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컴퓨팅

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목차

1. 개요

컴퓨팅은 데이터를 처리하고 조작하는 과정을 의미하며, 주판과 같은 초기 도구에서부터 현대의 컴퓨터에 이르기까지 다양한 형태로 발전해 왔다. 컴퓨팅은 수학적 개념과 밀접하게 연결되어 있으며, 고대 이집트와 그리스에서부터 다양한 형태로 활용되었다. 20세기 후반에는 디지털 전자 장치를 이용한 컴퓨팅이 발전하면서, 컴퓨터, 하드웨어, 소프트웨어, 컴퓨터 네트워크 등 다양한 하위 분야가 등장했다. 현재는 양자 컴퓨팅, 클라우드 컴퓨팅, AI 컴퓨팅 등 최신 기술 연구가 활발히 진행되고 있으며, 사회 전반에 걸쳐 광범위하게 활용되고 있다.

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컴퓨팅
컴퓨팅
정의
컴퓨팅 정의계산 또는 계산 기계를 사용하는 활동을 포괄적으로 지칭
역사
컴퓨팅 역사컴퓨팅의 역사는 오래되었으며, 다양한 도구와 기술이 사용됨
초기 도구주판, 계산자, 기타 기계 장치
현대 컴퓨팅현대 컴퓨팅은 전자 컴퓨터의 개발로 시작
주요 분야
컴퓨터 과학컴퓨터와 컴퓨팅 시스템의 이론적 기초를 연구하는 학문
컴퓨터 공학컴퓨터 시스템의 하드웨어와 소프트웨어 설계, 개발을 연구하는 공학 분야
소프트웨어 공학소프트웨어 개발, 유지보수 및 관리를 다루는 공학 분야
정보 기술컴퓨터 시스템, 네트워크 및 데이터를 관리하고 사용하는 분야
정보 시스템조직의 운영과 관리를 지원하는 시스템 개발, 구축, 관리 분야
관련 분야
데이터 과학대량의 데이터에서 유용한 정보를 추출하는 학문
인공지능인간의 지능을 모방하는 컴퓨터 시스템 개발 분야
사이버 보안컴퓨터 시스템과 네트워크를 보호하는 분야
임베디드 시스템특정 기능을 수행하도록 설계된 컴퓨터 시스템
분류
ACM 컴퓨팅 분류 시스템ACM 컴퓨팅 분류 시스템을 참고
참고 자료
컴퓨팅 경력 및 학문컴퓨팅 경력 및 학문 (CERIC)
컴퓨팅 역사컴퓨팅 역사 (mason.gmu.edu)

2. 역사

컴퓨팅의 역사는 컴퓨팅 하드웨어의 역사보다 길며, 표의 도움을 받든 받지 않든 종이와 연필(혹은 칠판과 분필)을 사용하는 방법의 역사를 포함한다. 컴퓨팅은 숫자 표현과 밀접하게 관련되어 있지만, 컴퓨팅에 필요한 수학적 개념은 수 체계보다 먼저 존재했다.

가장 초기의 계산 도구는 주판으로, 기원전 2700년에서 2300년 사이에 바빌론에서 발명된 것으로 추정된다. 현대적인 디자인의 주판은 오늘날에도 여전히 계산 도구로 사용되고 있다.

최초로 디지털 전자 장치를 컴퓨팅에 사용하자는 제안은 1931년 C. E. 윈-윌리엄스(Wynn-Williams)의 논문 "물리 현상의 고속 자동 계산을 위한 티라트론(Thyratrons)의 사용"이었다.[4] 클로드 섀넌은 1938년 논문 "릴레이 및 스위칭 회로의 기호 분석"에서 불 대수 연산에 전자 장치를 사용하는 아이디어를 제시했다.

전계 효과 트랜지스터 개념은 1925년 줄리어스 에드가 릴리엔펠트가 제안했다. 존 바딘과 월터 하우저 브래튼은 벨 연구소의 윌리엄 쇼클리 밑에서 1947년에 최초의 작동 트랜지스터인 점 접촉 트랜지스터를 만들었다.[5][6] 1953년 맨체스터 대학교는 최초의 트랜지스터 컴퓨터인 맨체스터 베이비를 만들었다.[7] 그러나 초기 접합 트랜지스터는 대량 생산이 어려워 특수 응용 분야로 제한되었다.[8]

1957년, Frosch와 Derick은 벨 연구소에서 최초의 이산화규소 전계 효과 트랜지스터를 제조했는데, 이는 드레인과 소스가 표면에서 인접한 최초의 트랜지스터였다.[9] 그 후, 1960년 벨 연구소에서 MOSFET을 작동 시연했다.[10][11] 1959년 벨 연구소의 마틴 아탈라와 강대원이 발명한 금속-산화물-실리콘 전계 효과 트랜지스터(MOSFET 또는 MOS 트랜지스터)는 초고밀도 집적 회로를 구축할 수 있게 했으며,[12][13] 이는 컴퓨터 혁명[14] 또는 마이크로컴퓨터 혁명으로 이어졌다.[15]

2. 1. 고대 및 중세 시대의 컴퓨팅

컴퓨팅의 역사는 컴퓨팅 하드웨어의 역사보다 길며, 테이블의 도움을 받든 받지 않든 펜과 종이(혹은 분필과 슬레이트)를 사용하는 방법의 역사를 포함한다. 컴퓨팅은 숫자 표현과 밀접하게 관련되어 있지만, 컴퓨팅에 필요한 수학적 개념은 수 체계보다 먼저 존재했다.

계산에 사용되는 가장 초기의 알려진 도구는 주판이며, 이는 기원전 2700년에서 기원전 2300년 사이에 바빌로니아에서 발명된 것으로 생각된다.[82] 수메르의 주판은 모래 위에 열 모양의 선을 긋고 돌을 놓고 계산하는 것이었으며, 수메르식 60진법을 기반으로 했다. 이것이 최초의 계산 도구이며, 고대 그리스의 아르키메데스보다 2000년 이상 앞선 최첨단 계산 시스템이었다. 바빌로니아인들은 점토판과 쐐기 문자를 사용하여 60진법 계산을 할 수도 있었다. 보다 현대적인 디자인의 주판은 오늘날에도 여전히 계산 도구로 사용되고 있다.

고대 이집트인들은 그들의 수 체계를 사용하여 사물을 세고, 곱셈이나 분수 문제와 같은 수학 문제를 풀었다는 증거가 파피루스에 남아 있다. 그들은 독특한 분수 체계를 가지고 있었고, 예를 들어 현대에서 "3/4"라고 쓰는 것을 고대 이집트에서는 (현대식으로 쓰면) "1/2 + 1/4"에 해당하는 것처럼 나누어 쓴[83] 후 분수 계산을 했다. 그 계산 능력을 피라미드 건설에서 설계도 작성, 필요한 석재 수 산출, 노동자에게 지급해야 할 식량의 양이나 급여의 금액 계산 등에 활용했다.

기원전 3세기, 고대 그리스의 아르키메데스는 『방법』을 저술하여 지렛대의 기계적인 원리를 설명하고, 그러한 원리를 수학 문제를 계산하는 데 사용했으며, 재귀적인 방법을 사용하여 수학 문제를 풀었고, 예를 들어 "우주에 존재하는 모래알의 수" 등을 계산했다.

안티키티라섬 근처 난파선에서 발견된 고대 그리스의 안티키테라 기계는 기원전 2세기경의 것으로 추정되며, 현재 확인 가능한 가장 오래된 기어식 계산기이다. 이것은 천구상의 천체의 위치를 계산하는 데 사용되었던 것으로 생각된다.

바빌로니아의 주판. 점토판에 갈대 펜을 눌러 쐐기 문자로 바빌로니아식 60진법 표기의 25:47(십진법의 1547)이라고 쓰여 있다.



2. 2. 근대 컴퓨팅의 발전

컴퓨팅에 디지털 전자 장치를 사용하자는 최초의 제안은 1931년 C. E. 윈-윌리엄스(Wynn-Williams)의 논문 "물리 현상의 고속 자동 계산을 위한 티라트론(Thyratrons)의 사용"이었다.[4] 1938년 클로드 섀넌의 논문 "릴레이 및 스위칭 회로의 기호 분석"에서는 불 대수 연산에 전자 장치를 사용하는 아이디어를 소개했다.

전계 효과 트랜지스터의 개념은 1925년 줄리어스 에드가 릴리엔펠트에 의해 제안되었다. 존 바딘과 월터 하우저 브래튼은 벨 연구소의 윌리엄 쇼클리 밑에서 일하면서 1947년에 최초의 작동 가능한 트랜지스터인 점 접촉 트랜지스터를 만들었다.[5][6] 1953년에 맨체스터 대학교는 최초의 트랜지스터 컴퓨터인 맨체스터 베이비를 만들었다.[7] 그러나 초기 접합 트랜지스터는 대량 생산이 어려운 상대적으로 부피가 큰 장치였기 때문에 다양한 특수 응용 분야로 제한되었다.[8]

1957년, Frosch와 Derick은 벨 연구소에서 최초의 이산화규소 전계 효과 트랜지스터를 제조했는데, 이는 드레인과 소스가 표면에서 인접한 최초의 트랜지스터였다.[9] 그 후, 한 연구팀은 1960년 벨 연구소에서 작동하는 MOSFET을 시연했다.[10][11] 금속-산화물-실리콘 전계 효과 트랜지스터(MOSFET 또는 MOS 트랜지스터)는 1959년 벨 연구소의 마틴 아탈라와 강대원에 의해 발명되었다. MOSFET을 통해 초고밀도 집적 회로를 구축할 수 있게 되었으며,[12][13] 이는 컴퓨터 혁명[14] 또는 마이크로컴퓨터 혁명으로 알려진 것으로 이어졌다.[15]

2. 3. 현대 전자 컴퓨팅의 등장과 발전

컴퓨팅에 디지털 전자 장치를 사용하자는 최초의 기록된 제안은 1931년 C. E. 윈-윌리엄스(Wynn-Williams)의 논문 "물리적 현상의 고속 자동 계산을 위한 티라트론(Thyratrons)의 사용"이다.[4] 1938년 클로드 섀넌은 논문 "릴레이 및 스위칭 회로의 기호 분석"에서 전자 장치를 불 대수 연산에 사용하는 아이디어를 제시했다.

전계 효과 트랜지스터의 개념은 1925년 줄리어스 에드가 릴리엔펠트가 제안했다. 벨 연구소의 윌리엄 쇼클리 아래에서 존 바딘과 월터 하우저 브래튼은 1947년 최초로 작동하는 트랜지스터인 점 접촉 트랜지스터를 만들었다.[5][6] 1953년 맨체스터 대학교는 최초의 트랜지스터 컴퓨터인 맨체스터 베이비를 제작했다.[7] 그러나 초기 접합 트랜지스터는 대량 생산이 어려운 비교적 부피가 큰 장치여서 다양한 특수 응용 분야로 제한되었다.[8]

1957년, Frosch와 Derick은 벨 연구소에서 최초의 이산화규소 전계 효과 트랜지스터를 제조했는데, 이는 드레인과 소스가 표면에서 인접한 최초의 트랜지스터였다.[9] 그 후, 한 연구팀은 1960년 벨 연구소에서 작동하는 MOSFET을 시연했다.[10][11] 1959년 벨 연구소의 마틴 아탈라와 강대원이 발명한 금속-산화물-실리콘 전계 효과 트랜지스터(MOSFET 또는 MOS 트랜지스터)는 초고밀도 집적 회로를 구축할 수 있게 했다.[12][13] 이는 컴퓨터 혁명[14] 또는 마이크로컴퓨터 혁명으로 알려진 현상으로 이어졌다.[15]

3. 컴퓨터

컴퓨터는 컴퓨터 프로그램이라는 명령 집합에 따라 데이터를 처리하는 기기이다.[1] 이 프로그램은 실행 가능한 형태를 갖추고 있어 컴퓨터가 직접 명령을 실행할 수 있게 한다. 프로그래머는 사람이 읽을 수 있는 소스 코드 형태의 프로그램을 통해 알고리즘을 연구하고 개발한다.[17] 명령어는 각기 다른 종류의 컴퓨터에서 수행될 수 있으므로, 단일 소스 명령어 집합은 CPU 유형에 따라 기계 명령으로 변환된다.[18]

실행 프로세스는 컴퓨터 프로그램의 명령어를 실행하며, 이 명령어들은 컴퓨터가 수행하는 계산을 표현한다. 명령어는 실행 중인 기계에서 단순한 동작의 순서를 트리거하며, 의미론에 따라 특정 효과를 생성한다.

3. 1. 하드웨어

컴퓨터 하드웨어는 중앙 처리 장치(CPU), 메모리, 그리고 입출력을 포함한 컴퓨터의 물리적인 부품들을 포함한다.[19] 계산 논리와 컴퓨터 아키텍처는 컴퓨터 하드웨어 분야의 핵심 주제이다.[20][21]

컴퓨터 하드웨어는 컴퓨터 프로그램이라는 일련의 기술에 따라 데이터를 조작하는 기계이다. 자동 계산 기능이 없는 계산기를 포함하는 「계산 기계」라는 말도 있다. 프로그램에는 컴퓨터가 그대로 실행할 수 있는 형식(기계어, 바이너리)이 있다.

메모리가 일상화되면서 CPU를 명령어 수준에서 성능 향상시키는 방향에 주목이 모였다. 명령어 인출과 실행 주기를 고속화하는 다양한 방법이 개발되었다.

3. 2. 소프트웨어

컴퓨터 소프트웨어(또는 간단히 소프트웨어)는 컴퓨터에 지시를 제공하는 컴퓨터 프로그램 및 관련 데이터의 집합체이다. 소프트웨어는 컴퓨터 저장 장치에 보관된 하나 이상의 컴퓨터 프로그램과 데이터를 의미하며, 데이터 처리 시스템 작동과 관련된 ''프로그램, 절차, 알고리즘'' 및 그 ''문서''의 집합이다.[22] 프로그램 소프트웨어는 컴퓨터 하드웨어에 직접 명령어를 제공하거나 다른 소프트웨어에 대한 입력으로 작용하여 프로그램의 기능을 수행한다. 용어는 기존 용어인 ''하드웨어''(물리적 장치를 의미)와 대조적으로 만들어졌으며, 하드웨어와 달리 소프트웨어는 무형이다.[22]

소프트웨어는 때때로 응용 소프트웨어만을 의미하는 더 좁은 의미로도 사용된다.

시스템 소프트웨어는 컴퓨터 하드웨어를 작동 및 제어하고 응용 소프트웨어를 실행하기 위한 플랫폼을 제공하도록 설계된 컴퓨터 소프트웨어이다. 시스템 소프트웨어에는 운영 체제, 유틸리티 소프트웨어, 장치 드라이버, 윈도우 시스템, 펌웨어가 포함된다. 컴파일러, 링커, 디버거와 같은 자주 사용되는 개발 도구는 시스템 소프트웨어로 분류된다.[23] 시스템 소프트웨어와 미들웨어는 컴퓨터 기능을 관리하고 통합하지만, 응용 소프트웨어와 달리 일반적으로 사용자에게 이익이 되는 작업 수행에는 직접적으로 적용되지 않는다.

응용 프로그램(application software), 또는 애플리케이션(application)이나 앱(app)으로도 알려져 있으며, 사용자가 특정 작업을 수행하도록 설계된 컴퓨터 소프트웨어이다. 예를 들어 기업용 소프트웨어, 회계 소프트웨어, 사무 소프트웨어, 그래픽 소프트웨어, 미디어 플레이어 등이 있다. 많은 응용 프로그램은 주로 문서를 다룬다.[24] 앱은 컴퓨터와 시스템 소프트웨어와 함께 번들될 수도 있고, 별도로 배포될 수도 있다. 일부 사용자는 번들된 앱으로 만족하며 추가 응용 프로그램을 설치할 필요가 없을 수 있다. 시스템 소프트웨어는 하드웨어를 관리하고 응용 프로그램에 서비스를 제공하며, 응용 프로그램은 사용자에게 서비스를 제공한다.

응용 프로그램은 특정 컴퓨팅 플랫폼 또는 시스템 소프트웨어 기능을 특정 목적에 적용한다. 마이크로소프트 오피스(Microsoft Office)와 같은 일부 앱은 여러 다른 플랫폼용으로 여러 버전으로 개발되지만, 다른 앱은 요구 사항이 더 좁고 일반적으로 실행되는 플랫폼으로 구분된다. 예를 들어, "윈도우(Microsoft Windows)용 지리 응용 프로그램", "안드로이드(Android)용 교육 응용 프로그램", "리눅스 게임" 등이 있다. 하나의 플랫폼에서만 실행되고 응용 프로그램의 인기로 인해 해당 플랫폼의 바람직성을 높이는 응용 프로그램을 킬러 애플리케이션이라고 한다.[25]

3. 3. 컴퓨터 네트워크

컴퓨터 네트워크(computer network)는 흔히 네트워크라고도 불리며, 자원과 정보를 공유할 수 있도록 통신 채널로 상호 연결된 하드웨어 구성 요소와 컴퓨터들의 집합체이다.[26] 네트워크에 연결된 두 장치는 적어도 한 장치의 프로세스가 원격 장치의 프로세스로 데이터를 주고받을 수 있다. 네트워크는 데이터 전송 매체, 사용되는 통신 프로토콜, 규모, 네트워크 토폴로지, 조직 범위 등 다양한 특성에 따라 분류된다.

통신 프로토콜은 컴퓨터 네트워크에서 정보를 교환하기 위한 규칙과 데이터 형식을 정의하며, 컴퓨터 네트워크 프로그래밍의 기반이 된다. 널리 알려진 통신 프로토콜로는 근거리 통신망(LAN)에서 널리 쓰이는 이더넷과 여러 네트워크 간의 데이터 통신을 위한 인터넷 프로토콜 스위트가 있다.[27]

컴퓨터 네트워킹은 전기 공학, 통신, 컴퓨터 과학, 정보기술, 컴퓨터 공학의 하위 분야로 간주되기도 하는데, 이는 이러한 분야들의 이론적 및 실용적 응용에 의존하기 때문이다.[28]

3. 3. 1. 인터넷

인터넷은 수십억 명의 사용자에게 서비스를 제공하는 표준 인터넷 프로토콜 스위트(TCP/IP)를 사용하는 상호 연결된 컴퓨터 네트워크의 글로벌 시스템이다. 여기에는 지역적 규모부터 전 세계적 규모에 이르기까지 수백만 개의 사설, 공공, 학술, 기업 및 정부 네트워크가 포함되며, 이러한 네트워크는 광범위한 전자, 무선 및 광 네트워킹 기술에 의해 연결된다. 인터넷은 월드 와이드 웹의 상호 연결된 하이퍼텍스트 문서와 이메일을 지원하는 인프라와 같은 광범위한 정보 자원과 서비스를 제공한다.[29]

4. 컴퓨팅의 하위 분야

컴퓨팅의 하위 분야는 다음과 같다.

분야설명
컴퓨터 공학전기 공학과 컴퓨터 과학을 통합하여 컴퓨터 하드웨어와 소프트웨어를 개발하는 학문 분야이다.[34]
소프트웨어 공학소프트웨어의 설계, 개발, 운영 및 유지보수에 대한 체계적이고 정량적인 접근 방식을 적용하고 연구하는 학문 분야이다.[36][37][38]
컴퓨터 과학계산과 그 응용에 대한 과학적이고 실용적인 접근 방식이다.[43]
정보 시스템사람과 조직이 데이터를 수집, 필터링, 처리, 생성 및 배포하는 데 사용하는 하드웨어 및 소프트웨어의 상호 보완적인 네트워크(정보 기술 참조)에 대한 연구이다.[48][49][50]
정보 기술 (IT)컴퓨터와 통신 장비를 활용하여 데이터를 저장, 검색, 전송 및 조작하는 것을 말한다.[58]
데이터 과학과학적 도구와 컴퓨팅 도구를 사용하여 데이터에서 정보와 통찰력을 추출하는 분야이다.[46]
사이버 보안컴퓨터 시스템과 네트워크를 보호하는 분야이다.[45]


4. 1. 컴퓨터 공학

컴퓨터 공학은 컴퓨터 하드웨어와 소프트웨어를 개발하는 데 필요한 여러 분야의 전기 공학과 컴퓨터 과학을 통합하는 학문 분야이다.[34] 컴퓨터 공학자는 일반적으로 소프트웨어 공학이나 전자 공학이 아닌 전자 공학(또는 전기 공학), 소프트웨어 설계, 그리고 하드웨어-소프트웨어 통합에 대한 교육을 받는다. 컴퓨터 공학자는 개별 마이크로프로세서, 개인용 컴퓨터, 슈퍼컴퓨터의 설계에서부터 회로 설계에 이르기까지 컴퓨팅의 많은 하드웨어 및 소프트웨어 측면에 관여한다. 이 공학 분야는 자체 영역 내의 하드웨어 설계뿐만 아니라 하드웨어와 작동 환경 간의 상호 작용도 포함한다.[35]

4. 2. 소프트웨어 공학

소프트웨어 공학은 소프트웨어의 설계, 개발, 운영 및 유지보수에 대한 체계적이고 규율적이며 정량적인 접근 방식의 적용 및 이러한 접근 방식에 대한 연구이다. 즉, 소프트웨어에 대한 공학의 적용이다.[36][37][38] 이는 문제에 대한 해결책을 구상하고, 모델링하고, 확장하기 위한 통찰력을 사용하는 행위이다. 이 용어에 대한 최초의 언급은 1968년 NATO 소프트웨어 공학 컨퍼런스이며, 당시 인식된 ''소프트웨어 위기''에 대한 생각을 불러일으키기 위한 것이었다.[39][40][41] 널리 사용되는 더 일반적인 용어인 소프트웨어 개발은 반드시 공학적 패러다임을 포함하는 것은 아니다. 공학 분야로서의 소프트웨어 공학에 대한 일반적으로 받아들여지는 개념은 소프트웨어 공학 지식체계(SWEBOK) 가이드에 명시되어 있으며, SWEBOK는 ISO/IEC TR 19759:2015에서 국제적으로 인정되는 표준이 되었다.[42]

4. 3. 컴퓨터 과학

컴퓨터 과학(computer science, 약칭 CS 또는 Comp Sci)은 계산(computation)과 그 응용에 대한 과학적이고 실용적인 접근 방식이다. 컴퓨터 과학자는 계산 이론과 계산 시스템 설계를 전문으로 한다.[43]

컴퓨터 과학의 하위 분야는 구현과 컴퓨터 시스템에의 응용을 위한 실용적인 기술과 순수 이론 영역으로 나눌 수 있다. 계산 문제의 기본적인 속성을 연구하는 계산 복잡도 이론과 같이 매우 추상적인 분야도 있고, 컴퓨터 그래픽스와 같이 실제 응용에 중점을 둔 분야도 있다. 다른 분야는 계산 구현의 어려움에 초점을 맞춘다. 예를 들어, 프로그래밍 언어 이론은 계산 기술을 연구하고, 컴퓨터 프로그래밍 연구는 프로그래밍 언어와 복잡한 시스템의 사용을 조사한다. 인간-컴퓨터 상호작용 분야는 컴퓨터와 계산을 인간에게 유용하고, 사용 가능하며, 보편적으로 접근 가능하게 만드는 데 따르는 어려움에 초점을 맞춘다.[44]

컴퓨터 과학은 컴퓨터 및 컴퓨팅에 대한 과학적이고 수학적인 접근 방식이다.[91][92] 기술 및 공학적 측면도 있다(정보기술, 정보공학). 정보과학도 참고.

컴퓨터의 구현과 응용에 대한 실용적인 기술을 다루는 분야와 순수하게 이론적인 분야로 나눌 수 있다. 후자를 이론 컴퓨터 과학으로 세분화하기도 한다. 컴퓨터 그래픽스는 실세계에서의 응용적인 측면이 강하며, 정보이론이나 계산이론과 같은 분야는 (실제로 널리 응용되지만) 기본적으로는 이론 컴퓨터 과학에 포함될 수 있다. 컴퓨팅의 실행 및 구현에 중점을 두는 분야도 있다. 컴퓨터 프로그래밍 자체에 대한 연구에서는 프로그래밍 언어 등의 다양한 측면을 연구하고, 인간-컴퓨터 상호작용에서는 인간에게 컴퓨터를 사용하기 쉽게 하는 방법을 탐구한다.

4. 4. 정보 시스템

정보 시스템(IS)은 사람과 조직이 데이터를 수집, 필터링, 처리, 생성 및 배포하는 데 사용하는 하드웨어 및 소프트웨어의 상호 보완적인 네트워크(정보 기술 참조)에 대한 연구이다.[48][49][50] ACM의 ''컴퓨팅 경력''에서는 IS를 다음과 같이 설명한다.

> "대다수의 IS [학위] 프로그램은 경영대학에 위치해 있지만, 경영 정보 시스템, 컴퓨터 정보 시스템 또는 비즈니스 정보 시스템과 같은 다른 이름을 가질 수 있다. 모든 IS 학위는 비즈니스 및 컴퓨팅 주제를 결합하지만, 기술적 및 조직적 문제에 대한 강조는 프로그램에 따라 다릅니다. 예를 들어, 프로그램은 필요한 프로그래밍 양에서 상당한 차이를 보입니다." [51]

IS 연구는 정보 및 계산의 이론적 기반을 사용하여 컴퓨터 과학 분야 내에서 다양한 비즈니스 모델 및 관련 알고리즘적 프로세스를 연구하는 비즈니스와 컴퓨터 과학을 연결한다.[52][53][54] 컴퓨터 정보 시스템(CIS) 분야는 원리, 소프트웨어 및 하드웨어 설계, 응용 프로그램 및 사회에 미치는 영향을 포함하여 컴퓨터 및 알고리즘 프로세스를 연구한다.[55][56] 반면 IS는 설계보다 기능성을 강조한다.[57]

4. 5. 정보 기술 (IT)

정보 기술(IT)은 컴퓨터와 통신 장비를 활용하여 데이터를 저장, 검색, 전송 및 조작하는 것을 말하며,[58] 종종 기업이나 다른 조직의 맥락에서 사용된다.[59] 이 용어는 일반적으로 컴퓨터와 컴퓨터 네트워크의 동의어로 사용되지만, 텔레비전과 전화와 같은 다른 정보 배포 기술도 포함한다. 컴퓨터 하드웨어, 소프트웨어, 전자, 반도체, 인터넷, 통신 장비, 전자상거래, 컴퓨터 서비스를 포함한 여러 컴퓨터 산업이 정보 기술과 관련되어 있다.[60][61]

4. 6. 데이터 과학

데이터 과학은 과학적 도구와 컴퓨팅 도구를 사용하여 데이터에서 정보와 통찰력을 추출하는 분야이다. 데이터의 양과 가용성이 증가함에 따라 발전하고 있다.[46] 데이터 마이닝, 빅데이터, 통계학, 머신러닝, 딥러닝은 모두 데이터 과학과 밀접하게 관련되어 있다.[47]

4. 7. 사이버 보안

사이버 보안은 컴퓨터 시스템과 네트워크를 보호하는 분야이다. 여기에는 정보 및 데이터 프라이버시, IT 서비스 중단 방지, 하드웨어, 소프트웨어 및 데이터의 도난 및 손상을 막는 것이 포함된다.[45]

  • 암호이론 - 정보이론
  • 크래커 - 해커
  • 소셜 엔지니어링
  • 악성 프로그램

5. 컴퓨팅의 종류

20세기 후반, 컴퓨터를 이용한 컴퓨팅은 전통적으로 다음과 같이 분류되었다.



이후 컴퓨팅은 다양한 방향으로 발전하여 다음과 같은 컴퓨팅 방식들이 등장했다.

  • 유틸리티 컴퓨팅: 컴퓨터 자원(CPU 처리 능력, 저장 용량 등)을 전기, 가스, 수도처럼 사용량에 따라 요금을 지불하는 종량제 방식으로 제공하는 것이다.
  • 병렬 컴퓨팅 (주로 병렬 계산으로 번역): 여러 컴퓨터나 프로세서를 사용하여 하나의 작업을 처리함으로써 고속화를 추구하는 방식이다.
  • 컨커런트 컴퓨팅 (주로 병행 계산으로 번역): 하나의 프로세서에 여러 작업을 할당하여 각 작업에 계산을 분배하는 방식이다. 타임쉐어링 기술 등이 사용된다.
  • 그리드 컴퓨팅: 인터넷 등 광역 네트워크로 연결되어 있지만 지리적으로 분산된 계산 자원을 결합하여 하나의 컴퓨터 시스템처럼 서비스를 제공하는 체계이다.
  • 모바일 컴퓨팅: 노트북, PDA, 태블릿 컴퓨터, 스마트폰 등 휴대 가능한 컴퓨터를 개발하거나 사용하는 것이다.
  • 그린 컴퓨팅: 지구 환경에 미치는 부하가 적은 컴퓨터나 IT 시스템을 개발하거나 사용하는 것이다. 넓은 의미로는 IT를 활용하여 지구 환경 부하를 줄이는 노력(예: 재택근무, 화상 회의, 원격 수업 등으로 이동에 따른 에너지 낭비 감소)도 포함한다.
  • 클라우드 컴퓨팅: 인터넷 등 네트워크를 통해 컴퓨터 자원을 서비스 형태로 제공하거나, 그러한 서비스를 사용하는 것이다.
  • 서버리스 컴퓨팅: 클라우드 컴퓨팅의 실행 모델 중 하나로, 클라우드 제공업체가 애플리케이션에 필요한 자원 할당을 동적으로 관리하고, 사용된 자원량에 따라 요금을 청구하는 방식이다.
  • 엣지 컴퓨팅: 네트워크의 엣지(종착점), 즉 이용자 근처나 데이터가 발생하는 곳에 처리 장치를 분산 배치하여 데이터를 처리하는 방식이다.
  • 포그 컴퓨팅: 데이터를 단말과 클라우드 사이, 즉 단말에 가까운 곳에서 미들웨어를 통해 분산 처리하여 클라우드에 부담이 집중되는 것을 막는 방식이다. 시스코 시스템즈가 IoT 대응을 위해 제창한 개념에서 유래했으며, 클라우드 컴퓨팅 및 엣지 컴퓨팅과 관련이 있다. "클라우드(구름)"와의 위치 관계에서 "포그(안개)"로 묘사된다.
  • 의미론적 컴퓨팅: 인간이 사용하는 언어(자연어 문장)의 의미를 컴퓨터가 분석하고 이해하여 정보 수집, 검색, 콘텐츠 제작 등에 활용하는 것이다.
  • 물리적 컴퓨팅: 컴퓨터 주변의 물리적 세계와 상호 작용할 수 있는 컴퓨터를 개발하거나 사용하는 것이다. 센서로 주변 환경을 감지하고, 액추에이터(모터, 서보 등)나 조명을 통해 영향을 주는 컴퓨터를 개발하거나 사용하는 것이 포함된다.
  • 레트로 컴퓨팅: 이미 오래되어 골동품이 된 컴퓨터를 사용하는 것이다. 주로 취미로 행해지며, 레트로 컴퓨팅 애호가들은 오래되고 희귀한 하드웨어나 소프트웨어에 대한 향수를 느끼고 수집한다.
  • 양자 컴퓨팅: 양자 역학을 이용한 컴퓨터를 개발하고, 이를 통해 기존 컴퓨터보다 빠르게 복잡한 문제를 해결하는 것이다. 컴퓨터 과학, 물리학, 수학 등 여러 학문 분야를 아우르는 활동이다.


그 외, 일반적이지 않고 연구가 제한적인 컴퓨팅은 언컨벤셔널 컴퓨팅(:en:unconventional computing) 또는 "대체 컴퓨팅"이라고 불린다. 예를 들면 다음과 같다.

  • 광 컴퓨팅: 전자가 아닌 빛의 원리와 성질을 이용하는 컴퓨터, 저장 장치 등을 개발하는 것이다.
  • 스핀트로닉스 기반 컴퓨팅: 스핀트로닉스, 즉 전자의 스핀을 기본 원리로 하는 컴퓨터를 개발하는 것이다.
  • 분자 컴퓨팅: 분자의 변화(화학 변화)를 원리로 작동하는 컴퓨터를 개발하는 것이다.
  • DNA 컴퓨팅: DNA(디옥시리보핵산)를 이용하여 초병렬 계산을 수행하는 컴퓨터를 개발하는 것이다.


5. 1. 비즈니스 컴퓨팅

비즈니스 컴퓨팅(buisiness computing영어)은 기업 경영이나 운영에 필요한 컴퓨터를 개발하거나, 그러한 컴퓨터를 활용하는 것을 말한다. 예를 들어 ERP, CRM, SCM 등이 있다.[83] 그 외에도 MIS, MRP, 데이터 웨어하우스, SEM, 제품 수명 주기 관리, 지리 정보 시스템, EDP, 회계 소프트웨어를 이용한 회계·경리 처리 등이 있으며, 넓게는 CAD, CAM 등도 포함된다.[83] 이러한 시스템을 개발하거나, 기업의 비즈니스를 위해 사용한다.[83]

5. 2. 비주얼 컴퓨팅

visual computing영어은 "비주얼한", 즉 시각적인(혹은 이미지적인, 영상적인) 처리를 할 수 있는 컴퓨터를 개발하거나, 그러한 컴퓨터를 사용하는 것이다. 예를 들어 컴퓨터 그래픽스, 디지털 영상 처리, 영상 처리, 이미지·영상 인식(:en:computer vision)용 컴퓨터를 개발하거나 사용하는 것이 이에 해당한다.

5. 3. 실시간 컴퓨팅

이벤트 발생부터 시스템이 응답할 때까지의 시간이 매우 짧아야 한다는 제약에 부응하는 컴퓨터(실시간 시스템)를 개발하거나 사용하는 것을 실시간 컴퓨팅(real-time computing|리얼타임 컴퓨팅영어)이라고 한다.

5. 4. 분산 컴퓨팅

네트워크를 통해 여러 컴퓨터를 연결하여 문제를 해결하는 방식이다. 이 방식은 여러 컴퓨터를 마치 하나의 강력한 컴퓨터처럼 작동하게 만든다. 분산 컴퓨팅은 복잡한 계산 문제를 해결하거나 대규모 데이터를 처리하는 데 효과적이다.[84]

5. 5. 유비쿼터스 컴퓨팅

모든 사물에 컴퓨터가 내장되어 언제 어디서든 컴퓨터의 지원을 받을 수 있는 상태를 만드는 것이다. 컴퓨터가 컴퓨터로서 인식되지 않고, 특별히 의식하지 않아도 언제든지 컴퓨터가 가까이 있는 상태를 만드는 것이다. 팰로앨토 연구소의 마크 와이저가 1988년에 제창했지만, 도쿄 대학의 사카무라 켄도 1980년대 초반부터 유사한 개념인 "TRON" 구상을 제창했다.[84]

5. 6. 고성능 컴퓨팅 (HPC)

일반적인 컴퓨터를 훨씬 능가하는 속도로 데이터를 처리하고 계산을 실행하며, 그러한 솔루션(해결책, 실행 수단)을 제공하는 것을 고성능 컴퓨팅이라고 한다.[85] 고성능 컴퓨팅의 일종으로, 슈퍼컴퓨터를 사용하여 결정이나 계산을 수행하고 해결까지의 전체 시간을 단축하는 슈퍼컴퓨팅이 있다.[86]

5. 7. 인지 컴퓨팅

인지 컴퓨팅은 컴퓨터를 사용하여 인간의 판단을 돕는 것을 목표로 한다. 이는 컴퓨터가 인간의 지능을 대신하여 판단을 내리게 하는 것이 아니라, 인간의 사고 과정을 모방하여 (인간이 이해할 수 있는) 가설을 생성하고, 이를 통해 인간의 판단 자료로 제공하는 것이다.[87]

5. 8. AI 컴퓨팅

AI 컴퓨팅(AI computing영어)은 컴퓨터로 기계 학습 등을 수행하여 AI(인공 지능)를 실현하는 것이다.[88]

6. 연구 및 최신 기술 동향

DNA 기반 컴퓨팅과 양자 컴퓨팅은 양자 알고리즘 개발 등 컴퓨팅 하드웨어와 소프트웨어 모두에서 활발히 연구되고 있는 분야이다. 미래 기술을 위한 잠재적 인프라에는 포토리소그래피 상의 DNA 오리가미[62]와 이온 트랩 간의 정보 전달을 위한 양자 안테나[63]가 포함된다. 2011년까지 연구원들은 14개의 큐비트를 얽힘시켰다.[64][65] 조셉슨 접합과 고속 단일 자속 양자 기술을 기반으로 하는 고속 디지털 회로는 나노 스케일 초전도체의 발견으로 더욱 현실화되고 있다.[66]

이미 장거리 데이터 전송에 사용되어 온 광섬유 및 광자(광학) 장치는 CPU 및 반도체 메모리 구성 요소와 함께 데이터 센터에서 사용되기 시작하고 있다. 이를 통해 광 인터커넥트를 통해 RAM과 CPU를 분리할 수 있다.[67] IBM은 전자 및 광 정보 처리를 하나의 칩에 통합한 집적 회로를 만들었는데, 이는 CMOS 통합 나노포토닉스(CINP)로 표시된다.[68] 광 인터커넥트의 장점 중 하나는, 이전에는 특정 종류의 시스템 온 칩(SoC)이 필요했던 마더보드가 이제 전용 메모리와 네트워크 컨트롤러를 마더보드에서 제거하여 랙에 컨트롤러를 분산시킬 수 있다는 것이다. 이를 통해 여러 유형의 SoC에 대한 백플레인 인터커넥트와 마더보드의 표준화가 가능해지므로 CPU를 보다 시기 적절하게 업그레이드할 수 있다.[69]

또 다른 연구 분야는 스핀트로닉스이다. 스핀트로닉스는 열 축적 없이 컴퓨팅 성능과 저장 기능을 제공할 수 있다.[70] 광자 및 스핀트로닉스를 결합한 하이브리드 칩에 대한 연구도 진행되고 있다.[71][72] 플라즈모닉스와 같이 광자와 전자를 결합하는 연구도 진행되고 있다.[73]

6. 1. 양자 컴퓨팅

양자 컴퓨팅은 컴퓨터 과학, 정보 이론 및 양자 물리학 분야를 통합하는 연구 분야이다. 정보를 물리학의 일부로 보는 개념은 비교적 새로운 것이지만, 정보 이론과 양자 역학 사이에는 강력한 연관성이 있는 것으로 보인다.[77] 기존 컴퓨팅이 1과 0의 이진 시스템을 사용하는 반면, 양자 컴퓨팅은 큐비트를 사용한다. 큐비트는 중첩 상태, 즉 1과 0의 두 상태를 동시에 가질 수 있다. 따라서 큐비트의 값은 1과 0 사이에 있는 것이 아니라 측정하는 시점에 따라 달라진다. 큐비트의 이러한 특성을 양자 얽힘이라고 하며, 이는 양자 컴퓨터가 대규모 계산을 수행할 수 있게 하는 양자 컴퓨팅의 핵심 개념이다.[78]

양자 컴퓨팅은 분자 모델링과 같이 기존 컴퓨터로는 계산이 어려운 과학 연구에 자주 사용된다. 대형 분자와 그 반응은 기존 컴퓨터로 계산하기에는 너무 복잡하지만, 양자 컴퓨터는 이러한 계산을 수행할 수 있는 도구를 제공할 수 있다.[79] 양자 컴퓨팅은 양자 역학을 이용해 기존 컴퓨터보다 빠르게 복잡한 문제를 해결하는 학제 간 활동이다.[89]

6. 2. 클라우드 컴퓨팅

클라우드 컴퓨팅은 서버나 애플리케이션과 같은 컴퓨팅 자원을 자원 소유자와 최종 사용자 간의 상호 작용 없이 사용할 수 있도록 하는 모델이다. 일반적으로 서비스로 제공되며, 제공되는 기능에 따라 서비스형 소프트웨어, 서비스형 플랫폼, 서비스형 인프라 등으로 구분된다.[74] 주요 특징으로는 주문형 접근, 광범위한 네트워크 접근 및 신속한 확장 기능이 있다.[74] 이를 통해 개인 사용자나 소규모 기업은 규모의 경제의 혜택을 누릴 수 있다.

이 분야에서 관심 있는 한 가지 영역은 에너지 효율을 지원하는 잠재력이다. 수천 대의 개별 기계 대신 단일 기계에서 수천 개의 컴퓨팅 인스턴스를 실행할 수 있도록 함으로써 에너지를 절약하는 데 도움이 될 수 있다. 또한 수백만 채의 가정과 사무실이 아닌 하나의 서버 팜에 재생 에너지를 공급하기만 하면 되므로 재생 에너지원으로의 전환을 용이하게 할 수 있다.[75]

그러나 이러한 중앙 집중식 컴퓨팅 모델은 특히 보안 및 개인 정보 보호 측면에서 여러 가지 과제를 제기한다. 현행 법률은 기업 서버에서 데이터를 잘못 처리하는 기업으로부터 사용자를 충분히 보호하지 못한다. 이는 클라우드 컴퓨팅 및 기술 기업에 대한 추가적인 법률 규제의 잠재력을 시사한다.[76]

6. 3. 기타 최신 기술

DNA 기반 컴퓨팅과 양자 컴퓨팅은 양자 알고리즘 개발과 같은 컴퓨팅 하드웨어와 소프트웨어 모두에서 활발히 연구되고 있는 분야이다. 미래 기술을 위한 잠재적 인프라에는 포토리소그래피 상의 DNA 오리가미[62]와 이온 트랩 간의 정보 전달을 위한 양자 안테나[63]가 포함된다. 2011년까지 연구원들은 14개의 큐비트를 얽힘시켰다.[64][65] 조셉슨 접합과 고속 단일 자속 양자 기술을 기반으로 하는 것을 포함한 고속 디지털 회로는 나노 스케일 초전도체의 발견으로 더욱 현실화되고 있다.[66]

이미 장거리 데이터 전송에 사용되어 온 광섬유 및 광자(광학) 장치는 CPU 및 반도체 메모리 구성 요소와 함께 데이터 센터에서 사용되기 시작하고 있다. 이를 통해 광 인터커넥트를 통해 RAM과 CPU를 분리할 수 있다.[67] IBM은 전자 및 광 정보 처리를 하나의 칩에 통합한 집적 회로를 만들었다. 이것은 CMOS 통합 나노포토닉스(CINP)로 표시된다.[68] 광 인터커넥트의 장점 중 하나는 이전에 특정 종류의 시스템 온 칩(SoC)이 필요했던 마더보드가 이제 이전에 전용 메모리와 네트워크 컨트롤러를 마더보드에서 제거하여 랙에 컨트롤러를 분산시킬 수 있다는 것이다. 이를 통해 여러 유형의 SoC에 대한 백플레인 인터커넥트와 마더보드의 표준화가 가능해지므로 CPU를 보다 시기 적절하게 업그레이드할 수 있다.[69]

또 다른 연구 분야는 스핀트로닉스이다. 스핀트로닉스는 열 축적 없이 컴퓨팅 성능과 저장 기능을 제공할 수 있다.[70] 광자 및 스핀트로닉스를 결합한 하이브리드 칩에 대한 연구도 진행되고 있다.[71][72] 플라즈모닉스, 광자 및 전자를 결합하는 연구도 진행되고 있다.[73]

7. 한국 사회와 컴퓨팅

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참조

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[96] 기타
[97] 기타

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