 대역폭, 채널 용량 공식

• 나이퀴스트(이상적, 잡음 無): C = 2W × log₂M

4. 전송 방식 & 매체

• 직렬 전송: 한 번에 한 비트(USB, LAN)
• 병렬 전송: 여러 비트 동시(컴퓨터 내부 버스)
• 동기식/비동기식: 프레임/문자 단위, 플래그/시작·종료 비트

5. 다중화(Multiplexing)

• SONET/SDH: 광통신 동기식 다중화 표준(OC-1, OC-3 등)
• Multiplexer/DEMUX: 다중화/복구 장치

6. 네트워크 토폴로지 & 회선구성

7. 교환 방식 & 데이터링크 계층 제어

• ARQ(Stop-and-Wait, Go-back-N, Selective Repeat): 오류 검출시 재전송
• FEC(Hamming 등): 리던던시로 수신측에서 직접 오류 정정
• 슬라이딩 윈도우: 흐름제어+오류제어, 윈도우 크기, ACK 번호
• Polling/Selection: Master-Slave 방식, Polling=Slave→Master, Selection=Master→Slave

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.

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.

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.

운영체제와 시스템소프트웨어의 심화

1. 운영체제의 역할과 중요성

• 운영체제(OS)는 컴퓨터 하드웨어와 소프트웨어, 사용자 간의 중재자 역할을 한다.
• 자원 관리, 자원 보호, 하드웨어 인터페이스 제공, 사용자 인터페이스 제공 등 다양한 기능을 수행한다.
• 대표적인 운영체제로는 Windows, macOS, Linux, UNIX 등이 있다.

2. 운영체제의 주요 기능

• 프로세스 관리: 여러 프로그램(프로세스)의 실행, 스케줄링, 동기화, 통신, 종료 등을 관리한다.
• 메모리 관리: 주기억장치의 할당과 회수, 가상메모리 지원, 메모리 보호 기능을 제공한다.
• 파일 관리: 파일 생성, 삭제, 접근, 디렉터리 구조 관리, 저장장치 관리 기능을 제공한다.
• 입출력(I/O) 관리: 다양한 입출력장치와의 데이터 전송 및 제어를 담당한다.
• 자원 보호와 보안: 시스템 자원(메모리, 파일 등)을 비정상적 접근으로부터 보호하고, 사용자 인증과 권한 관리를 수행한다.
• 네트워크 관리: 네트워크 자원 관리, 데이터 통신 지원 등 네트워크 환경을 제공한다.

3. 운영체제의 목표

• 효율성: 시스템 자원을 최대한 활용하여 성능을 높인다.
• 안정성: 오류나 비정상적 상황에서도 시스템을 안정적으로 유지한다.
• 확장성: 새로운 하드웨어나 소프트웨어 추가에 유연하게 대응한다.
• 편리성: 사용자가 쉽게 사용할 수 있는 환경을 제공한다.

4. 시스템 소프트웨어의 구성과 예시

5. 운영체제의 구조와 커널

• 운영체제의 핵심은 커널(Kernel)로, 하드웨어 자원 관리와 시스템 콜 제공을 담당한다.
• 커널 위에 셸(Shell)과 다양한 시스템 프로그램, 그리고 응용 프로그램이 위치한다.
• 부트로더(boot loader)는 컴퓨터 부팅 시 운영체제 커널을 메모리에 적재하는 역할을 한다.

6. 운영체제의 분류

• 단일 작업/다중 작업: 한 번에 하나/여러 작업 처리
• 단일 사용자/다중 사용자: 한 명/여러 명이 동시에 사용
• 실시간 운영체제: 즉각적 응답이 필요한 임베디드, 산업용 시스템에 사용

7. 하드웨어와 소프트웨어의 상호작용

• 운영체제는 하드웨어의 복잡한 동작을 추상화하여, 사용자가 쉽게 컴퓨터를 사용할 수 있도록 한다.
• CPU, 메모리, 저장장치, 입출력장치 등 하드웨어 자원을 효율적으로 제어하고, 소프트웨어 실행을 지원한다.

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