컴퓨팅

Computing
Computer simulation
주요 교차 컴퓨팅 방법론 [1]중 하나인 컴퓨터 시뮬레이션

컴퓨팅(computing)은 컴퓨팅 기계를 필요로 하거나, 이를 통해 이익을 얻거나, 창출하는 모든 목표 지향적인 활동입니다.[1]알고리즘 프로세스의 연구와 실험, 하드웨어소프트웨어의 개발 등이 포함됩니다.컴퓨팅은 과학적, 공학적, 수학적, 기술적, 사회적 측면을 가지고 있습니다.컴퓨터 공학, 컴퓨터 과학, 사이버 보안, 데이터 과학, 정보 시스템, 정보 기술, 디지털 아트, 소프트웨어 공학 등이 주요 컴퓨터 학문입니다.[2]

컴퓨팅이라는 용어는 숫자를 세고 계산하는 것과도 동의어입니다.이전에는 기계 컴퓨팅 기계가 수행하는 동작을 참조하여 사용되었으며, 그 이전에는 인간 컴퓨터에 사용되었습니다.[3]

Early vacuum tube Turing complete computer
최초의 프로그래밍 가능한 범용 전자 디지털 컴퓨터인 ENIAC

역사

컴퓨팅의 역사는 컴퓨팅 하드웨어의 역사보다 길고 테이블의 도움이 있든 없든 펜과 종이(또는 분필과 슬레이트)를 위한 방법의 역사를 포함합니다.컴퓨팅은 숫자의 표현과 밀접하게 관련되어 있지만, 컴퓨팅에 필요한 수학적 개념은 숫자 시스템 이전에도 존재했습니다.계산에 사용된 최초의 도구는 주판이며, 기원전 2700년에서 2300년 사이에 바빌론에서 발명된 것으로 생각됩니다.더 현대적인 디자인의 아바시는 오늘날에도 여전히 계산 도구로 사용되고 있습니다.

컴퓨터에서 디지털 전자 장치를 사용하기 위한 최초의 기록된 제안은 C.E. Wynn-Williams의 1931년 논문 "물리 현상의 고속 자동 계산을 위한 사이라트론의 사용"이었습니다.[4]클로드 섀넌(Claude Shannon)의 1938년 논문 "릴레이와 스위칭 회로의 상징적 분석"은 부울 대수 연산에 전자학을 사용하는 아이디어를 소개했습니다.

전계 효과 트랜지스터의 개념은 1925년 줄리어스 에드거 릴리엔펠트에 의해 제안되었습니다.벨 연구소에서 윌리엄 쇼클리 밑에서 일하는 동안 존 바딘월터 브라테인은 1947년에 최초의 작동 트랜지스터인 점 접촉 트랜지스터를 만들었습니다.[5][6]1953년 맨체스터 대학은 최초의 트랜지스터화된 컴퓨터맨체스터 베이비를 만들었습니다.[7]그러나 초기 접합 트랜지스터는 대량 생산이 어려운 상대적으로 부피가 큰 장치였으며, 이는 다수의 전문화된 응용 분야에 국한되었습니다.[8]금속-산화물-실리콘 전계효과 트랜지스터(MOSFET, MOS 트랜지스터)는 1959년 벨 연구소의 모하메드 아탈라와 다원 칸에 의해 발명되었습니다.[9][10]MOSFET은 고밀도 집적 회로를 만드는 것을 가능하게 했고,[11][12] 컴퓨터 혁명[13] 또는 마이크로컴퓨터 혁명이라고 알려진 것을 이끌었습니다.[14]

컴퓨터.

컴퓨터는 컴퓨터 프로그램이라고 불리는 일련의 명령에 따라 데이터를 조작하는 기계입니다.프로그램에는 컴퓨터가 명령을 실행하는 데 직접 사용할 수 있는 실행 파일 형식이 있습니다.인간이 읽을 수 있는 소스 코드 형태의 동일한 프로그램은 프로그래머가 알고리즘으로 알려진 일련의 단계를 연구하고 개발할 수 있게 해줍니다.명령어는 다양한 유형의 컴퓨터에서 수행할 수 있기 때문에 단일 소스 명령어 집합은 CPU 유형에 따라 기계 명령어로 변환됩니다.[citation needed]

실행 과정은 컴퓨터 프로그램에서 명령을 수행합니다.명령어는 컴퓨터가 수행하는 계산을 표현합니다.실행 기계에서 간단한 동작의 시퀀스를 트리거합니다.이러한 동작은 명령어의 의미론에 따라 효과를 발생시킵니다.

컴퓨터 하드웨어

컴퓨터 하드웨어는 중앙 처리 장치, 메모리 입출력을 포함한 컴퓨터의 물리적인 부분을 포함합니다.계산 논리컴퓨터 아키텍처는 컴퓨터 하드웨어 분야의 핵심 주제입니다.[citation needed]

컴퓨터 소프트웨어

컴퓨터 소프트웨어(computer software) 또는 소프트웨어(software)는 컴퓨터에 명령을 제공하는 컴퓨터 프로그램 및 관련 데이터의 모음입니다.소프트웨어는 컴퓨터의 저장소에 저장된 하나 이상의 컴퓨터 프로그램 및 데이터를 말합니다.프로그램, 절차, 알고리즘 및 데이터 처리 시스템의 작동과 관련된 문서입니다.[citation needed]프로그램 소프트웨어는 컴퓨터 하드웨어에 직접 명령을 제공하거나 다른 소프트웨어에 대한 입력 역할을 함으로써 프로그램이 구현하는 기능을 수행합니다.용어는 오래된 하드웨어(물리적 장치를 의미함)와 대조하기 위해 만들어졌습니다.하드웨어와 달리 소프트웨어는 무형입니다.[15]

소프트웨어는 때때로 응용 소프트웨어만을 의미하는 좀 더 좁은 의미로 사용되기도 합니다.

시스템 소프트웨어

시스템 소프트웨어(system software) 또는 시스템 소프트웨어(systems software)는 컴퓨터 하드웨어를 작동 및 제어하고 응용 소프트웨어를 실행하기 위한 플랫폼을 제공하도록 설계된 컴퓨터 소프트웨어입니다.시스템 소프트웨어에는 운영 체제, 유틸리티 소프트웨어, 장치 드라이버, 윈도우 시스템펌웨어가 포함됩니다.컴파일러, 링커, 디버거와 같이 자주 사용되는 개발 도구는 시스템 소프트웨어로 분류됩니다.[16]시스템 소프트웨어미들웨어는 컴퓨터의 기능을 관리하고 통합하지만, 일반적으로 응용 소프트웨어와 달리 사용자에게 유익한 작업 수행에 직접 적용하지는 않습니다.

응용 소프트웨어

응용 프로그램 또는 으로도 알려진 응용 프로그램은 사용자가 특정 작업을 수행하는 것을 돕기 위해 설계된 컴퓨터 소프트웨어입니다.기업용 소프트웨어, 회계 소프트웨어, 오피스 스위트, 그래픽 소프트웨어미디어 플레이어 등이 그 예입니다.많은 응용 프로그램은 주로 문서를 다룹니다.[citation needed]앱은 컴퓨터 및 시스템 소프트웨어와 함께 번들로 제공되거나 별도로 게시될 수 있습니다.일부 사용자는 번들 앱에 만족하며 추가 애플리케이션을 설치할 필요가 없습니다.시스템 소프트웨어는 하드웨어를 관리하고 애플리케이션에 서비스를 제공하며, 애플리케이션은 사용자에게 서비스를 제공합니다.

응용 소프트웨어는 특정 컴퓨팅 플랫폼 또는 시스템 소프트웨어의 기능을 특정 목적에 적용합니다.Microsoft Office와 같은 일부 앱은 여러 플랫폼에 대해 여러 버전으로 개발되며, 다른 앱은 요구 사항이 더 적으며 일반적으로 실행되는 플랫폼에서 참조됩니다.예를 들어 Windows용 지리 응용 프로그램 또는 교육용 안드로이드 응용 프로그램 또는 Linux 게임 등입니다.킬러 애플리케이션이라고 알려진 애플리케이션의 인기로 인해 하나의 플랫폼에서만 실행되고 해당 플랫폼의 만족도를 높이는 애플리케이션입니다.[citation needed]

컴퓨터 네트워크

컴퓨터 네트워크(computer network)는 하드웨어 구성 요소와 컴퓨터가 서로 연결되어 자원과 정보를 공유할 수 있는 통신 채널을 통해 연결된 것을 말합니다.[17]하나의 디바이스 내의 적어도 하나의 프로세스가 원격 디바이스 내에 상주하는 적어도 하나의 프로세스와 데이터를 송수신할 수 있는 경우, 두 디바이스는 네트워크 내에 있는 것을 의미합니다.네트워크는 데이터 전송에 사용되는 매체, 사용되는 통신 프로토콜, 규모, 토폴로지, 조직 범위 등 매우 다양한 특성에 따라 분류될 수 있습니다.

통신 프로토콜은 컴퓨터 네트워크에서 정보를 교환하기 위한 규칙과 데이터 형식을 정의하고 네트워크 프로그래밍의 기초를 제공합니다.잘 알려진 통신 프로토콜 중 하나는 이더넷으로, 근거리 통신망에 편재된 하드웨어 및 링크 계층 표준입니다.또 다른 일반적인 프로토콜은 인터넷 프로토콜 스위트(Internet Protocol Suite)인데, 인터넷 작업을 위한 프로토콜, 즉 여러 네트워크 간의 데이터 통신, 호스트 간의 데이터 전송 및 애플리케이션별 데이터 전송 형식을 정의합니다.[citation needed]

컴퓨터 네트워킹은 때때로 전기 공학, 전기 통신, 컴퓨터 과학, 정보 기술 또는 컴퓨터 공학의 하위 학문으로 여겨지는데, 이는 이 학문들의 이론적이고 실제적인 적용에 의존하기 때문입니다.[citation needed]

인터넷

인터넷은 표준 TCP/IP(Internet Protocol Suite)를 사용하여 수십억 명의 사용자에게 서비스를 제공하는 상호 연결된 컴퓨터 네트워크의 글로벌 시스템입니다.여기에는 지역에서 글로벌에 이르는 수백만 개의 민간, 공공, 학술, 비즈니스 및 정부 네트워크가 포함됩니다.이러한 네트워크는 광범위한 전자, 무선 및 광 네트워킹 기술에 의해 연결됩니다.인터넷은 월드 와이드 웹의 연동된 하이퍼텍스트 문서와 이메일을 지원하는 인프라와 같은 광범위한 정보 자원과 서비스를 제공합니다.[citation needed]

컴퓨터 프로그래밍

컴퓨터 프로그래밍은 컴퓨터 프로그램의 소스 코드와 문서를 작성하고 테스트하고 디버깅하고 유지하는 과정입니다.이 소스 코드는 프로그래밍 언어로 작성되는데, 프로그래밍 언어는 자연어보다 제한적인 경우가 많지만 컴퓨터에 의해 쉽게 번역되는 인공어입니다.프로그래밍은 기계에서 원하는 동작(사용자 지정)을 호출하는 데 사용됩니다.[citation needed]

고품질의 소스 코드를 작성하려면 컴퓨터 과학 영역과 응용 프로그램이 사용될 영역에 대한 지식이 필요합니다.따라서 최고 품질의 소프트웨어는 종종 도메인 전문가로 구성된 팀에 의해 개발되며, 각 팀은 특정 개발 분야의 전문가입니다.[citation needed]그러나 프로그래머라는 용어는 해커에서 오픈 소스 기여자, 전문가에 이르기까지 다양한 프로그램 품질에 적용될 수 있습니다. 명의 프로그래머가 개념 증명을 생성하는 데 필요한 컴퓨터 프로그래밍의 대부분 또는 전부를 새로운 킬러 애플리케이션을 시작하는 것도 가능합니다.[citation needed]

컴퓨터 프로그래머

프로그래머, 컴퓨터 프로그래머 또는 코더는 컴퓨터 소프트웨어를 작성하는 사람입니다.컴퓨터 프로그래머라는 용어는 컴퓨터 프로그래밍의 한 분야의 전문가 또는 여러 종류의 소프트웨어에 대한 코드를 작성하는 일반학자를 지칭할 수 있습니다.프로그래밍에 대한 공식적인 접근 방식을 연습하거나 공언하는 사람은 프로그래머 분석가로도 알려져 있습니다.[citation needed]프로그래머의 주 컴퓨터 언어(C, C++, Java, Lisp, Python 등)는 종종 위의 제목 앞에 붙으며, 웹 환경에서 작업하는 사람들은 종종 으로 제목 앞에 붙습니다.프로그래머라는 용어는 소프트웨어 개발자, 소프트웨어 엔지니어, 컴퓨터 과학자 또는 소프트웨어 분석가를 지칭하는 데 사용될 수 있습니다.그러나 이러한 직업의 구성원들은 일반적으로 프로그래밍 이외의 다른 소프트웨어 엔지니어링 기술을 보유하고 있습니다.[18]

컴퓨터산업

컴퓨터 산업은 컴퓨터 소프트웨어 개발, 컴퓨터 하드웨어컴퓨터 네트워킹 인프라 설계, 컴퓨터 부품 제조 및 시스템 관리 및 유지보수를 포함한 정보 기술 서비스 제공과 관련된 사업으로 구성됩니다.[citation needed]

소프트웨어 산업은 소프트웨어의 개발, 유지보수출판에 종사하는 사업체를 포함합니다.이 산업에는 교육, 문서화, 컨설팅 등 소프트웨어 서비스도 포함됩니다.[citation needed]

컴퓨팅의 하위 학문

컴퓨터공학

컴퓨터 공학(Computer Engineering)은 컴퓨터 하드웨어 및 소프트웨어 개발에 필요한 전기공학컴퓨터 과학의 여러 분야를 통합하는 학문입니다.[19]컴퓨터 공학자들은 보통 소프트웨어 공학이나 전자 공학이 아닌 전자 공학(또는 전기 공학), 소프트웨어 설계, 하드웨어-소프트웨어 통합에 대한 교육을 받습니다.컴퓨터 공학자들은 개별 마이크로프로세서, 개인용 컴퓨터, 슈퍼컴퓨터의 설계에서부터 회로 설계에 이르기까지 컴퓨팅의 많은 하드웨어와 소프트웨어 측면에 관여합니다.이 엔지니어링 분야는 자체 도메인 내의 하드웨어 설계뿐만 아니라 하드웨어와 하드웨어가 작동하는 상황 간의 상호 작용도 포함합니다.[20]

소프트웨어 공학

소프트웨어 공학(SE)은 소프트웨어의 설계, 개발, 운영, 유지보수에 체계적이고 규율화되고 정량화 가능한 접근법을 적용하고 이러한 접근법을 연구하는 것입니다.즉, 소프트웨어에 엔지니어링을 적용하는 것입니다.[21][22][23]통찰력을 활용하여 문제에 대한 해결책을 구상하고 모델링하며 확장하는 행위입니다.이 용어에 대한 첫 번째 언급은 1968년 NATO 소프트웨어 공학 회의이며, 당시 소프트웨어 위기에 대한 생각을 불러일으키기 위한 것이었습니다.[24][25][26]소프트웨어 개발은 널리 사용되고 더 일반적인 용어이지만 반드시 공학적 패러다임을 수용하는 것은 아닙니다.공학 분야로서 일반적으로 인정되는 소프트웨어 엔지니어링의 개념은 SWEBOK(Software Engineering Body of Knowledge)에 명시되어 있습니다.SWEBOK은 ISO/IEC TR 19759:2015에서 국제적으로 통용되는 표준이 되었습니다.[27]

컴퓨터과학

컴퓨터 과학(computer science)은 컴퓨터와 그 응용에 대한 과학적이고 실용적인 접근법입니다.컴퓨터 과학자는 계산 이론과 계산 시스템의 설계를 전문으로 합니다.[28]

그것의 하위 분야는 컴퓨터 시스템에서의 구현과 응용을 위한 실제적인 기술과 순수하게 이론적인 영역으로 나뉠 수 있습니다.계산 문제의 근본적인 특성을 연구하는 계산 복잡도 이론과 같은 것들은 매우 추상적인 반면, 컴퓨터 그래픽과 같은 것들은 실제 응용 프로그램을 강조합니다.다른 사람들은 계산을 구현할 때의 어려움에 초점을 맞춥니다.예를 들어, 프로그래밍 언어 이론은 계산의 설명에 접근하는 반면, 컴퓨터 프로그래밍의 연구는 프로그래밍 언어복잡한 시스템의 사용을 조사합니다.인간과 컴퓨터의 상호작용 분야는 컴퓨터와 계산을 인간이 유용하고 사용할 수 있으며 보편적으로 접근할 수 있도록 하는 데 있어 어려움에 초점을 맞추고 있습니다.[citation needed]

사이버 보안

사이버 보안 분야는 컴퓨터 시스템과 네트워크의 보호와 관련이 있습니다.여기에는 정보데이터 개인 정보 보호, IT 서비스 중단 방지, 하드웨어, 소프트웨어 및 데이터의 도난 및 손상 방지 등이 포함됩니다.[29]

데이터 사이언스

데이터 과학은 데이터의 양과 가용성이 증가함에 따라 과학 및 컴퓨팅 도구를 사용하여 데이터에서 정보와 통찰력을 추출하는 분야입니다.[30]데이터 마이닝, 빅 데이터, 통계머신 러닝은 모두 데이터 과학과 맞물려 있습니다.[31]

정보시스템

정보 시스템(Information System, IS)은 사람과 조직이 데이터를 수집, 필터링, 처리, 생성 및 배포하기 위해 사용하는 하드웨어 및 소프트웨어의 상호 보완적 네트워크(정보 기술 참조)를 연구하는 학문입니다.[32][33][34]ACM컴퓨팅 경력은 IS를 다음과 같이 설명합니다.

"IS [학위] 프로그램의 대부분은 경영대학원에 있지만 경영정보시스템, 컴퓨터정보시스템 또는 경영정보시스템과 같은 다른 이름을 가질 수 있습니다.모든 IS 학위는 비즈니스와 컴퓨팅 주제를 결합하지만, 기술적인 문제와 조직적인 문제는 프로그램마다 강조점이 다릅니다.예를 들어, 프로그램은 필요한 프로그래밍의 양이 크게 다릅니다."[35]

IS의 연구는 정보계산의 이론적 토대를 이용하여 컴퓨터 과학 분야 내에서 다양한 비즈니스 모델과 관련 알고리즘 과정을 연구하는 비즈니스컴퓨터 과학의 가교 역할을 합니다.[36][37][38]CIS(Computer Information Systems) 분야는 컴퓨터의 원리, 소프트웨어 및 하드웨어 설계, 응용 프로그램 및 사회에[39][40] 미치는 영향 등을 포함한 알고리즘 프로세스를 연구하는 반면 IS는 설계보다 기능성을 강조합니다.[41]

정보기술

정보 기술(Information Technology, IT)은 컴퓨터통신 장비를 사용하여 데이터를 저장, 검색, 전송 및 조작하는 것을 말합니다.[42][43]이 용어는 일반적으로 컴퓨터와 컴퓨터 네트워크의 동의어로 사용되지만 텔레비전과 전화와 같은 다른 정보 유통 기술도 포함합니다.컴퓨터 하드웨어, 소프트웨어, 전자제품, 반도체, 인터넷, 통신장비, 전자상거래컴퓨터 서비스를 포함한 여러 산업이 정보기술과 관련되어 있습니다.[44][45]

연구 및 신흥 기술

DNA 기반 컴퓨팅양자 컴퓨팅양자 알고리즘의 개발과 같이 컴퓨팅 하드웨어와 소프트웨어 모두를 위한 활발한 연구 분야입니다.미래 기술을 위한 잠재적인 인프라는 포토리소그래피[46] 상의 DNA 종이접기와 이온 트랩 사이의 정보를 전달하기 위한 양자 안테나를 포함합니다.[47]2011년까지, 연구원들은 14 큐비트를 얽었습니다.[48][49]조셉슨 접합 및 급속 단일 플럭스 양자 기술을 기반으로 한 고속 디지털 회로는 나노 스케일의 초전도체의 발견으로 더욱 실현 가능성이 높아지고 있습니다.[50]

데이터 센터는 이미 장거리 데이터 전송에 사용되어 온 광섬유 및 광음향(광학) 장치를 CPU 및 반도체 메모리 부품과 함께 사용하기 시작했습니다.이를 통해 광 인터커넥트를 통해 CPU에서 RAM을 분리할 수 있습니다.[51]IBM은 전자 및 광학 정보 처리를 하나의 칩에 모두 포함하는 집적 회로를 만들었습니다.이것은 CMOS-integrated nanophotics (CINP)로 표시됩니다.[52]광 인터커넥트의 한 가지 이점은 이전에는 특정 종류의 SoC(system on chip)가 필요했던 마더보드가 이제는 이전의 전용 메모리 및 네트워크 컨트롤러를 마더보드 밖으로 이동시켜 컨트롤러를 랙에 분산시킬 수 있다는 것입니다.이를 통해 여러 유형의 SoC에 대한 백플레인 인터커넥트 및 마더보드를 표준화할 수 있으며, 이를 통해 CPU를 보다 적시에 업그레이드할 수 있습니다.[53]

또 다른 연구 분야는 스핀트로닉스입니다.스핀트로닉스는 열 축적 없이 컴퓨팅 성능과 스토리지를 제공할 수 있습니다.[54]포토닉스와 스핀트로닉스를 결합한 하이브리드 칩에 대한 연구가 진행되고 있습니다.[55][56]플라즈모닉스, 포토닉스, 전자공학의 결합에 대한 연구도 진행 중입니다.[57]

클라우드 컴퓨팅

클라우드 컴퓨팅은 서버나 애플리케이션과 같은 컴퓨팅 리소스를 이러한 리소스의 소유자와 최종 사용자 간의 상호 작용 없이 사용할 수 있도록 하는 모델입니다.일반적으로 서비스형 Software as a Service, Platforms as a Service, Infrastructure as a Service의 한 예로 제공되는 기능에 따라 서비스형 Software as a Service, Platforms as a Service, Infrastructure as a Service의 한 예가 됩니다.주요 특징으로는 온디맨드 액세스, 광범위한 네트워크 액세스, 신속한 확장 기능 등이 있습니다.[58]이를 통해 개인 사용자나 소규모 기업이 규모의 경제로부터 이익을 얻을 수 있습니다.

이 분야의 관심 분야 중 하나는 에너지 효율을 지원할 수 있는 잠재력입니다.수천 개의 개별 기계가 아닌 하나의 기계에서 수천 개의 계산 인스턴스가 발생할 수 있도록 허용하면 에너지 절감에 도움이 될 수 있습니다.또한 수백만 가구와 사무실이 아니라 서버 한 곳에 재생 에너지를 공급할 수 있기 때문에 재생 에너지 공급원으로의 전환을 용이하게 할 수 있습니다.[59]

그러나 이 중앙 집중식 컴퓨팅 모델은 특히 보안 및 개인 정보 보호에 있어 여러 가지 문제를 제기합니다.현재의 법은 회사 서버에서 데이터를 잘못 처리하는 것으로부터 사용자를 충분히 보호하지 못합니다.이는 클라우드 컴퓨팅 및 기술 회사에 대한 추가적인 법적 규제의 가능성을 시사합니다.[60]

양자 컴퓨팅

양자 컴퓨팅은 컴퓨터 과학, 정보 이론, 그리고 양자 물리학의 학문을 하나로 모으는 연구 분야입니다.물리학의 일부로서 정보에 대한 생각은 비교적 새로운 것이지만, 정보 이론과 양자 역학 사이에는 강한 연관성이 있는 것으로 보입니다.[61]전통적인 컴퓨팅이 1과 0의 이진 시스템에서 작동하는 반면, 양자 컴퓨팅은 큐비트를 사용합니다.큐비트는 중첩, 즉 1과 0의 두 상태에서 동시에 존재할 수 있습니다.따라서 큐비트의 값은 1과 0 사이가 아니라 측정 시점에 따라 달라집니다.큐비트의 이러한 특성은 양자 얽힘으로 알려져 있으며, 양자 컴퓨터가 대규모 계산을 할 수 있도록 하는 양자 컴퓨팅의 핵심 아이디어입니다.[62]양자 컴퓨팅은 분자 모델링과 같이 전통적인 컴퓨터가 필요한 계산을 할 수 있는 컴퓨팅 능력을 가지고 있지 않은 경우에 종종 과학 연구에 사용됩니다.큰 분자와 그 반응은 기존의 컴퓨터가 계산하기에는 너무 복잡하지만 양자 컴퓨터의 계산 능력은 그러한 계산을 수행할 수 있는 도구를 제공할 수 있습니다.[citation needed]

참고 항목

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