컴퓨터의 종류

컴퓨터는 처리 능력, 크기, 사용 목적, 형태 등에 따라 종류가 나뉩니다.

1. 처리 능력과 규모에 따른 분류

2. 사용 목적에 따른 분류

• 범용 컴퓨터(General-purpose): 다양한 용도에 사용 가능한 컴퓨터. 대부분의 PC, 서버, 노트북 등이 해당
• 특수 목적(전용) 컴퓨터(Special-purpose): 특정 작업만을 위해 설계된 컴퓨터. (예: POS 단말기, 게임 콘솔, 산업용 제어 시스템)

3. 형태 및 사용 환경에 따른 분류

• 데스크톱(Desktop): 고정형, 책상 위에서 사용하는 개인용 컴퓨터
• 노트북(Laptop): 휴대용, 배터리 내장, 이동성 강조
• 태블릿(Tablet): 터치스크린 기반, 경량·휴대성 강조
• 스마트폰(Smartphone): 통신 기능과 컴퓨터 기능을 결합한 모바일 기기
• 서버(Server): 네트워크상에서 다른 컴퓨터에 서비스 제공
• 클라우드 컴퓨터: 인터넷을 통해 컴퓨팅 자원(서버, 스토리지 등)을 제공하는 시스템

4. 데이터 처리 방식에 따른 분류

• 디지털 컴퓨터(Digital computer): 숫자, 문자 등 이산적 데이터를 처리. 대부분의 현대 컴퓨터가 해당
• 아날로그 컴퓨터(Analog computer): 온도, 속도 등 연속적인 아날로그 데이터를 처리. 현재는 특수 목적에만 사용
• 하이브리드 컴퓨터(Hybrid computer): 디지털과 아날로그 방식을 결합한 컴퓨터

5. 기타 분류

• 초소형 저전력 PC: 라즈베리파이, 오드로이드 등 초소형, 저전력 컴퓨터
• PDA(개인 정보 단말기): 한 손에 들어오는 소형 컴퓨터로, 스마트폰에 통합되며 점차 사라지는 추세

컴퓨터 시스템의 세대별 발전과 주요 특징

컴퓨터 시스템의 발전은 하드웨어와 소프트웨어의 혁신을 바탕으로 1세대부터 5세대(그리고 미래의 6세대)까지 구분할 수 있습니다. 각 세대는 핵심 기술, 성능, 크기, 사용성 등에서 뚜렷한 특징을 보입니다.

1세대 (1940~1956): 진공관(Vacuum Tubes)

• 주요 기술: 진공관을 회로와 메모리 소자로 사용
• 특징
  - 크기가 매우 크고(방 하나를 차지), 전력 소모와 발열이 많음
  - 처리 속도가 느리고 신뢰성이 낮음
  - 기계어(0과 1)로만 프로그래밍 가능
  - 입력은 천공 카드, 출력은 종이로 제공
• 대표 기기: ENIAC, UNIVAC, IBM 701
• 영향: 전자식 계산의 시작, 과학·군사 분야에서 사용

2세대 (1956~1964): 트랜지스터(Transistors)

• 주요 기술: 트랜지스터가 진공관을 대체
• 특징
  - 크기와 전력 소모가 크게 줄고, 신뢰성·속도 향상
  - 어셈블리어, 초기 고급 언어(COBOL, FRONTRAN) 사용
  - 자기 테이프, 자기 코어 메모리 도입
  - 유지보수 용이, 상업·연구 분야로 확산
• 대표 기기: IBM 1401, IBM 7090, UNIVAC II
• 영향: 컴퓨터의 대중화 시작, 산업·금융·교육 분야로 확장

3세대 (1964~1971): 집접회로(Integrated Circuits, IC)

• 주요 기술: 여러 트랜지스터를 하나의 칩(IC)에 집적
• 특징
  - 크기·비용·전력 소모 감소, 성능·신뢰성 증가
  - 운영체제(OS)와 키보드, 모니터 등 인터페이스 발전
  - 다중 사용자(타임쉐어링), 배치 처리 가능
  - 고급 언어와 다양한 소프트웨어 발전
• 대표 기기: IBM System/630, PDP 시리즈, UNIVAC 1108
• 영향: 기업·공공기관에서 표준화, 컴퓨터 접근성 향상

4세대 (1971~현재): 마이크로프로세서(Microprocessors)

• 주요 기술: 마이크로프로세서(모든 CPU 기능을 한 칩에 집적)
• 특징:
  - 컴퓨터가 소형화·저가화, 개인용 컴퓨터(PC) 보급
  - GUI(그래픽 사용자 인터페이스), 마우스, 네트워크, 인터넷 도입
  - 운영체제(윈도우, 맥OS 등)와 객체지향 언어(C++, Java) 등장
  - 노트북, 스마트폰, 태블릿 등 모바일 기기 확산
• 대표 기기: Intel 4004, Apple I/II, IBM PC, 현대 노트북/스마트폰
• 영향: 정보화 사회 도래, 인터넷·통신 혁명, 일상 속 컴퓨터화

5세대 (현재~미래): 인공지능(AI), 양자컴퓨터

• 주요 기술: 인공지능(AI), 자연어 처리, 병렬처리, 양자컴퓨팅, ULSI(초대규모 집적회로)
• 특징:
  - 기계학습·딥러닝 등 AI 기술 적용, 자율적 판단·학습 가능
  - 음성·영상 인식, 가상 비서, 로봇 등 인간 친화적 인터페이스
  - 클라우드, 빅데이터, IoT, 초고속 통신 등 융합
  - 양자컴퓨터 등장(미래): 기존 컴퓨터로 불가능한 복잡한 문제 해결
• 대표 기기: IBM Waton, Google Assistant, 양자컴퓨터
• 영향: 의로·금융·교육·로봇 등 전 산업 혁신, 인간-컴퓨터 상호작용의 진화

요약표

2진수의 전기적 신호 정의(전압 레벨)

2진수(0과1)는 디지털 회로에서 두 가지 전기적 신호(전압 레벨)로 표현됩니다.

이 신호는 각각 논리 "0"(LOW)과 논리 "1"(HIGH)에 대응하며, 실제 전압 값은 회로의 종류(논리 패밀리)나 시스템에 따라 다를 수 있습니다.

1. 기본 원리

• 디지털 회로는 0과 1, 두 가지 상태만을 구분합니다.

• 논리 1(Logic High, HIGH): 높은 전압(예: 5V, 3.3V 등)

• 논리 0(Logic Low, LOW): 낮은 전압(예: 0V, GND 등)

• 이 두 전압 레벨은 디지털 정보의 기본 단위(비트, bit)를 전기적으로 구분하는 기준이 됩니다.

2. 대표적인 전압 레벨 예시

• TTL(Transistor-Transistor Logic)
  - 입력 기준: 0~0.8V는 0, 2.0~5.0V는 1로 인식
  - 출력 기준: 0~0.4V는 0, 2.4~5.0V는 1로 출력
  - 잡음 여유(Noise Margin)를 통해 신호의 안정성을 확보

• CMOS(Complementary MOS)

  - 전원 전압(VDD)에 따라 논리 레벨이 결정

  - 예: VDD=3.3V 일 때, 0~1.1V는 0, 2.2~3.3V는 1로 인식

• CPU 등 고집적 회로

  - 동작 전압이 더 낮아질 수 있음(예: 0.8V~1.3V에서 1로 인식) 

3. 전압 레벨의 실제 동작

• 논리 1은 트랜지스터를 켜거나(ON), 논리 0은 트랜지스터를 끄는(OFF) 역할을 합니다.

• 실제 전압 값은 회로의 전원(VDD, VCC)과 논리 패밀리, 반도체 공정에 따라 다르며, 데이터시트에 명확히 정의됩니다.

• 중간 전압 영역은 불안정(정의되지 않은 상태)으로, 회로가 가능한 빨리 HIGH 또는 LOW로 전환하도록 설계됩니다.

디지털 시스템과 아날로그 시스템

1. 디지털 시스템과 아날로그 시스템

• 디지털 시스템은 물리적 양이나 신호를 이산적(discrete) 값, 즉 0과 1의 조합으로만 표현하고 처리합니다. 컴퓨터, 디지털 시계, 스마트폰 등 현대 전자기기의 대부분이 디지털 시스템입니다. 디지털 시스템은 잡음에 강하고, 정보의 저장, 복원, 처리가 쉽고, 정확성과 신뢰도가 높다는 장점이 있습니다.

• 아날로그 시스템은 물리적 양(전압, 전류 등)이 시간에 따라 연속적으로 변화하는 신호를 처리합니다. 예를 들어, 온도, 소리, 빛의 세기 등 자연계의 대부분 신호가 아날로그 형태입니다. 아날로그 시스템은 실제 세계의 연속적인 변화를 그대로 반영할 수 있고, 이론적으로 무한한 정밀도를 가질 수 있습니다.

2. 디지털 신호와 아날로그 신호

• 디지털 신호는 연속적인 아날로그 신호를 일정 간격(샘플링)으로 잘라서 0과 1의 이진수로 변환한 신호입니다. 컴퓨터, CD, 디지털 시계 등이 디지털 신호를 사용합니다. 디지털 신호는 잡음에 강하고, 장거리 전송이나 저장, 복제가 용이합니다.

• 아날로그 신호는 연속적인 값으로 정보를 전달하며, 자연계의 대부분 신호(소리, 온도, 빛 등)가 이에 해당 합니다. 예를 들어, 아날로그 시계의 바늘 움직임, LP판의 음악 신호 등이 있습니다.