컴퓨팅 시스템의 구성과 작동 원리

  • 컴퓨팅 시스템
     (1) 컴퓨팅 시스템: 다양한 유형의 자료를 입력받아 정해진 과정에 따라 처리하여 원하는 정보를 만들고 그 결과를 저장하거나 출력할 수 있는 전자 장치 시스템
    (2) 컴퓨팅 시스템을 이용한 자료 처리의 특성
    ① 신속성: 신속한 자료 처리
    ② 대용량성: 많은 자료의 저장 및 처리
    ③ 자동성: 자료와 처리 프로그램만 목적에 따라 자동 처리
    ④ 신뢰성: 정확한 처리 결과
    ⑤ 공유성: 자료의 공동 사용 및 교환 가능
     

  • 컴퓨팅 시스템의 구성
    (1) 하드웨어: 입력·제어·연산·기억·출력 기능 등을 수행하는 기계 장치
    (본체, 마우스, 키보드, 모니터, 프린터 등)
    (2) 소프트웨어: 하드웨어의 작동을 지시하고 운영하는 프로그램을 통해 컴퓨팅 시스템이 바르게 작동하도록 하는 것
    ① 시스템 소프트웨어: 사용자가 하드웨어와 응용 소프트웨어를 효율적으로 사용할 수 있도록 도와주는 소프트웨어
    ② 응용 소프트웨어: 사용자가 특정한 작업을 수행할 수 있도록 만든 소프트웨어
     

  • 컴퓨팅 시스템의 작동 원리
    (1) 컴퓨팅 시스템은 중앙 처리 장치의 명령으로 작동
    (2) 컴퓨팅 시스템의 작동 순서: 입력된 자료 → 중앙 처리 장치(CPU)에서 처리→ 정보로 변환 → 출력 또는 보조 기억 장치에 저장

​피지컬컴퓨팅

  • 피지컬 컴퓨팅 시스템
    (1) 피지컬 컴퓨팅: 주변의 아날로그 신호를 센서로 받아 디지털 신호로 변환하고 프로그램을 통해 처리한 결과를 물리적인 방법으로 출력하여 하드웨어와 상호 작용할 수 있도록 하는 것
    (2) 피지컬 컴퓨팅은 키보드나 마우스와 같은 기존의 입력 방법을 벗어나 소리, 동작, 빛, 열 등으로 정보를 입력하고 표현할 수 있음.
     

  • 피지컬 컴퓨팅 시스템의 구성
    (1) 입력: 빛, 소리, 온도 등의 물리적인 양이나 그 변화를 감지하여 마이크로컨트롤러에 전달
    (2) 마이크로컨트롤러: 마이크로프로세서와 입출력 장치를 하나의 칩으로 만들어 정해진 기능을 수행하거나 처리함.
    (3) 출력: 입력된 정보는 처리 과정을 거쳐 다양한 형태로 그 결과를 출력
    (4) 피지컬 컴퓨팅 시스템 구성 요소
    ① 빛 감지 센서: 주변의 밝고 어두움에 따라 밝기를 수치로 나타내는 센서
    ② 소리 센서: 주변에서 발생하는 소리를 마이크로 받아 들여 소리의 크기를 측정하는 센서
    ③ 온도 센서: 센서에 접촉한 물체 및 주변의 온도를 측정하여 수치로 나타내는 센서
    ④ 거리 센서: 센서의 위치에서 물체까지의 거리를 측정하는 센서
    ⑤ 기타 장치: 모터, 스피커 등

센서 기반 프로그램 구현

  • 센서를 이용한 작동 제어
    (1) 버튼과 LED를 이용한 식권 자동판매기 프로그램
    - 교과서 124쪽의 식권 자동판매기 프로그램의 입력과 출력을 버튼과 LED로 작동할 수 있도록 만들어 본다.

    (2) 빛 감지 센서, 소리 센서, 온도 센서를 이용한 스마트 홈 시뮬레이션
    - 방 안에 설치된 모든 기기가 주변 환경에 따라 자동으로 작동하는 스마트 홈을 만들어 본다.

    (3) 슬라이더를 이용한 장애물 피하기 게임
    - 자동으로 이동하는 장애물을 피할 수 있도록 슬라이더를 이용하여 마이크로컨트롤러를 제어한다.

센서

센서(sensor)는 자연계에 존재하는 물리량 또는 대상물의 정보(온도, 압력, 습도, 거리)를 측정해 전기신호 (2.7V, 0.31V)로 바꾸는 장치(전자부품)이다. 센서는 열, 빛, 소리, 압력, 화학물질, 온도 등과 같은 물리적 신호들의 크기를 검출(detect)할 수 있다.

센서에서 처리 기능을 추가하여 (CPU 또는 사람의 두뇌로) 인식하여 상태를 판정하는 것은 감지(perceive)라고 한다. 즉 감지한다는 것은 검출한 뒤 일정한 처리(processing)를 동반한 것을 의미한다.

컵에 담긴 물의 온도를 센서로 검출하면 물의 온도에 해당하는 전기신호가 측정 또는 감지된다 (예 0.32V). 이 온도를 차갑다 또는 따뜻하다 라고 느끼는 상황이 감지된 상황이다.

이렇게 센서는 우리의 일상에서 다양하게 사용되고 있다.

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주변의 아날로그 신호를 센서로 받아 디지털 신호로 변화하고 프로그램을 통해 처리한 결과를 물리적인 방법으로 출력하여 하드웨어와 상호 작용할 수 있도록 하는 것

피지컬 컴퓨팅