1. 컴퓨터의 개념
컴퓨터(computer)는 계산을 수행하는 장치다. 컴퓨터가 사용하는 자료를 데이터(data)라고 하는데, 컴퓨터는 데이터를 입력받아 처리(process) 한 후 출력하거나 저장한다. 컴퓨터가 데이터를 처리하면 의미 있는 자려가 되는데, 이를 정보(information)라고 한다. 그러므로 정보 기술(information Technology, IT)은 데이터를 가공하여 가치 있는 정보로 만드는 모든 기술을 의미한다. 일반적으로 정보 기술과 통신 기술은 밀접한 연관 관계가 있기 때문에 정보 기술과 통신 기술을 합쳐 '정보통신 기술'이라고 한다.
인간에 비하여 컴퓨터는 매우 단순한 작업만 하는 기계에 불과하다. 말 그대로 시키는 일만 정확하게 한다. 그러나 컴퓨터가 인간보다 뛰어난 능력이 있다. 계산을 매우 빨리 할 수 있따는 것과 한번 기억한 데이터는 잃어버리지 않는다는 것이다. 최근에 출시된 CPU는 덧셈 연산을 1초에 30억 번 할 수 있다. 또 저장 장치에 한번 저장한 데이터는 반영구적으로 보관된다. 그렇다고 컴퓨터가 인간 능력을 넘어선 것은 아니다. 단순히 계산을 엄청 빨리하고 기억력이 정확할 뿐, 문제를 응용하거나 감성을 가져서 인간과 자연스럽게 소통할 수는 없다. 다시 말해 컴퓨터는 인간이 시키는 일을 엄청난 속도로 처리하고, 정확하게 기억해 내는 기계일 뿐이다. 인간은 컴퓨터의 이러한 능력을 이용하여 작업에 활용함으로써 작업 효율을 높인다.
2. 컴퓨터의 동작 원리
컴퓨터는 하드웨어와 소프트웨어로 구성되며, 하드웨어는 다시 CPU, 메인메모리, 입력 장치, 출력 장치, 저장 장치 등 다섯 가지 요소로 구성된다. 쉽게 이해하도록 컴퓨터 동작 원리를 요리에 빗대어 보자. 요리와 컴퓨터는 많이 닮았다. 요리는 재료를 조리하여 음식을 만드는 과정이다. 같은 밀가루라도 어떻게 조리하느냐에 따라 식빵, 짜장면, 스파게티, 등이 된다. 마찬가지로 컴퓨터도 주방과 닮아 있다. 주방을 총괄하는 주방장은 CPU, 요리를 하는 작업대는 메인메모리, 재료를 보관하는 창고는 저장 장치에 비유 할 수 있다. 레스토랑에서 주방장은 주방 전체를 지휘한다. 주방장 옆에는 주방장의 조리를 도와주는 '보조 요리사'와 재료 손질과 관리를 맡는 '주방 보조'가 있다. 주방장은 주요 업무인 요리를 하면서 보조 요리사에게 조리 작업을 나누어 주고, 주방 보조에게는 재료를 손질하라고 지시한다, CPU(Central Processing Unit: 중앙 처리 장치)는 컴퓨터에서 주방장과 같은 역할을 한다. 주로 입력된 데이터를 계산하여 처리하면서 그래픽 연산만 전문으로 하는
'GPU(Graphical processing Unit)'에 작업을 나누어 주고 '입출력 관리자'에는 데이터를 가져오거나 내보내라고 지시한다.
주방에서 요리에 쓸 재료는 창고에 보관하지만 재료를 가져와 손질하고 요리하는 과정은 작업업대에서 한다. 컴퓨터도 평소에는 저장 장치에 데이터를 보관해 두고 필요할 때마다 메인메모로 불러와 작업한다. 즉, 모든 작업은 메인메모리(main memory)에서 한다. 메인 메모리는 CPU가 사용하는 유일한 작업 공간이다. 메인메모리에 있는 모든 데이터는 전원이 꺼지면 사라지기 때문에 데이터는 저장 장치에 보관된다. 주방에는 많은 조리 기구와 식기가 있고, 저마다 역할이 있다. 완성한 요리를 담는 식기는 밥그릇, 국그릿, 물컵, 와인잔 등 용도가 다르다. 요리할 재료도 그 특징에 따라 냉장고, 냉동고, 온장고 등에 따로 보관한다. 컴퓨터도 데이터를 입력할 때 사용하는 입력 장치와 처리 한 데이터를 출력할 때 사용하는 출력 장치가 따로 있다. 대표적인 입력 장치로는 키보드, 마우스, 터치스크린 등이 있고, 출력 장치로는 모니터, 스피커, 프린터 등이 있다. 네트워크 카드는 동시에 입력과 출력을 하는 장치다. 요리를 하려면 재료를 어떻게 조리할지 적어 놓은 레시피가 필요하다. 레시피는 특정 요리에 사용할 재료, 조리방법과 절차가 담겨 있다. 컴퓨터에도 하드웨어를 작동시킬 소프트웨어가 필요하다. 하드웨어를 조작하여 원하는 정보를 만들어 내는 것이 소프트웨어다.
3. 임베디드 시스템
과거에는 컴퓨터가 방 하나를 차지할 정도로 매우 컸으나 점점 소형화되어 현재의 개인용 컴퓨터 크기에 이르렀다. 컴퓨터는 스마트폰이나 각종 가전제품에도 탑재되는데, 이렇게 특정 기계에 포함된 작은 컴퓨터를 임베디드 시스템(embedded system)이라고 한다. 전기밥솥을 생각해 보자. 예전에는 재료에 맞는 온도와 시간을 사람이 직접 조절했다. 그러나 전기밥솥에 컴퓨터를 탑재하면서 버튼만 누르면 백미, 잡곡, 현미 등 재료에 따라 온도와 시간을 알맞게 조절해 준다. 심지어 전기밥솥으로 삼계탕, 맛탕, 갈비 요리도 할 수 있다. 시계에 컴퓨터를 탑재한 경우도 있다. 스마트 시계를 착용하면 시간 확인 이외에도 메세지보내기, 혈압 측정, 길 찾기 기능 도 이용할 수 있다. 자동차에도 컴퓨터를 탑재하는데, 자동차가 알아서 시동을 걸고 차선을 따라 자동으로 움직이며 장애물이 나타나면 멈춘다. 우리는 한글 프로그램으로 문서를 작성하고, 그래픽 프로그램으로 사진을 편집한다. 그러나 전기밥솥의 소프트웨어는 요리하는 일 이외에는 다른 작업은 할 수 없다. 이렇듯 임베디드 시스템은 특정 작업에 한정된 컴퓨터로 정의할 수 있다. 반면에 일반 컴퓨터는 문서 작업, 사진 편집 등 다양한 작업이 가능하며 범용 컴퓨터(genral purpose computer)라고 한다.