그래서 컴퓨터는 어떻게 작동하나요 / J 클라크 스코트

 

ㆍ컴퓨터가 하는 생각이라는 것의 실체를 들여다보면 다소 허무합니다. 어처구니없게도 단순한 작업의 연속으로 이루어진 것뿐입니다. 이를테면 이쪽에 있는 자료를 저쪽으로 옮기는 것 같은 작업 말입니다. 이보다 복잡한 작업 역시 단순한 작업 여러 개를 조합해서 만듭니다. 이런 작업을 하는 기계를 '튜링 기계(Turing maching)'라고 부르는데 모든 컴퓨터는 하나같이 튜링기계입니다. 컴퓨터가 동작하는 원리는 진공관으로 된 애니악이든, 이세돌을 이긴 알파고를 탑재한 슈퍼컴퓨터든 근본적인 차이가 거의 없습니다. 모두 다 튜링 기계 가족이지요.

 

ㆍ'만들 수 없다면 이해하지 못한 겁니다.' - 리처드 파인만

 

ㆍ무언가를 스스로 만들면서 시행착오를 겪다 보면 무언가를 알고 있다는 느낌보다는 무언가를 모른다는 느낌에 빠집니다. 그러나 이것은 아주 좋은 현상입니다. 아무것도 모른다는 것을 자각한 인간은 스스로 배울 수 있기 때문입니다. 자신이 안다고 생각하는 사람은 겉면만 보고 있기에 더 배우지 못합니다. 

 

ㆍ컴퓨터 과학은 지금 시대를 지배하고 있고, 미래에 후손들의 생존에 결정적인 지식입니다. 컴퓨터 과학은 소프트웨어 기술의 토대인 수학과 하드웨어 기술의 토대인 공학이 어우러져 만들어진 융합학문입니다. 살아 있는 학문으로서 인간이 만든 생각하는 기계인 컴퓨터와 소통하고 연결하는 방법을 배우는 것이 코딩 교육의 목적이 되어야 합니다. 그래야 인공지능 시대에 생존할 수 있습니다. 

 

ㆍ컴퓨터가 똑똑해 보이는 일은 뭘까요? 단순한 작업을 눈 깜짝할 사이에 수억 번이나 할 수 있기 때문입니다. 컴퓨터가 하는 일에 다른 원리는 없습니다. 유치할 정도로 단순한 작업을 엄청나게 빨리 할 수 있는 제한된 능력을 십분 이용할 뿐이지요. 

 

ㆍ컴퓨터는 단순한 작업 몇 가지를 조합해서 복잡한 일을 할 수 있어요. 한 번에 작업 하나씩 하나씩 순서대로, 그러나 번개같이 처리합니다. 단순한 컴퓨터가 만능이 된 이유는 작업을 처리하는 '속도'때문입니다. 

 

ㆍ비트는 컴퓨터 안에 있는 모든 것입니다. 

 

ㆍ게이트는 컴퓨터 안에서 어떤 방식으로 비트를 만들어 냅니다. 게이트만 있으면 컴퓨터를 만들 수 있습니다. 

 

ㆍ기판 위에 전자 부품 수백만 개가 들어 있는 '집적 회로(integrated circuit)에 작은 부품을 이어서 게이트를 만들고, 게이트를 이어서 특정한 장치를 만들어줍니다. 

 

ㆍ다이어그램 안에는 두 가지 속성밖에 없습니다. 하나는 입력 또는 출력을 가진 부품이고, 다른 하나는 입력과 출력을 서로 연결하는 전선입니다. 

 

ㆍoff 상태는 0, on 상태는 1

ㆍ바이트 메모리와 출력 제어기를 합친 장치를 '레지스터'라고 합니다. (R) 레지스터는 간단히 말해 모든 투숙객이 서명하는 호텔 숙박부나 수표를 쓸 때마다 기록하는 수표 기입장이라고 생각하면 됩니다. 어떤 정보를 쓸 수 있는 공간이 있고 거기다 적을 수 있을 뿐 아니라 적힌 것을 읽고 확인할 수 있습니다. 

 

ㆍ버스를 통하면 출발지가 어디에 있든 원하는 목적지까지 바이트 데이터를 옮길 수 있습니다. 

 

ㆍRAM, random access memory, 무작위 접근 메모리

ㆍCPU central processing unit 는 램에 들어 있는 바이트를 이용해서 어떤 일을 수행하고, 수행한 결과를 램에 보내줍니다. 한 마디로 말하면 CPU는 바이트를 처리하는 장치입니다. 

 

ㆍCPU와 램 안에 들어 있는 레지스터는 컴퓨터가 작동하는 과정에서 바이트 데이터를 보내고 받는 장소입니다. 레지스터는 버스로 출력을 보낼 지 여부를 제어할 수 있고, 버스에 있는 바이트 데이터를 받아들일지 여부도 제어할 수 있습니다. 

 

ㆍ컴퓨터는 명령을 처리할 때 일련의 작업 작업으로 나누어 처리합니다. 각 작업은 엉키지 않고 단계적으로 올바른 순서로 진행해야 하는데 이때 작업 단계를 지시하는 장치가 바로 스테퍼 stepper 입니다. 

 

ㆍ프로그램은 렘에 들어 있는 일련의 명령어이다. 

 

ㆍ디지털은 계단처럼 변하는 것, 아날로그는 부드럽게 연속적으로 변하는 것을 뜻합니다. 달리 설명하면, 디지털로 된 어떤 것은 개별적인 원소를 선택해서 한정된 횟수만큼만 붙이면 전체를 구성할 수 있다는 뜻인 반면에 아날로그로 된 어떤 것은 딱히 개별적인 원소도 없이 무한정 작은 어떤 것을 무한대로 많은 횟수만큼 붙여야 전체를 구성할 수 있다는 뜻입니다. 

 

ㆍ8비트 컴퓨터는 프로세서에 들어있는 레지스터 크기와 버스 크기가 8비트라는 뜻입니다. 

 

ㆍ컴퓨터가 도대체 어떻게 아는 거죠? 컴퓨터는 아무것도 모릅니다.