컴퓨터의 이해 4강 - 컴퓨터의 입출력

목차

1. 컴퓨터와 데이터 입출력

2. 데이터 입력

3. 입력 데이터 편집

4. 정보의 출력

5. 입출력의 미래

 

1. 컴퓨터와 데이터 입출력

(1) 컴퓨터 시스템의 구성

(2) 데이터의 처리 방식과 입출력

[1] 일괄처리 방식

- 흔히 배치 처리 방식을 의미하며, 데이터를 수집하였다가 일정 시점 단위로 일괄해서 처리하는 방식

- 데이터를 모아 한꺼번에 처리하므로 효율적임

- 성능 척도 : 시간당 얼마나 많은 양의 작업을 수행하는가?

- 개별 요청이 즉시 처리되지 않으므로 기다리는 시간이 필요하다는 클라이언트 측 단점이 존재 한다.

- 보조기억장치 등에 데이터를 모아서 처리한 후 보조기억장치나 프린터 등으로 처리 결과를 출력한다.

예시 : OMR 카드를 통해 답안지 작성 모아진 답안지를 한 번에 입력장치에 넣고 성적 처리 출력을 받는 것

[2] 대화식 처리 방식

- 사용자가 명령이나 데이터를 입력하면 즉시 적절한 처리를 하여 사용자에게 결과를 출력하여 응답하는 방식

- 대화형 컴퓨터 단말기의 광범위한 보급으로 많은 분야에서 효과적으로 사용됨.

- 성능 척도 : 사용자에게 얼마나 빠르게 응답할 수 있는가?

- 사용자가 직접 데이터를 편리하게 입력하기 위한 입력장치, 즉시 컴퓨터의 반응 확인이 가능한 출력장치가 필요함.

예시 : 웹 검색, 문서 편집, 게임, 온라인 뱅킹, 판매점 단말기(POS)

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2. 데이터 입력

(1) 데이터 입력 방법에 따른 입력장치 분류

(2) 단말기 입력

[1] 단말기란?

- 컴퓨터에 데이터를 입력하고 컴퓨터가 내보내는 데이터를 출력하는 장치를 의미한다.

- 1950년대에 전신타자기(teletypewriter, TTY) 가 존재했음

[2] 단순 터미널

- 극히 제한된 제어 코드 (CR, LF 등) 외에는 처리 능력이 없음. ( 간단한 명령어만 가능 했음 )

[3] 지능적 터미널

- 마이크로프로세서를 포함하고 있어 주 컴퓨터에 데이터를 내보내기 전에 간단한 편집을 하는 등의 일부 입력을 데이터 처리를 자체적으로 수행할 수 있다.

[4] 현대의 단말기

- 그래픽 단말기 : 문자 외에도 그림을 출력할 수 있는 단말기

- 최근에는 개인용 컴퓨터가 컴퓨터 단말기로 많이 사용이 된다.

- 신 클라이언트 : 대부분의 계산 및 처리, 저장 기능을 서버가 담당하고 ,사용자에게 그래픽 사용자 인터페이스만 제공하는 필수 요소만으로 구성된 저상양 컴퓨터를 의미한다.

- 팻 클라이언트 : 각종 응용프로그램을 내장하고, 서버와 독립적인 처리 능력을 갖는 컴퓨터를 의미한다.

[5] 키보드

- 문자나 기호를 입력하기 위한 기본적인 입력장치

- 타자기의 배열을 차용한 키 배열 사용

- 영문 키보드 : 쿼티, 드보락 등 사용

* 대부분의 컴퓨터에 쿼티 키보드가 사용되고 있음.

- 한글 키보드 : 두벌식 및 세벌식 사용

* 1982년에 KS X 5002 표준 두벌식 키보드를 PC 표준 키보드로 확정함

[6] 마우스

- 평면상에서의 상대적 움직임을 감지하여 좌표와 같은 공간 정보를 입력할 수 있는 포인팅 장치의 일종이다.

- 기계식 마우스 : 마우스 안의 작은 공이 구르는 방향을 x축 및 y축 룰러에 연결된 센서를 통해 읽어 내는 방식

- 광학식 마우스 : LED, 레이저 등의 조명을 가한 바닥 면의 연속적인 이미지를 센서를 통해 입력하여 이동 계산 방식

- 마우스의 조작을 통해 선택, 실행, 이동, 복사 등 다양한 동작을 지시할 수 있다.

[7] 터치 스크린

- 컴퓨터 화면의 접촉을 인지하여 좌표를 입력하는 장치이다.

- 손가락이나 스타일러스와 같은 도구로 화면을 접촉

- 입력 방식 : 정전식, 감압식, 광학식 등이 있다. ( 최근에는 정전식 방식을 많이 이용함. )

- 용도 : 모바일 단말기, 대화형 키오스크 등이 있다.

[8] 그래픽 태블릿

- 종이에 그리듯이 좌표나 펜의 궤적을 입력할 수 있는 장치이다.

- 스타일러스를 이용하여 절대 위치를 입력할 수 있다.

- 용도 : 컴퓨터 그래픽스, CAD, 필기 입력, 마우스 대용 등

(3) 원시 데이터의 직접 입력

- 기계가 읽을 수 있는 원시 문서를 의미한다.

- 광학마크 인식 : OMR (Optical Mark Recognition)

- 광학문자 인식 : OCR (Optical Character Recognition)

- 자기잉크문자 인식 : MICR (Magnetic Ink Character Recognition)

- 바코드 인식 : 바코드라는 물리적인 물체를 스캔하여 읽을 수 있다.

 

[1] 광학마크 인식 (OMR)

- 정해진 위치에 표시한 마크를 기계가 인식을 해서 체점을 해준다.

[2] 광학문자 인식(OCR)

- 인쇄되거나 손으로 쓴 글자를 인식하여 입력을 해준다.

- 사람이 쓴 글자라 인식에 대한 기술이 완벽에 가까워야 한다.

- 현재는 인쇄된 글자를 주로 인식을 하게 만든다. ( 예시로는 통지서 이런게 있다. )

[3] 자기잉크문자 인식

- 자기 잉크로 인쇄된 글자를 인식한다.

- 글자 위에 필기, 날인 등을 하더라도 인식이 가능하다는 장점이 있다.

[4] 바코드 인식

- 흑과 백의 막대로 문자나 숫자를 표현한 것이다.

- 상품, 도서 등의 다양한 재질에 인쇄하여 사용 가능

예시 : 상품코드, 책 바코드 , 대부분 계산을 위해 이용

 

(4) 기타 컴퓨터 입력

[1] 판매점(POS, point of sale) 단말기

- 고객과 거래가 일어나는 시간과 장소에서 즉시 컴퓨터시스템에 데이터를 입력한다.

- 입력된 데이터는 판매기록을 유지하고 재고량을 확인시키며, 판매에 따른 사업운영에 중요한 작업을 자동적 수행해줌.

[2] 이미지스캐너, 디지털 카메라

- 그림형태로 데이터를 입력 할 수 있다.

- 영상데이터 입력

[3] 매트릭스 코드(2차원 바코드, 2차원코드)

- 2차원 영역에 패턴을 나열하여 정보를 표현한다. ( QR 코드를 의미한다고 생각하면 된다. )

- QR코드 : 1994년 일본의 덴소 웨이브에서 개발 / 용량 : 버전 40-L의 경우 최대 2,953바이트 저장

[4] RFID (Radio-Frequency IDentification)

- IC칩과 전자기장을 이용한 무선 데이터 전송 기술을 이용한다.

- 안테나와 집적회로 구성된 RFID 태그를 사용함.

- 태그 안에 정보를 저장하거나 수정할 수 있음.

- 여러 개의 태그를 동시에 구분할 수 있음.

예시 : 대중교통에서 교통카드와 단말기를 통해 결제 하는 방식

[5] 보조기억장치를 통한 입력

- 데이터를 자기디스크나 광디스크, 플래시메모리 등의 보조기억장치에 저장한 후 이 데이터를 입력으로 사용함.

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3. 입력 데이터 편집

(1) 입력 데이터 편집의 필요성

- Garbage in, garbage out(GIGO) 라고 불림.

- 입력된 데이터가 정확하지 않으면 처리 결과도 쓸모가 없으므로, 정확한 데이터가 입력되도록 검증하는 것이 필요함.

 

(2) 입력 데이터의 정확성 확인을 위한 검사 ( 유효성 체크 )

[1] 문자 종류 확인

- 입력된 자료의 유형이 올바른가 검사해야함.

예시 : 우편번호 입력

[2] 타당성 테스트

- 데이터가 정상이거나 인정되는 범위 안에 있는지의 여부를 확인해야함.

예시 : 출생 연도 입력

[3] 범위 테스트

- 입력된 값이 정상적인 범위에 속하는 값인가를 검사해야함.

예시 : 정상적인 부서 번호가 01부터 17까지인 경우

[4] 일관성 테스트

- 입력된 값에 모순이 있는지 검사함

예시 : 왕복 항공권 예약을 위한 날짜 입력 ( 가는날 보다 오는날이 더 빠른경우 모순이 발생함 )

[5] 체크디지트 (check digit)

- 데이터 입력 과정에서 발생되는 오류를 검사하기 위해 추가된 숫자

예시 : 숫자가 다른 값으로 바뀌는 경우 / 숫자의 순서를 뒤바꾸어 입력한 경우 등

- 데이터에 미리 정해 놓은 연산을 통해 얻은 체크디지트를 실제 데이터와 함께 입력하거나 전송함.

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4. 정보의 출력

(1) 출력 방법에 따른 출력장치 분류

 

(2) 디스플레이 모니터

[1] 특징

- 가장 일반적으로 사용되는 컴퓨터 출력 장치이다.

- 컴퓨터와 대화하듯 사용자의 입력에 반응하여 출력되는 정보를 동적으로 제공할 수 있다.

- 초기에는 CRT 모니터가 있었고, 이후에는 LCD, OLED 등의 평판형 모니터가 나왔다.

[2] 출력 방식

- 래스터 방식 : 가로와 세로로 격자 형태로 촘촘히 나열된 점(필셀)들을 여러 가지 색과 밝기로 출력하는 방식

- 화면비율 : 4:3(초기) -> 16:9(최근)

- 화면 해상도 : HD:1280x720 / Full HD:1920x1080 / QHD:2560x1440 / 4k UHD:3840x2160 ... 등

[3] 플렉서블 디스플레이

- 유연하게 휘거나 접을 수 있는 디스플레이 ( Z플립 이런거 )

- 전자종이나 OLED를 활용

 

(3) 프린터

[1] 출력 방식

- 충격인쇄 : 과거에 사용한 방식이며 종이, 리본, 글자를 함께 부딪치게 하여 리본의 잉크를 종이에 찍어 냄

예시 : 데이지 휠 프린터, 도트 매트릭스 프린터, 라인 프린터 등이 있다.

- 비충격인쇄 : 현대에 가장 많이 사용하는 방식이며 레이저 프린터, 잉크젯 프린터, 감열식 프린터 등이 있다.

 

(4) 기타 컴퓨터 출력장치

[1] 플로터

- 선 그리기 형태의 그림을 출력하기 위한 출력장치

- 펜 플로터 : 다양한 색의 펜과 원통 또는 평면 종이판을 사용해서 큰 도면등을 그려낸다.

- 현재 : 고품질 출력을 할 수 있는 잉크젯 방식의 광폭 프린터를 이용하여 대형 출력물을 만든다.

[2] 비디오 프로젝터 ( 빔프로젝터 )

- 스크린에 슬라이드나 동영상과 같은 영상 출력을 투사하는 출력장치

- 큰 화면을 출력할 수 있어 회의실, 강의용, 홈시어터 용으로 많이 사용이 된다.

[3] 헤드 마운티드 디스플레이

- 작은 광학 디스플레이 장치를 통해 영상을 두 눈에 전달할 수 있도록 머리에 쓰는 디스플레이 장치를 의미한다.

- 3차원 입체 장면으로 가상현실 환경을 보여 주거나 실세계의 시야에 컴퓨터가 생성한 정보를 겹쳐서 보여준다.

예시 : VR / 애플 비전 프로 등

[4] 3차원 프린터

- 컴퓨터를 이용하여 설계한 3차원 입체 모델을 실제 물체로 제작하는 장치를 말한다.

- 절삭형 : 컴퓨터 수치제어 공작기계와 같은 도구를 이용하여 재료를 깎아 원하는 물체를 만드는 방식이다.

- 적충형 : 석고나 나일론 등의 가루나 플라스틱 액체나 플라스틱 실과 같은 재료를 미세한 단위로 한 층씩 쌓아 올려 원하는 물체를 만드는 방식

- 제품의 제작 과정 : 모델링(CAD , 3차원 스캐너) -> 프린팅 작업 -> 마무리(연마, 도색, 조립 등)

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5. 입출력의 미래

(1) 다양한 입출력 기술의 활용

[1] 사용자 중심의 입출력

- 사용자가 데이터를 신속하고 정확하며 쉽게 입력할 수 있게 함. ( 음성, 필기, 동작 등 )

- 사용자가 정보를 더욱 쉽고 직관적으로 이해할 수 있도록 정보를 출력함. ( 음성 출력, 3D 영상, 촉각, 바람, 물 등 )

- 정해진 공간을 벗어나 이동 환경에서 정보를 활용할 수 있도록 함.

[2] 동작 입력

- 데이터 장갑을 이용한 손 동작 입력 ( 데이터 글러브라고 부름 )

- 가속도계, 자이로스코프 등의 센서 활용 ( Meta Quest 3 ( VR ) / 닌텐도 스위치 )

- 컴퓨터비전 기술을 활용한 동작 입력 ( 카레마라 동작을 인식하여 아바타가 움직이게 해준다. )

[3] 특별한 장비를 착용하지 않고도 손동작을 입력할 수 있는 장치

- Leap Motion : 적외선 광원(LED)과 2개의 적외선 카메라 및 소프트웨어 기술을 이용하여 손의 움직임을 입력

- 마이크로소프트 홀로렌즈 : 홀로그램을 이용한 3D 이미지 출력 및 응시, 손동작과 음성 등을 통한 명령