Smart Controller

** OrCad 사용방법.

OrCad에서 저장 시 저장경로에 가능한 한글과 빈칸을 넣지 않는다.

OrCad는 PCB에 실습을 하기 전에 먼저 회로도를 그려보는데 쓰인다..

첨부된 매뉴얼을 읽고 대략적인 조작법을 익혀보자.

마이크로 컨트롤러와 프로그램

학습목표 : 마이크로 컨트롤러의 종류와 특성을 이해한다.

프로그램의 종류와 해당 하드웨어를 이해한다.

마이크로 프로세서(Micro Processor Unit)

- 마이크로컴퓨터에 사용된 단일 Chip CPU

Hardware적 구조:CPU+I/O 장치

- 용도: 마이크로 컴퓨터 시스템의 CPU로 가장 일반적으로 사용되는 컴퓨터 시스템에서 Date의 처리에 적합

ex) 8051

마이크로컨트롤러(MCU)

- MPU의 CPU기능 + 메모리(ROM, RAM), I/O제어 회로 등을 하나의 칩에 내장

- 단일칩, one-chip 마이크로 컴퓨터, 임베디드 마이크로 컨트롤러라고도 함.

- Hardware 구조: CPU + Memory, I/O 등

- 용도 : 시스템의 입출력 제어용

ex) Atmega, ARM, Coretex M3, PIC, DSP

* - 이를 제어하기 위해 C언어를 공부한다.

- 사람이 이해하기 편할수록 고급언어, 기계어에 가까울수록 저급언어이다.

- 주기억장치는 전기적인 신호로 정보를 전달하고 보조기억장치는 물리적인 신호를 쓴다.

<구조 및 용도에 의한 분류>

General Purpose u-processor

(범용 마이크로프로세서)

- 일반적으로 일컬어지는 마이크로프로세서

- CPU의 기능만을 갖추고 있다.

- CPU: Register Set, ALU(Arithmetic and Logic Unit), CLU(Control Logic Unit)

Single chip or One chip u-Computer

- CPU 기능 + Memory, I/O Interface회로를 하나의 Chip에 내장시킨 u-Processor

- 기본적인 컴퓨터의 기능을 갖추고 있다.

- 시스템 제어용으로 주로 사용된다.

- Bit-slice u-Processor

- 2 Bit 또는 4 Bit의 기본 구성 단위로 되어 있는 u-Processor

- 미니컴퓨터의 설계, 실험실 수준에서의 CPU설계 등에 사용

<Bit 수에 의한 분류>

한 번에 처리할 수 있는 Date Bit의 수에 따라 4, 8, 16, 32, bit 형으로 분류

반도체 기술의 발달에 따른 흐름

PMOS, NMOS, CMOS, Schottky TTL, HMOS, CHMOS, HCMOS, XMOS형

* MOS(meter onside silicon)

MOS의 차이는 반도체 공정에 따라 발생한다.

<명령어 구조에 의한 분류>

CISC(complex Instruction Set Computer)

- 많은 수의 명령어- 일반적으로 100~250개의 명령어

- 몇몇 명령어는 특별한 동작을 수행하며 자주 사용되지 않는다.

- 다양한 어드레싱 모드- 일반적으로 5~20가지의 모드

- 가변 길이 명령어 형식

- 메모리의 피 연산자를 처리하는 명령어

RISC(Reduced Instruction Set computer)

- 상대적으로 적은 수의 명령어 및 Addressing Mode

- 메모리 참조는 load와 store명령으로 제한된다.

- 모든 동작은 CPU의 레지스터 안에서 수행된다.

- 고정된 길이 명령어 형식으로 Decoding이 간단하다.

폰 노이만 방식

- 폰 노이만 - 최초의 프로그램 내장형 컴퓨터를 고안한 수학자

- 폰노이만이 고안한 방식은 50년이 넘은 지금까지 컴퓨터의 근본 원리

- Inter과 AMD의 마이크로프로세서

폰 노이만 방식의 컴퓨터

- 실행할 프로그램

- 데이터를 저장할 메모리

- 메모리에 저장된 프로그램을 실행할 프로세서

- 프로그램과 데이터를 메모리에 입력시키는 입력 장치

- 프로세서에서 프로그램을 실행한 결과를 출력하는 출력 장치로 구성

- 이중가장 핵심은 메모리와 프로세서

- 프로세서가 입출력 장치를 메모리의 일부라고 간주 함.

- 결국 컴퓨터는 프로세서와 메모리로 구성된 단순한(?) 기계

마이크로 컨트롤러의 특징

1. 소형, 경량화가 가능

다양한 프로그램으로 응용범위와 주변 소자 수를 대폭 줄일 수 있어 회로가 간단.

2. 가격이 저렴

하나의 칩 안에 입/ 출력포트, 직/병렬통신, 기억소자, 카운터/타이머 등을 내장

3. 타 시스템과의 이식성이 뛰어나다.

작은 변경 혹은 기능의 추가를 쉽게 달성할 수 있어 다양한 용도로 활용된다.

4. 신뢰성이 높다.

시스템 구성 소자 수가 적어 신뢰성이 높다.

응용분야

1.산업분야

모터제어, 로봇공학, 프로세서 제어, 수치제어, 지능형 변환기 등

2.계측 분야

액체/가스 크로마토그래프, 의료용 계측기, 오실로스코프

3.가전분야

비디오 레코더, 레이저 디스크 구동부, 비디오 게임, 전자렌지, 에어컨

4.유도 및 제어분야

미사일 제어, 지능형 무기, 우주선 유도 제어

5.데이터 처리분야

플로터, 복사기, 프린터, 하드디스크 구동부

6. 정보통신 분야

모뎀, 지능형 카드 제어

7. 자동차 분야

점화제어, 변속기 제어, 연료분사제어, 브레이크 제어

PROGRAM

Software의 대 분류

응용 소프트웨어: 사용자 관심의 특별 형태의 작업을 처리하는 프로그램.

시스템 소프트웨어: 운영체계 및 응용 소프트웨어를 지원하는 프로그램.

Utility

작지만 제한된 능력을 가진 유용한 프로그램

디스크 조각 모음, 압축, 암호 해제, 바이러스 검사

응용 프로그램 실행기, 텍스트 편집기

BIOS

Basic Input Output system

컴퓨터의 H/w와 S/W사이를 중계하여 입/출력을 관장하는 소프트웨어

컴퓨터를 처음 부팅 할 때부터 전원을 끌 때까지 모든 동작을 제어하는 프로그램

컴퓨터를 부팅할 때 시스템을 자기 진단하여 고장유무를 판단

디스크 드라이버, 모니터, 키보드 등과의 기본적 연결 상태를 설정해 준다.

RAM

Random Access Memory

필요할 경우 data를 쓰고 지우고 할 수 있는 기억장치

휘발성을 메모리이다. 저장을 하지 않으면 지워진다.

SRAM(STATIC RAM)

전원이 나가도 계속해서 저장된 Data를 유지

읽기/쓰기 시간이 DRAM에 비해서 빠름

비싸다는 단점이 있다.

DRAM(Dynamic RAM)

저장된 Data를 유지하기 위해서는 일정 시간 간격 Refresh가 필요

가격이 SRAM에 비해 저렴하다.

ROM(Read Only Memory)

저장된 Data를 읽을 수만 있고 쓸(변경할) 수 없는 메모리

데이터를 한번 쓰면 변경할 수 없다.

EPROM(Erasable Programmable ROM)

자외선을 이용하여 저장된 Data를 지운다.

EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM)

전기적인 힘을 이용하여 저장된 데이터를 지운다.

Flash Memory RAM

Block 단위로 데이터를 지울 수 있고, 프로그램 할 수 있는 Memory

Block 단위로 쓰기, 지우기가 가능하므로 속도가 빠르다.

지속적으로 전원이 공급되는 비 휘발성 Memory

Cashe Memory

CPU와 Memory (DRAM)의 가운데 위치 또는 동일 chip내에 위치

Access time을 향상하여 시스템 전체의 실행 속도향상

주로 Static RAM을 사용

마이크로 컨트롤러.hwp

수의 출력, 연산 그리고 address

학습목표 : 변수형과 형수정자를 조작하여 자유롭게 정수와 실수를 표현할 수 있다.

연산자를 활용하여 정수와 실수를 표현할 수 있다.

심볼테이블과 address를 표현할 수 있다.

#1. 정수와 변수형

지난 시간 CPU와 메모리 사이의 처리과정을 배웠다.

변수를 만들 때 값을 넣음으로써 초기화할 수 있다.

어떠한 값을 넣었을 때 특정 값을 나오는 이유를 이해할 수 있어야 한다.

실습)257를 입력했을 때와 999를 넣었을 때를 연습해본다. 값이 나오는 논리를 이해한다.

숫자 257은 32bit CPU에서는 0000 0001 0000 0001(16)으로 인식한다.

그러므로 메모리는 01을 가져 오는데 이것은 1임으로 결과창에 1로 표시된다.

999는 CPU에서 3E7으로 인식되고 이것은 8bit에서 1110 0111값을 가짐으로 음수임을 알 수 있다.

그러므로 여기에 1의 보수를 취하면 0001 1000이고 여기에 1을 더하면 0001 1001임으로 결과값은 -25가 된다.

Bell사가 전화기로 미국에서 크게 성공하고 벨 연구소를 만든다.

벨 연구소에서 슈퍼컴퓨터에 있는 운영체제를 개인적으로 쓸 수 있는 방법을 고안하여 나오는 것이 Unix이다. 통신사에서 쓰는 운영체제는 Unix이다. Unix 연구를 통해 많은 수의 해커들이 양성되고 핀란드인 또 다른 운영체제를 만든 것이 Linux이다. 리눅스 안에 Java엔진이 있고 Android는 Java를 기반으로 돌아가는 프로그램이다. Unix를 개발할 때 쓰인 언어가 C언어이다.

C언어의 표준화를 위해 ANSI C를 정립하였다.

변수형에서 Int가 기준이 되고 Int를 줄일 때 short (int) 늘릴 때 long (int)를 쓴다.

정수는 4가지 타입이 있다.

char(1) < short(2) < int(4) < long(4)

#2. ASCII코드와 컴퓨터의 사칙연산

형수정자란 기본형의 자료의 형태를 바꿔주는 역할을 하는 명령어이고 여기에는

short long signed unsigned가 있다.

표시 형식에 %d가 되어 있으면 signed decimal을 표시하기 때문에 최대수를 넣어봤자 -1이 나온다.

이것을 %u로 바꾸면 unsigned의 약자임으로 양수로 표현이 된다.

프로그램 작동을 최적화 시키려면 레지스터와 메모리가 일치시켜야 한다. 메모리를 쓰지 않는 경우에도 CPU에서 쓰지 않는 메모리에 대한 제어를 해야 하기 때문에 메모리를 적게 쓴다고 속도가 높아지는 것은 아니다. 하여 변수를 크기를 꼭 줄여야 하는 것은 아니다.

C에서 기본적으로 변수의 모양을 정해놓은 것을 기본형이라고 한다.

char은 알파벳에 대한 숫자를 저장한다.

알파벳에 대한 표시는 그림으로 출력하지만 저장하고 출력하는 것은 숫자이다.

char은 ASCII를 사용하기 위해 쓰인다.

ALT를 누른 상태에서 숫자를 누르면 ASCII(American Standard Code for Information interchange)코드를 테스트할 수 있다.

컴퓨터의 사칙연산 + - * /로 표시

CPU에서 소수점의 계산은 상당히 복잡하기 때문에 정수로만 표현해준다.

연산기호에서 %를 쓰면 나누기 후에 나머지를 표시해준다.

실습>> unsigned 방식에서 음수가 나오게 표현시켜보자.

컴퓨터는 2진수를 사용하고 인간은 10진수를 사용하기 때문에 소수점의 진수 변환에 대한 문제가 생긴다.

10진수에 있는 소수점을 2진수로 바꾸는 방법은 소수점 이상의 수에 대하여 우선 2진수로 변환하고 소수점 이하의 값에 대해서는 *2를 한 다음에 앞에 1이 나오면 1 소수점 뒤에 표시해 준다.

#3. 실수의 표현과 sizeof

10진수를 2진수로 고치는 방법

첫째자리 0.5 둘째자리 0.25 셋째짜리 0.125...

소수점 자리에 곱하기 2를 하여 1로 넘어가는 경우는 소수점 자리에 1을 표시하고 이 숫자가 다 소거될 때까지 계속 2를 곱해준다.

실습) 3.5, 0.625, 0.2

0.2는 순환소수이기 때문에 저장되지 않는다. 이 같은 경우에는 오차가 생겨난다.

실수형을 저장하는 변수형을 float이라고 한다. 크기는 4byte이다. 8byte의 경우에는 double이라는 변수형을 쓴다.

실수가 개입되는 경우 컴퓨터의 연산이 느려진다. 때문에 소수점이 없는 경우에는 정수형을 써야 한다.

실습) float으로 3.2표시

5/3

5/3

둘 중에 하나면 소수점을 넣어주면 소수점으로 결과 값을 보여준다.(OR logic)

Cast연산자(형변환 연산자)

둥근 가로로 기본형을 기입하는 방법을 Cast연산자라고 한다.

* 현재까지 배운 연산자

=, +, -, *, /, %, ()

sizeof연산자

뒤에 적은 대상의 크기를 알려준다(int 형으로)

학습) CPU와 메모리의 의사소통에 대해서 다시 찾아본다.

#4. 여러 종류의 출력 방법과 address

문자 출력법 = %c

ASCII를 찾는 방법 ‘찾고 싶은 문자’를 넣고 %d로 출력한다.

여러 가지 문자를 연속으로 출력하는 방법

printf("%c%c%d%c\n", 'T','E','S','T');

%기호를 넣고 삽입하고 싶은 형태를 넣은 후 입력하면 ‘’,마다 순차적으로 입력한 형태를 표현한다.

주소연산자(&, 앰퍼샌드, ampersand)

//주석처리하는 명령어

심볼테이블

* 위의 처리과정이 CPU와 Memory에서 어떻게 일어나는 그림으로 그려서 올려야 한다.

address.c

char.c

main.c

pmmd.c

sizeof.c

var.c

20150130-수의 출력, 연산 그리고 address.hwp

And Logic transisor.DSN

Capacitor.DSN

NPN transistor.DSN

OR Logic transistor.DSN

전기회로와 트랜지스터&amp;캐피시터.hwp

전기회로와 트랜지스터/캐피시터

학습목표 : 전기회로에서 트랜지스터/캐피시터가 어떻게 활용되는지 이해한다.

트랜지스터(NPN)으로 AND/OR논리회로를 만들 수 있다.

캐피시터로 비안정멀티바이브레이터를 만들 수 있다.

1. 트랜지스터

트랜지스터하면 떠 오르는 것이 증폭이다. 하지만 디지털 분야에서는 switching을 더 많이 사용한다.

트랜지스터를 여러개 모아서 만든 직접회로가 TTL(Transistor Transistor Logic)이다.

트랜지스터의 종류는 크게 두 가지로 나뉜다.

NPN

PNP

기호에 나오는 화살표의 방향은 전류의 흐름을 뜻한다.

PNP의 경우는 가운데 N에서 양쪽으로 전류가 흐를 수 있는 경우가 있다. 이 때는 N의 도핑정도에 따라 전류가 흐르는 방향이 정해진다.

트랜지스터를 그릴 때 전류가 시작되는 부분은 B(Base) 전류가 나가는 방향은 E(Emit)

다른 한 방향은 C(collector)이다.

NPN 트랜지스터에서 스위치를 켜면(B에 전류가 흐르면)C에서 E방향으로 전류가 흐른다.

1) NPN AND Logic 회로

스위치가 하나만 켜졌을 때는 불이 들어오지 않는다.

트랜지스터는 base와 emitter 사이에 0.7v의 전압이 인가되면 c에서 e로 전류가 흐른다.

때문에 위에 그림에서 두 개의 경로에 다 전압이 인가되어야 전류가 흐리게 된다.

2) NPN OR Logic 회로

하나의 스위치만 켜져도 불이 들어오는 논리회로를 말한다.

3) 비안정멀티바이브레이터(Unstable Multi-vibrator)

캐피시터는 충전을 완료하면 전류를 방전한다. 때문에 캐피시터의 용량이 높을수록 불이 깜빡거리는 시간이 커진다.

이제 회로도 그리는 방법을 학습한다.

앞으로는 회로도를 그려가면서 수업을 진행한다.

<<Summary>>

- 트랜지스터는 전기회로에서 스위치 역할로 주로 사용된다.

- 실습 1. NPN트랜지스터를 사용한 AND/OR 논리회로 만들어 보기

2. NPN트랜지스터와 캐피시터를 활용한 비안정멀티바이브레이서 만들어 보기

20150129-CPU와 BUS.hwp

CPU와 메모리의 의사소통

학습목표 : CPU와 메모리간의 의사소통 방식을 이해한다.

#1. CPU와 버스

CPU와 메모리를 잇는 선들을 버스(BUS)라고 한다.

CPU에 용량에 의해 활용할 수 있는 버스선 자체가 결정된다.

버스 선은 CPU가 제어할 수 있는 방의 개수를 한정시킨다.

그러므로 CPU용량이 버스 선보다 개수보다 크거나 같은 경우에 CPU의 능력이 발휘될 수 있고 CPU의 용량보다 버스 선의 개수가 많을 경우에는 과부화가 일어난다.

그 선의 개수에 따라 8bit, 16bit, 32bit 64bit인데 한 선에 1bit를 보낼 수 있다.

8bit는 2의 8승(0~255, 256개의 데이터를 보낼 수 있다.)

ex) 8bit = 선 8개

선당 5V의 전압을 보낼 수 있고, 5V의 전압이 들어간 경우

ex) 5V -> 1, 0V -> 0

#2. 심볼테이블과 unsigned

CPU가 할당용량의 자리를 찾아가는데 Address를 사용한다. 사용자는 이름으로 지정하고 있지만 컴퓨터는 Address를 사용하여 이를 찾아낸다. CPU는 이것을 표로 만들어 놓는다.

CL이 실행을 작성할 시 Type과 Name을 지정하면 주소를 지정해준다.

ex)

위의 표를 심볼테이블 이라고 하고 이것은 CL이 만든다.

실습>>

기본형을 입력 후에 char이라는 변수형을 넣고 이름은 Cnum 값은 3을 입력한다.

char cNum;

cNum=3;

과 같다.

처음에 값을 넣는 것을 초기화라고 한다.(char cNum=3;)

실수가 많은 부분이라서 처음에 변수형을 만들 때 값을 넣어주는 게 좋다.

수를 양수로 적을때는 이것을 양수로 표시하고 싶다는 명령어를 넣어줘야 한다.

-> unsigned

unsigned 앞에 un을 제거하고 signed를 넣으면 -1이 표시된다.

#3. 정수의 입력과 CPU의 인식(magnitude방식과 보수방식)

정수의 입력에서

printf, %d\n에서 d는 decimal(10진수), x는 decimal hexa(16진수), o는 octa(8진수)이다.

흥미롭게도 magnitude방식과 보수방식은 가장 큰 자리에 1이 붙으면 음수로 구분되는 것은 같다.

CPU의 Register의 크기는 버스 크기와 맞물린다. 한 번에 처리할 수 있는 양과 Register의 양과 맞춰야지 회로를 최적화 시킬 수 있다. 그래서 데이터를 주고 받을 때 Register의 크기로 주고 받는다.

컴퓨터는 뺄셈을 인식하지 못하기에 뺄셈이 있을 시 보수를 더해줘서 뺄셈 값을 만족시킨다.

음수가 필요 없을 시는 unsigned를 써서 사용 하는 것이 CPU처리에 도움이 된다.

상황에 맞게 unsigned와 signed를 생각하여 설정을 해야 한다.

#4 CPU와 Memory의 의사소통

CPU는 마이너스를 인식하지 못함으로 보수를 사용함으로써 연산을 한다.

예를 들어 32bit 컴퓨터에서 char a=-1를 16진수로 표시하려고 한다.

이 때 메모리에서는 1byte(8=bit)만 선언이 되었기 때문에 ff로 표시가 된다. 이것을 32bit CPU에서 들고 오는 과정에서 32bit CPU는 이것을 ffffffff로 표시한다. 때문에 이것이 printf로 출력되는 경우 ffffffff로 출력되는 것이다.

중요한 점은 printf는 메모리에 있는 자료가 아니라 CPU에 있는 자료를 출력하기 때문에 ffffffff를 출력한다. 다시 말해 CPU에 있는 register 값을 출력한다.

<<Summary>>

- 사용자는 CPU에 있는 register를 통하여 CPU를 제어할 수 있다. 메모리와 CPU간의 의사소통을 최적화하기 위해서는 register의 bit와 버스의 bit를 일치시켜 주어야 한다. 각 bit하나당 하나의 선을 이용하고 5V의 전압을 보내어 보냈을 시 1, 안 보냈을 시 0으로 표시한다.

- 컴퓨터는 심볼테이블을 활용하여 각 변수의 형과 위치(address)를 기억한다.

- 변수형의 선언과 이름 그리고 값을 넣어주는 것을 초기화라고 부른다.

- 정수의 표현방식에 따라 양수만을 표시하고 싶을 때는 unsigned를 변수형 앞에 붙여주고, 양수와 음수 모두를 표현하고 싶을 때는 signed를 붙혀 주지만 기본적으로 signed가 제공되기 때문에 이 같은 경우는 변수형만 선언해주고 초기화시켜주면 된다.

- printf시 표현 방식에 따라 8진법 %o, 10진법 %d, 16진법 %x 이다.

- 메모리에 있는 값을 출력하는 경우 CPU에 표시되는 값으로 화면에 출력된다.

캐퍼시터/인덕터/다이오드(반도체)의 기능과 특성

학습목표 -캐퍼시터/인덕터/다이오드(반도체)의 기능과 특성을 이해한다.

1. 캐피시터(Capacitor) ; 축적

콘덴서로 알려져 있는 전기를 저장하는 소자로써 충전과 방전을 반복하고 전하를 모은다.

캐피시터에 전압을 가하면 이것은 대전된 상태로 변화한다. 이때 전압을 가하는 것을 중단하여 대전된 상태가 지속된다.

우리가 일상에서 볼 수 있는 캐피시터의 예는 핸드폰 충전기이다.

기능 : 캐피시터는 고역을 잘 통과시키는 필터 역할을 한다.

특징 : 직률전류를 차단하고, 높은 주파수에서만 잘 흐르며, 용량이 클수록 교류 전류를 잘 흘린다.

종류 : 전해 캐피시터, 세라믹 캐피시터, 마일러 캐피시터, MKT 캐피시터, 탄달 캐피시터, 마이카 캐피시터, 스티젠 캐피시터.

활용 : 캐피시터의 단위는 pF, mF이고 용량값은 자리수 마지막 끝자리면 0의 개수를 나타내며 색깔로 표시된 표를 보고 그 수치를 읽는다.

2. 인덕터; 방출

인덕터는 동선을 나사 모양으로 감은 코일이다. 코일에 전류가 흐르면 자기장의 형성 자속이 발생하여 코일의 전류 흐름을 방해하는 동작을 한다.

전류 = 1/흐름

인덕터의 값은 인덕턴스라고하며 단위는 H(헨리)이다.

특징 : 전류의 변화를 안정시키려는 성질(즉, 변화를 싫어한다.) 전류가 흐르면 자속이 발생하여 반대편에도 전류가 흐르는 상호 유도 작용 현상을 일으키며, 전자석의 성질을 지녔다. 또 공진을 하며, 전원의 노이즈를 차단 시킨다. 직류는 통과시키고 교류는 막는 역할을 한다.

종류 : 트로이달 코일, 고주파용 코일, 가변형 코일

3. 반도체

제작자의 의도에 따라 도체/부도체가 될 수 있는 물체, 경우에 따라 빛을 내는 등 특별한 성능을 가질 수 있다.

특징 : 열을 가하면 저항이 작아진다(금속은 이와 반대). 불순물의 양으로 저항을 조절할 수 있으며, 전류가 한쪽 방향으로만 흐르도록 걸러내는 정류작용을 한다(다이오드). 빛을 쬐면 전자가 튀어 나오며(광전효과), 발광작용을 한다.

종류 : N형 반도체 - 전자가 많은 반도체(-극성)

            P형 반도체 - 정공이 많은 반도체(+극성)

4. 다이오드

 전류를 한쪽 방향으로만 흘리는 반도체 부품이다. 정류기, 검파용 전류 스위칭으로 사용

종류 : 정류다이오드, 스위칭다이오드, 정전압 다이오드, 가변용량, 터널, 쇼트키, 발광, 포토, 배리스터 다이오드

반도체의 전류/전자의 흐름 : 전류는 +에서 -로 흐른다. 전자는 -에서 +로 흐른다.

CPU 구성과 컴퓨터의 정수기억방법

학습목표         - CPU의 구성 요소와 그 기능에 대하여 안다.

        - 변수를 코딩하여 출력할 수 있다.

        - 컴퓨터의 정수 기억방법에 이해하고 양수와 음수를 표현할 수 있다.

1. CPU의 구성 요소와 기능

 CPU(Central Process Unit)는 중앙처리장치로써 연산, 제어, 기억, 출력의 기능을 한다. CPU의 내부를 물리적으로 두부 자르 듯 잘라서 설명하기는 힘들지만 주요 기능은 크게 3가지로 나뉜다.

1) ALU (Arithmetic Logic Unit)

2) CU (Control Unit)

3) Register

1) ALU는 사칙 연산과 AND/OR을 구분하여 연산을 처리하는 기능을 한다.

2) CU는 명령어를 해독하고 실행하는 기능을 한다.

3) Register는 기본적으로 기억의 역할을 하고 추가적으로 제어의 기능을 한다. 사용자는 Register를 통해 CPU를 제어할 수 있다.

2. 변수선언과 코딩

메모리에 특정공간을 남겨두는 것을 변수선언이라고 하며 이것의 최소단위는 1byte(=8bit)이다.

저장된 변수를 찾기 위해 특정 변수명을 지정해 주며 사용자는 저장공간의 용량의 따라 아래와 같은 변수선언 명령어를 사용할 수 있다.

Char = 1byte

Short = 2byte

Int = 4byte

코딩 시, 변수선언은(char, short, int)는 명령어 가장 상위에 몰아서 입력해야 한다.

변수 선언은 “자료형” “변수명”; 의 형식을 취한다.

변수명의 첫글자는 문자 혹은 언더바(_)만 올 수 있으며 변수명은 Visual Studio에서 최대 255자까지 가능하다.

3. 컴퓨터의 정수기억법

컴퓨터의 정수 기억법으로 magnitude방식이 있다. 수를 표현할 때 최상위비트는 부호를 표시하기 위해 사용된다. 이러한 방식을 채택하면 수의 연산이 어려워지는데 이것을 해결하기 위해 아래와 같은 방법을 사용한다.

8bit 숫자 표현 방식에서, 0 ~ 127  까지는 원래대로 양의 정수를 표현하고

128~255는 음의 정수 -128~-1를 표현한다.

이 때 음의 정수를 이진법으로 바꿔주기 위해서

(1) 1의 보수를 취한다.

(2) 2의 보수를 취한다.

<요약 정리>

- CPU는 ALU, CU, Register 3개의 물리적 공간으로 나뉜다.

- 프로그래머는 register를 통해 CPU를 제어한다.

- CPU에서 변수는 변수선언에 의해 메모리가 할당되고 byte에 다라 char(1), short(2), int(4)로 나뉜다.

- 변수는 가장 위에 몰아서 입력해 준다.

- 컴퓨터는 오직 이진법(0, 1)을 활용하여 숫자를 기억하고 2진법이 자리를 많이 차지하기에 16진법으로 고쳐쓰는 경우도 있다.

- 정수에서 (-)를 표현하기 위해 숫자로 표현가능한 영역을 반으로 나누어 음과 양의 정수로 표현한다.

남을 가르치려면 해당 주제에 대한 깊은 이해가 필요하다.

지금까지 삶의 기억으로는 나는 가르치는 것에 대해 열정을 가지고 있고 그 방법을 학습에 대입한다면 조금은 덜 지루하면서도 효율적으로 학습과 그것에 대한 기록을 할 수 있을 것 같다.

지식을 전달하려면 지식을 전달하는 주체와 대상이 필요하다. 나의 기록을 보고 기본 학습능력을 가진 누구나 이해할 수 있도록 하기 위해 가상의 전달자는 12세의 기본지능을 가진 여아로 설정하겠다; 좀 더 부드러운 문체와 육두문자를 피하기 위해.

기본적인 기록 형식은 다음과 같다.

1. 제목과 학습목표를 최상단에 기록한다.

ex) 전자제어 - 전류, 전압, 저항과 옴의 법칙

2. 글을 최소화하고 그림 또는 표로 내용을 대체한다.

3. 글을 마치기 전에 핵심 내용을 요약한다.

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