| 응시자가 다음을 수행할 수 있어야 함: | 참고 사항 및 가이드라인 |
|---|---|
| 입력(input), 출력(output), 주 기억(primary memory), **보조 저장 device(이동식 포함)**의 필요성에 대한 이해 | |
| **임베디드 시스템(embedded systems)**에 대한 이해 | 임베디드 시스템의 장점과 단점 포함 |
| 하드웨어 장치의 주요 연산 설명 | 레이저 프린터, 3D 프린터, 마이크, 스피커, 자기 하드 디스크, 솔리드 스테이트(플래시) 메모리, 광학 디스크 리더/라이터, 터치스크린, 가상 현실 헤드셋 포함 |
| **버퍼(buffer)**의 사용에 대한 이해 | |
| **랜덤 액세스 메모리(RAM)**와 **판독 전용 메모리(ROM)**의 차이 설명 | 다양한 장치 및 시스템에서의 사용 포함 |
| **정적 RAM(SRAM)**과 **동적 RAM(DRAM)**의 차이 설명 | SRAM과 DRAM이 다양한 장치 및 시스템에서 사용되는 방식 및 장치와 용도에 따라 하나를 다른 하나 대신 사용하는 이유 포함 |
| 프로그래머블 ROM(PROM), 소거 가능 프로그래머블 ROM(EPROM), **전기 소거 가능 프로그래머블 ROM(EEPROM)**의 차이 설명 | |
| 모니터링 및 **제어 시스템(control systems)**에 대한 이해 | 모니터링과 제어의 차이, 센서(온도, 압력, 적외선, 음파 등 포함) 및 **액추에이터(actuator)**의 사용, **피드백(feedback)**의 중요성 포함 |
하드웨어(Hardware)
A-Level 컴퓨터 과학 · 주제 3
22:38
컴퓨터 & 구성 요소
어떤 컴퓨터를 열어도 — 케이스를 벗겨내, 칩을 넘어, 실리콘에 이르기까지 — 스위치를 발견할 수 있습니다. 수천 개가 아니라, 수십억 개의 스위치입니다. 그리고 각각의 스위치는…
영어 내레이션 · 영어 + 중국어 자막 burned-in
3.1
컴퓨터 및 구성 요소
Syllabus
출처: Cambridge International syllabus
일반용 컴퓨터에는 네 가지 핵심 모듈이 있습니다:
- 입력 장치 — 데이터를 입력 (키보드, 마우스, 마이크, 스캐너, 센서).
- 출력 장치 — 결과를 제공 (모니터, 스피커, 프린터, 액추에이터).
- 주 메모리 — 프로세서(CPU)가 직접 접근할 수 있는 빠른 메모리 (RAM 및 ROM). 실행 중인 프로그램과 그 데이터를 보유.
- 보조 저장 장치 — 느리지만 용량이 크며, 사용하지 않을 때 프로그램과 데이터를 유지 (하드 디스크, SSD, optical disc, USB 스틱).
교수요각은 왜 각 장치가 필요한지 묻습니다. 입력 장치는 컴퓨터가 입력된 데이터와 명령어만 처리할 수 있으므로 필요합니다. 출력 장치는 결과가 사용자에게 활용 가능한 형태로 제시되도록 하므로 필요합니다. 주 메모리는 프로세서가 메모리에 저장되어 있고 직접 주소 지정할 수 있는 명령어와 데이터만 실행하고 사용할 수 있으며, 이를 빠르게 접근해야 하므로 필요합니다. 보조 저장 장치는 주 메모리가 비보이티브(non-volatile)이고 용량이 작기 때문에 필요합니다. 프로그램과 데이터는 전원이 꺼져도 살아남아야 하며, 더 크고 저렴한 저장소에 보관되어야 하며, 탈착식 저장 장치는 데이터를 컴퓨터 간에 이동시키거나 백업으로 보관할 수 있게 합니다.




컴퓨터 시스템의 블록을 터치하십시오
CPU와 네 개의 블록을 탐험하십시오. 데이터 흐름은 입력 → 처리 → 출력이며, 주 메모리는 실행 중인 프로그램을并保持하고, 보조 저장소는 나중에 사용하기 위해 이를 유지합니다.
네트워크 경로 실험Network route lab
장치를 통해 네트워크 하드웨어 및 프로토콜을 거쳐 데이터 흐름을 추적하십시오.
| English | 한국어 |
|---|---|
| RAM/ræm/ | RAM |
| ROM/rɒm/ | ROM |
| secondary storage/ˈsekəndəri ˈstɔːrɪdʒ/ | 보조 저장소 |
| optical disc/ˈɒptɪkl dɪsk/ | 광학 디스크 |
| volatile/ˈvɒlətaɪl/ | 휘발성 |
| embedded system/emˈbedɪd ˈsɪstəm/ | 임베디드 시스템 |
| firmware/ˈfɜːmweə/ | 펌웨어 |
| non-volatile/nɒn ˈvɒlətaɪl/ | 비휘발성 |
3.1
임베디드 시스템
임베디드 시스템은 한 가지 고정된 작업(세탁기, 전자레인지, 자동차 엔진 제어 장치, 온도 조절기)을 수행하도록 다른 장치 내부에 내장된 컴퓨터입니다.
- 장점: 한 가지 작업에 최적화되어 있어 작고, 전력 소모가 적으며 대량 생산 시 비용이 저렴합니다; fewer chances to go wrong로 인해 신뢰성이 높습니다; 빠르게 시작되며 사용자 설정이 필요 없습니다; 간단한 인터페이스를 통해 사용하기 쉽습니다.
- 단점: 하나의 작업에만 국한되어 있어 더 많은 기능을 수행하도록 업그레이드할 수 없습니다; 업데이트가 어렵습니다(특수 도구가 필요하거나 아예 변경할 수 없는 펌웨어일 수 있음);Troubleshooting이 어려우며, 고장 나면 보통 전체 장치를 교체해야 합니다; 네트워크에 연결된 경우 보안 취약점이 될 수 있습니다. 소프트웨어 패치가 거의 이루어지지 않기 때문입니다.
"단점을 설명하시오"라는 질문은 각 단점을 완전한 포인트로 제시해야 합니다. 즉, 제한 사항이 무엇인지와 그것이 사용자에게 어떤 영향을 미치는지를 명시해야 합니다. 예를 들어 "펌웨어를 업데이트할 수 없으므로 나중에 발견되는 보안 결함은 수정할 수 없다"는 식입니다.
3.1
주요 하드웨어 장치
레이저 프린터
레이저 프린터는 페이지 이미지를 충전된 감광성 드럼에 스캔합니다. 토너가 충전된 부분에 붙어 종이에 전달되고, 퓨저에 의해 용해됩니다. 빠르고 선명하며 대량 인쇄에 적합합니다.

작동 원리 (채점 기준서에 제시된 단계별 설명):
- 페이지의 데이터가 프린터 버퍼로 전송됩니다.
- 드럼에 균일한 정전기 하전을 부여합니다.
- 회전하는 거울을 통해 반사된 레이저가 드럼 위를 스캔하며 이미지 영역의 하전을 제거하여, 드럼에 남은 하전 패턴이 이미지와 일치하게 만듭니다.
- 충전된 분말인 토너가 드럼의 충전된 부분에만 끌려附着합니다.
- 종이에 반대 극성의 하전을 부여하여 드럼에 밀착시키므로, 토너가 종이에 전사됩니다.
- 가열된 롤러 두 개로 구성된 퓨저가 토너를 종이에 용해시킵니다. 이후 드럼은 방전 및 세척되어 다음 페이지 인쇄를 준비합니다.
3D 프린터
3D 프린터 3D는 층별로 물체를 제작합니다: FDM 방식은 노즐을 통해 플라스틱 필라멘트를 용해하고, 스테레올리토그래피는 UV 레이저로 액체 레진을 경화시킵니다. 프로토타입 및 맞춤형 의료 부품 제작에 사용됩니다.

작동 원리:
- CAD 소프트웨어로 물체의 모델을 설계하거나(또는 스캔하여) 생성합니다.
- 슬라이싱 소프트웨어가 모델을 은 수평 층으로 나누고 각 층에 대한 Instructions를 생성합니다.
- 프린터는 한 층씩 물체를 적층합니다: FDM 프린터는 이동하는 노즐을 통해 플라스틱 필라멘트를 용해하여 쌓아 올리고, 레진 프린터는 레이저나 UV 광선을 이용해 액상 레진을 경화하며, 파우더 프린터는 레이저로 파우더를 소결합니다.
- 각 층이 아래쪽 층에 결합되며, 플랫폼(또는 노즐)이 한 층 두께만큼 이동합니다.
- 마지막 층이 완성되면 지지재(Support material)를 제거합니다. 활용 분야로는 프로토타입, 의족 등 맞춤형 의료 부품, 필요 시 즉시 인쇄하는 예비 부품 등이 있습니다.
마이크로폰 및 스피커
마이크로폰은 소음을 전기 신호로 변환합니다(다이어프램이 진동하여 캐패시터의 하전이나 코일의 위치를 변화시킴); 이 신호는 아날로그-디지털 변환기(ADC)에 의해 디지털화됩니다. 스피커는 그 역작용을 하며, 변조된 신호가 자기장 내의 코일을 구동하여 콘을 움직여 소리를 발생시킵니다.



마이크로폰 작동 원리: 소리파가 다이어프램을 진동시킵니다. 다이내믹 마이크로폰에서는 다이어프램에 부착된 코일이 자기장 내에서 움직여 변조 전류가 유도되며, 콘덴서 마이크로폰에서는 다이어프램이 캐패시터의 한极板 역할을 하여 움직임에 따라 정전용량이 변화합니다. 이러한 변조 아날로그 신호는 ADC에 의해 샘플링되어 디지털 데이터로 저장됩니다. 스피커는 이 과정을 역으로 진행합니다: 디지털-아날로그 변환기(DAC)가 변조 전류를 생성하고, 코일 속 전류가 변하는 자기장을 만들어 영구자석을 밀어내며, 이로 인해 코일과 콘이 안팎으로 움직여 공기 중 압력파(소리)를 생성합니다.
자석 하드 디스크(HDD)
하드 디스크는 자성 코팅이 된 회전 플레터에 데이터를 저장합니다. 각 플레터에는 트랙이 있으며, 트랙은 다시 섹터로 나뉩니다. 읽기/쓰기 헤드가 플레터 바로 위에서 떠다니며 작은 영역을 자기화(쓰기)하거나 이를 감지(읽기)합니다. 기가바이트당 가격이 저렴하지만 SSD보다 느리며 움직이는 부품이 있습니다.


작동 원리: 플레터는 높은 속도(분당 수천 회전)로 회전하며, 각 면은 원형 트랙으로, 각 트랙은 섹터로 나뉩니다. 액추에터 암에 장착된 읽기/쓰기 헤드가 플레터 위를 이동하여 목표 트랙에 도달합니다. 쓰기 시 헤드는 두 가지 극성 중 하나를 사용하여 작은 영역을 자기화하여 0 또는 1을 표현하고, 읽기 시 해당 영역이 헤드 아래를 지나갈 때 극성을 감지합니다. 팔이 트랙에 도달하는 데 걸리는 시간과 섹터가 회전하여 헤드 아래에 오는 데 걸리는 시간이 하드 디스크가 SSD보다 느린 이유입니다.
솔리드 스테이트(플래시) 메모리
**고체 상태 드라이브(SSD)**는 이동 부품이 없으며, 트랜지스터에 전하를 저장하여 데이터를 저장합니다. HDD보다 무작위 접근 속도가 빠르고, 내구성이 뛰어나며, 소비전력이 낮지만 기가바이트당 단가가 높습니다. 각 셀은 여러 번의 쓰기 후 마모됩니다.

동작 원리: 각 셀은 플로팅 게이트 트랜지스터입니다. 플로팅 게이트에 갇힌 전하가 한 비트를 나타내며, 전원 차단 시에도 그 자리에 유지됩니다. 컨트롤러 칩은 각 주소에 대해 해당 셀을 매핑하고, 쓰기를 셀 간에 분산시킵니다. 이는 셀이 제한된 횟수의 쓰기만 견딜 수 있기 때문입니다.
| 자기 하드 디스크 | 고체 상태 드라이브 | |
|---|---|---|
| 이동 부품 | 플랫 및 헤드 | 없음 |
| 속도 | 느림: 서치 및 회전 지연 발생 | 무작위 접근 속도가 훨씬 빠름 |
| 기가바이트당 비용 | 낮음 | 높음 |
| 내구성 | 충격에 약함; 소음 발생; 전력 소비 많음 | 충격에 강함; 무소음; 전력 소비 적음 |
| 수명 | 여러 번 재쓰기 가능; 기계적 마모 발생 | 셀당 쓰기 사이클 제한됨 |
"서버가 SSD 대신 하드 디스크를 사용하는 이유"에 대한 질문에는 왼쪽 열을 답해야 합니다: 매우 대용량일 때 기가바이트당 단가가 저렴하며, 지속적인 재쓰기 조건에서도 긴 수명을 가지며, 데이터 복구가 용이하기 때문입니다.
광학 디스크
레이저가 광학 디스크(CD, DVD, 블루레이)의 미세한 피트(pits)에서 반사되는 빛을 감지합니다. 이 장치는 광학 디스크 리더/라이터이며, 쓰기 시에는 더 강력한 레이저를 사용하여 표면의 반사율을 변경합니다.

동작 원리: 디스크에는 피트와 랜드(피트 사이의 평면 부분)가 있는 하나의 긴 나선형 트랙이 있습니다. 디스크가 회전하면 레이저가 트랙에 초점을 맞춥니다. 랜드에서 반사된 빛과 피트 가장자리에서 반사된 빛은 다르며, 광 센서는 이러한 변화를 각각 1과 0으로 읽습니다. 쓰기는 염료 또는 합금 레이어의 반사율을 변화시키기 위해 더 강력한 레이저를 사용합니다. 블루레이는 파장이 짧은 청색 레이저를 사용하므로 피트가 작고 밀집되어 있어 DVD보다 더 많은 데이터를 저장할 수 있습니다.
터치스크린
터치스크린은 접촉을 감지합니다. 저항식: 두 도체층이 압축되어 접하는 방식이며, 어떤 물체든 작동하지만 정확도는 낮습니다. 정전용량식: 손가락이 정전기장을 교란시키는 방식이며, 정확도가 높고 멀티 터치 지원, 스마트폰에 사용됩니다.

동작 원리: 저항식 스크린은 스페이서로 분리된 두 얇은 도체층으로 구성됩니다. 누르면 위쪽 층이 아래쪽 층에 밀착되어 해당 지점에서 회로가 닫히며, 컨트롤러는 전압을 읽어 좌표를 산출합니다. 정전용량식 스크린은 유리층에 투명 도체가 코팅되어 전하를 유지하며, 손가락이 닿으면 미미한 전류가 흐릅니다. 각 모서리에서 이 전류를 측정하여 컨트롤러가 차이를 통해 터치 위치를 계산합니다. 정전용량식 스크린은 가벼운 터치와 여러 손가락 동시 터치에 반응하지만, 장갑 낀 손이나 일반 타일러스 펜에는 반응하지 않습니다.
가상 현실 헤드셋
가상 현실(VR) 헤드셋은 눈마다 하나씩 두 개의 작은 디스플레이와Motion sensors(가속도계, 자이로스코프)를 갖추어 머리 움직임을 추적하므로, 주변을 바라볼 때 장면이 함께 움직입니다.

동작 원리: 각 눈은 렌즈를 통해 자체 디스플레이를 보며, 두 이미지 간에 미세한 차이가 있어 뇌는 입체감을 인지합니다. 센서(가속도계, 자이로스코프,必要时摄像头)는 머리의 위치와 방향을 보고합니다. 컴퓨터는 그 시점에서 장면을 다시 렌더링하여每秒多次刷新,因此转头时视野也随之改变。耳机提供与方向匹配的声音。게임, 비행이나 수술 시뮬레이터와 같은 훈련, 그리고 제작 전 디자인 확인 등에 사용됩니다.
| English | 한국어 |
|---|---|
| input devices/ˈɪnpʊt dɪˈvaɪsɪz/ | 입력 장치 |
| microphone/ˈmaɪkrəfəʊn/ | 마이크 |
| sensor/ˈsensə/ | 센서(sensor) |
| output devices/ˈaʊtpʊt dɪˈvaɪsɪz/ | 출력 장치 |
| actuator/ˈæktʃuːeɪtə/ | 액추에이터(actuator) |
| primary memory/ˈpraɪməri ˈmeməri/ | 주 메모리 |
| processor/ˈprəʊsesə/ | 프로세서 |
| hard disk/hɑːd dɪsk/ | 하드 디스크 |
| laser printer/ˈleɪzə ˈprɪntə/ | 레이저 프린터 |
| drum/drʌm/ | 드럼 |
| toner/ˈtəʊnə/ | 토너 |
| fuser/ˈfjuːsə/ | 퓨저 |
| buffer/ˈbʌfə/ | 완충액(buffer) |
| 3D printer/ˌθriː ˈdiː ˈprɪntə/ | 3D 프린터 |
| filament/ˈfɪləmənt/ | 필라멘트 |
| diaphragm/ˈdaɪəfræm/ | 횡격막 |
| capacitor/kəˈpæsɪtə/ | 콘덴서(축전기) |
| analogue-to-digital converter/ˈænəlɒɡ tə ˈdɪdʒɪtl kənˈvɜːtə/ | 아날로그-디지털 변환기 |
| digital-to-analogue converter/ˈdɪdʒɪtl tʊ ˈænəlɒɡ kənˈvɜːtə/ | 디지털-아날로그 변환기 |
| tracks/træks/ | 트랙 |
| sectors/ˈsektəz/ | 세クター |
| read/write head/riːd raɪt hed/ | 읽기/쓰기 헤드 |
| actuator arms/ˈæktʃuːeɪtə ɑːmz/ | 액추에터 암 |
| solid-state drive/ˈsɒlɪd steɪt draɪv/ | 솔리드 스테이트 드라이브 |
| transistors/trænˈzɪstəz/ | 트랜지스터 |
| floating-gate transistor/ˈfləʊtɪŋ ɡeɪt trænˈzɪstə/ | 플로팅 게이트 트랜지스터 |
| pits/pɪts/ | 피트 |
| lands/lændz/ | 랜드 |
| touchscreen/ˈtʌtʃskriːn/ | 터치스크린 |
| resistive/rɪˈzɪstɪv/ | 저항식 |
| capacitive/kəˈpæsɪtɪv/ | 정전식 |
| virtual reality/ˈvɜːtʃuːəl rɪˈælɪti/ | 가상 현실 |
| accelerometer/əkˌseləˈrɒmɪtə/ | 가속도계 |
| gyroscope/ˈdʒaɪrəskəʊp/ | 자이로스코프 |
3.1
버퍼
버퍼는 서로 다른 속도의 장치间数据移动时임시로 데이터를 저장하는 메모리입니다. 예: CPU가 문서를 프린터 버퍼에 빠르게 쓸고 나면, 프린터가 버퍼에서 자신의 속도로 인쇄하는 동안 CPU는 다른 작업을 할 수 있습니다. 버퍼는 빠른 장치가 느린 장치를 기다리지 않게 합니다(스트리밍, 키보드, 디스크 액세스에도 사용됨).
"3D 프린터가 버퍼가 필요한 이유를 설명하라": 컴퓨터가 프린터가 레이어를 쌓는 속도보다 훨씬 빠르게 인쇄 데이터를 전송하므로, 데이터는 프린터가 준비될 때까지 버퍼에 저장되고 프로세서는 다른 작업을 수행할 수 있게 됩니다. 버퍼 용량이 부족해지면 프린터는 추가 요청을 위해 **인터럽트(interrupt)**를 보냅니다(주제 4 참고). 비디오 스트리밍도 동일한 원리입니다: 버퍼가 재생보다 앞서 채워져 있어 네트워크 속도短暫下降也不会中断图像播放。
| English | 한국어 |
|---|---|
| interrupt/ˈɪntərʌpt/ | 인터럽트 |
3.1
RAM 및 ROM
- RAM(Random Access Memory, 임의 접근 메모리) — 휘발성(volatile) (전원이 끊시면 데이터 손실). OS, 실행 중인 프로그램 및 해당 데이터를 저장하며, 끊임없이 읽고 씁니다.
- ROM(Read-Only Memory, 판독 전용 메모리) — 비휘발성(non-volatile) (전원 없이도 데이터 보존). 일반적으로 한 번만 작성되며, 부팅 시 필요한 펌웨어(BIOS / 부팅 로더 등)를 저장합니다.

ROM이 시스템을 시작하고, RAM이 이후活跃作业을 저장합니다.
| RAM | ROM | |
|---|---|---|
| 휘발성? | 예: 전원 차단 시 내용물 손실 | 아니오: 전원 없이도 내용물 보존 |
| 읽기/쓰기? | 讀与写持续进行 | 通常使用仅限读取 |
| 보유 | 운영체제, 실행 중인 프로그램 및 해당 데이터 | 컴퓨터를 부팅하는 펌웨어 및 부트스트랩 프로그램 |
| 크기 | 크며, 일반적으로 확장이 가능함 | 작고 고정됨 |
| 일반적인 용도 | 컴퓨터 또는 스마트폰의 메인 메모리 | PC의 시작 코드; 세탁기와 같은 임베디드 시스템의 전체 프로그램 |
RAM이 많을수록 컴퓨터가 동시에 더 많은 프로그램과 데이터를 보유할 수 있어 메모리와 디스크 간의 스왑이 줄어들이고 속도가 빨라집니다. 이것이 "RAM이 많은 컴퓨터가 더 나은 성능을 내는 이유"에 대한 답변입니다.

동일한 메모리 분할原则은 웨러블 기기에서도 적용됩니다: 전원이 꺼진 후에도 고정된 프로그램이 유지되어야 하며, 사용 중에는 실시간 측정 값이 변경되어야 합니다.

기기 및 저장 실험실
시스템 내에서 수행하는 작업에 따라 컴퓨팅 예시를 분류하십시오.
3.1
SRAM vs DRAM
- SRAMRAM(정적 RAM)은 각 비트를 여러 트랜지스터의 **플립플롭(flip-flop)**에 저장합니다. 빠르지만 비싸고 밀도가 낮습니다. CPU 캐시에 사용됩니다.
- DRAMRAM(동적 RAM)은 각 비트를 미세한 커패시터의 전하로 저장합니다. 저렴하고 밀도는 높지만 느리며, 초당 수천 번 리프레시(refreshed)(재기입) 되어야 합니다. 메인 메모리에 사용됩니다.
작고 빠른 메모리(캐시)에는 SRAM을, 큰 메인 메모리에는 DRAM을 사용합니다.
| SRAM | DRAM | |
|---|---|---|
| 각 비트 저장 방식 | 여러 트랜지스터의 플립플롭 | 하나의 커패시터와 하나의 트랜지스터 |
| 리프레시 필요? | 아니오 | 네, 초당 수천 번 |
| 속도 | 빠름 | 느림 |
| 밀도와 비용 | 칩당 비트 수가 적음, 비용 높음 | 칩당 비트 수가 많음, 저렴함 |
| 전력 | 대기 시 적은 전력 소비 | 리프레시로 인해 더 많은 전력 소비 |
| 사용처 | 프로세서 캐시 | 메인 메모리, 임베디드 시스템 포함 |
"임베디드 시스템이 DRAM을 사용하는 이유"에 대한 설명: 작은 공간 내에서 저렴한 비용으로 대용량 메모리가 필요하며, 속도 요구사항은 상대적으로 낮으므로 저렴하고 밀도가 높은 DRAM이 적합합니다. 속도가 가장 중요한 작은 캐시 영역에는 SRAM이 유지됩니다.
| English | 한국어 |
|---|---|
| SRAM/ˈesræm/ | SRAM |
| DRAM/ˈdiːræm/ | DRAM |
| flip-flop/flɪp flɒp/ | 플립플롭 |
| cache/kæʃ/ | cache |
| refreshed/rɪˈfreʃt/ | 리프레시된 |
3.1
PROM, EPROM 및 EEPROM
제조 후 프로그래밍 가능한 ROM 변종:
- PROM(프로그래머블 ROM) — 한 번만 기록됨 (프로그래머에 의해 퓨즈 소멸); 변경 불가.
- EPROM(소거 가능 프로그래머블 ROM) — 창을 통해 **강력한 자외선(UV light)**으로 소거된 후 재기록됨 (칩 전체 일괄).
- EEPROM(전력 소거 가능 프로그래머블 ROM) — 회로 내에서 전기적으로 소거되고 재기록됨, 바이트 단위로. 플래시 메모리는 블록 소거에 최적화된 파생형이다.

| PROM | EPROM | EEPROM | |
|---|---|---|---|
| 기록 | 한 번, 사용자가 프로그래머로 | 여러 번 | 여러 번 |
| 소거 방법 | 소거 불가 | 석영 창을 통한 자외선 | 전기 신호 |
| 소거 단위 | 없음 | 칩 전체 일괄 | 바이트 또는 블록 단위 |
| 회로에서 제거 후 재프로그래밍 필요? | 해당 없음 | 네 | 아니오 |
"EPROM와 EEPROM의 차이점 두 가지를 제시"라는 질문은 이 표의 두 행을 각각 두 유형에 대해 서술하는 것을 의미합니다.
3.1
모니터링 및 제어 시스템
두 시스템 모두 센서를 읽지만, 이후 수행하는 작업이 다릅니다.
- 모니터링 — 데이터를 수집하고 보고하지만 조치를 취하지 않음(측정 값을 기록하는 기상 관측소).
- 제어 시스템 — 센서 데이터를 사용하여 액추에이터를 통해 결정을 내리고 조치하며, 일반적으로 피드백 루프를 구성함(보일러를 켜거나 끄는 온도 조절기).
3점 만점 "차이점 기술" 답변: 모니터링 시스템은 측정, 기록 또는 표시만 하고, 최대로 경고만 발합니다. 제어 시스템은 각 측정값을 설정된 기준값과 비교하여 범위 벗어날 경우 물리적 공정을 변경하는 액추에이터에 신호를 보냅니다. 이후 변경 사항을 다시 측정하므로 제어 시스템에는 피드백이 포함되어 있으나 모니터링 시스템에는 없습니다. 주어진 시스템이 어느 쪽인지는 이 기준으로 결정됩니다: 차량 높이를 측정하고 경고 표지판을 켜는 교량 시스템은 모니터링입니다. 왜냐하면该系统이 하는 것이 차량 자체를 변경하지 않기 때문입니다. 장치를 내리는 시스템은 제어입니다.
풀이 예시. 사람이 2미터 이내일 때 자동 시스템이 문을 열고没有人일 때는 닫는 과정을 설명하시오.
적외선 또는 초음파 센서가 문 앞의 사물까지의 거리를 측정합니다. 아날로그 측정값은 ADC에 의해 디지털로 변환되어 프로세서에 전송됩니다. 프로세서는 거리와 설정된 2미터를 비교합니다. 거리가 짧으면 프로세서가 액추에이터(모터)에 신호를 보내 문을 엽니다. 센서는 계속 측정하며, 2미터 이하의 값이 감지되지 않으면 프로세서가 모터에 문을 닫을 signaled합니다. 각 조치 후 반복되는 측정은 피드백이며, 이는 문이 잘못된 시간에 열리거나 닫히는 것을 방지합니다.

센서 및 액추에이터
센서는 물리량을 신호로 변환합니다: 온도(열전저항기 또는 열전대), 압력(스트레인 게이지), 적외선, 소리. 아날로그 신호는 먼저 ADC를 거쳐야 합니다. 액추에이터는 그 반대로 신호를 조치로 변환합니다(모터, 밸브, 히터, 버저).


피드백
제어 시스템에서 액추에이터가 환경을 변화시키면 센서가 이를 재측정하여 피드백 루프를 형성합니다. 피드백이 없으면 시스템은 자신을 수정하거나 멈출 시기를 알 수 없습니다(온도 피드백이 없는 온도 조절기는 계속 가열됩니다).
제어 피드백 루프
온도 조절기나 자동 조종 장치가 반복하는 루프를 따르십시오. 제어 시스템은 세상을 단순히 읽는 것이 아니라, 행동한 후 다시 측정하여 계속的自己修正(correcting itself)。
| English | 한국어 |
|---|---|
| monitoring/ˈmɒnɪtərɪŋ/ | 모니터링 |
| control system/kənˈtrəʊl ˈsɪstəm/ | 제어 시스템 |
| feedback/ˈfiːdbæk/ | 피드백(feedback) |
| preset value/ˈpriːset ˈvæljuː/ | 사전 설정 값 |
| thermistor/ˈθɜːmɪstə/ | 서미스터 |
3.2
논리 게이트
Syllabus
| 응시자가 다음을 수행할 수 있어야 함: | 참고 사항 및 가이드라인 |
|---|---|
| 다음 논리 게이트 기호 사용: [NOT, AND, OR, NAND, NOR, XOR] | |
| NOT, AND, OR, NAND, NOR, XOR(EOR) 게이트의 기능 이해 및 정의 | NOT 게이트를 제외한 모든 게이트는 두 개의 입력만 가짐. |
| 위 논리 게이트 각각에 대한 진리표(truth table) 구성 | |
| 논리 회로(logic circuit) 구성 | 문제 서술서(problem statement), 논리 식(logic expression), 진리표로부터 |
| 진리표(truth table) 구성 | 문제 서술서(problem statement), 논리 회로, 논리 식으로부터 |
| 논리 식(logic expression) 구성 | 문제 서술서(problem statement), 논리 회로, 진리표로부터 |
출처: Cambridge International syllabus
논리 게이트는 하나의 부울 연산을 수행하는 작은 회로입니다. 입력과 출력은 0(거짓, 낮음) 또는 1(참, 높음)입니다. 각 게이트의 기호, 기능 및 진리표를 기억하세요.

NOT (역게이트)
| A | NOT A |
|---|---|
| 0 | 1 |
| 1 | 0 |
AND — 모든 입력이 1일 때만 출력 1
| A | B | A AND B |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 1 |
OR — 최소 하나의 입력이 1이면 출력 1
| A | B | A OR B |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 1 |
NAND(AND NOT) — 모든 입력이 0일 때만 출력 1
| A | B | A NAND B |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 1 |
| 0 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 0 |
NOR(OR NOT) — 모든 입력이 1일 때만 출력 0
| A | B | A NOR B |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 1 |
| 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 0 |
XOR(배타적 OR, EOR라고도 함) — 입력이 다를 때 출력 1
| A | B | A XOR B |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 0 |
논리 게이트
입력을 전환하고 게이트를 선택하세요. 각 게이트에는 고유한 규칙이 있으며, 이는 모든 디지털 회로의 기본 요소입니다.
| English | 한국어 |
|---|---|
| logic gate/ˈlɒdʒɪk ɡeɪt/ | 论理 게이트 |
| Boolean/ˈbuːlɪən/ | Boolean |
| truth table/truːθ ˈteɪbl/ | 진리표 |
3.2
논리 회로
논리 회로는 부울 식을 실행하는 게이트 네트워크입니다. 문제 설명, 논리 식, 진리표, 회로 도식 사이를 오갈 수 있어야 합니다.
문제는 단어로 표현식을 쓰고 X = (A AND NOT B) OR (B AND C)을 받아들이며, 점(또는什么都没有)은 AND, 플러스는 OR, 바는 NOT인 대수적 형식 $X = A\overline{B} + BC$을 받아들입니다. 문제에서 사용한 방식을 사용하십시오.
식에서 회로로
연산자마다 한 개의 게이트를 그리고 연결하십시오. $X = (A \text{ AND } B) \text{ OR } (\text{NOT } C)$의 경우: $C$에 NOT 게이트, $A$과 $B$에 AND 게이트를 두고, 그 두 결과에 OR 게이트를 연결합니다.

회로에서 식으로
입력부터 시작하여 각 게이트의 출력을 표기하며 최종 출력에 도달할 때까지 앞으로 진행하십시오.
풀이 예제. 아래 회로의 식을 쓰라. 그 다음 진리표를 완성하시오.

게이트 출력을 표기하라: $P = A \text{ AND NOT } B$, $Q = B \text{ AND } C$, 따라서 $X = P \text{ OR } Q = (A \text{ AND NOT } B) \text{ OR } (B \text{ AND } C)$. 그런 다음 진리표에 각 중간 출력을 위한 열을 추가하여 한 번에 한 게이트씩 행을 확인하도록 하라:
| A | B | C | NOT B | P | Q | X |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 |
| 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 |
| 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 |
식에서 회로를 그리는 것은 역방향으로 진행하는 것과 같습니다: 가장 안쪽 괄호에서 시작하고, 연산자마다 게이트를 하나 그리며, NOT과 함께 나타나는 입력의 선에 NOT 게이트를 그립니다. 입력은 왼쪽에, 단일 출력은 오른쪽에 배치하고 출력에는 해당 문자를 표기하십시오. 모든 선은 게이트 입력이나 출력에 끝나야 하며, 어디에도 가지 않는 선은 채점이 불가합니다.
회로에서 진리표로
$n$개의 입력에 대해 $2^{n}$개의 행이 필요합니다. 모든 입력 조합을 나열하고, 각 조합에 대해 내부 게이트를 계산한 후 출력을 구하십시오.
진리표에서 식으로(곱의 합)
출력이 1인 행마다 입력들의 AND 식을 씁니다(해당 행에서 0인 입력에는 NOT을 붙입니다). 이들을 OR로 연결합니다. 예: $(A=0,B=1)$과 $(A=1,B=0)$에서만 1인 표는 $\overline{A}B + A\overline{B}$을 주는데, 이는 $A \text{ XOR } B$입니다.
문제 설명에서
먼저 영어를 부울 식으로 바꾸십시오: "A and B" → A AND B; "A or B or both" → A OR B; "exactly one of A and B" → A XOR B; "neither A nor B" → A NOR B; "not both" → A NAND B.
풀이 예제. 기계의 알람 $X$은 수호용 문이 열려 있음($A=1$) 且 모터가 작동 중($B=1$)이거나 온도가 높음($C=1$)일 때 울립니다. 부등식을 작성하고, $X=1$가 참인 행을 나열하십시오. 영어를 논리에 한 절씩 변환하세요: "either B or C"는 $B + C$이고, "A and that"는 $X = A\cdot(B + C)$입니다. 행에 대해, $X=1$는 $A=1$ 且 $B$ 또는 $C$ 중 적어도 하나가 1이어야 하므로, $(A,B,C) = (1,0,1)$, $(1,1,0)$, $(1,1,1)$ 총 8행 중 3행입니다. $A=0$는 $B$와 $C$의 상태와 상관없이 절대 알람을 울릴 수 없음을 유의하십시오. OR을 AND하기 전에 괄호로 묶으십시오: $X = A\cdot B + C$는 완전히 다른 회로로, 문이 닫혀 있어도 높은 온도에서 알람을 울립니다.
하위 가산기
XOR 및 AND를 동일한 두 입력에 연결하십시오: XOR은 합 비트를给出, AND는 카리를给出합니다. A와 B를 클릭하십시오.
논리 회로
게이트가 결합하여 회로를 만듭니다
각 게이트에는 고정 규칙이 있으며,它們을 체인하면 모든 회로를 구축할 수 있습니다. 하나의 게이트부터 시작하십시오.
| English | 한국어 |
|---|---|
| logic circuit/ˈlɒdʒɪk ˈsɜːkɪt/ | 论理 회로 |
3.2
출제자가 인정하는 정의
정의 문제는 고정된 문구로 채점합니다. 이 내용들을 정확히 외우고, 답은 하나만 제시하십시오.
| 용어 | 정의 |
|---|---|
| 임베디드 시스템 | 대형 장치 내에 전용 기능을 내장한 컴퓨터 시스템 |
| 버퍼 | 서로 다른 속도로 작동하는 장치 간 데이터 전송 중 일시적으로 데이터를 저장하는 메모리 영역 |
| RAM | 읽기와 쓰기가 가능한 가변 메모리로, 현재 실행 중인 프로그램과 데이터를 보유 |
| ROM | 정상적인 사용 시 내용을 변경할 수 없는 비가변 메모리로, 부팅 명령어를 보유 |
| SRAM | 플립플롭에 각 비트를 저장하여 리프레시가 필요 없는 정적 RAM |
| DRAM | 콘덴서에 전하로 각 비트를 저장하여 지속적으로 리프레시가 필요한 동적 RAM |
| 모니터링 시스템 | 물리적 과정을 측정하고 보고하지만 변경하지 않는 센서를 사용하는 시스템 |
| 제어 시스템 | 센서 읽음을 기반으로 액추에터를 통해 물리적 과정을 변경하는 결정을 내리고 실행하는 시스템 |
| 센서 | 물리적 양을 측정하여 컴퓨터용 신호로 변환하는 장치 |
| 액추에이터 | 컴퓨터로부터 신호를 받아 물리적 동작으로 변환하는 장치 |
| 피드백 | 제어 시스템의 출력을 측정하여 입력으로 다시 전달함으로써 시스템이 스스로 수정할 수 있게 하는 기능 |
| 논리 게이트 | 하나 이상의 이_Handle 입력에 대해 부등식 연산을 수행하여 하나의 이_Handle 출력을 내는 전자 회로 |
| 진리표 | 논리 회로의 모든 입력 조합과 각 조합에 대한 출력을 나열한 표 |
3.2
시험 팁
- RAM(휘발성, 읽기/쓰기) 과 ROM(비휘발성, 부팅 정보 저장) 을 구분하고; SRAM(캐시, 빠름) 과 DRAM(메인 메모리, 리프레시 필요) 을 구분합니다.
- 논리 회로의 경우, 부등식을 게이트별로 구성한 후 모든 입력 조합을 포함하는 진리표를 만드십시오.
- 각 게이트(AND, OR, NOT, NAND, NOR, XOR)의 기호, 부등식 및 진리표를 숙지하십시오.
- 버퍼(두 가지 서로 다른 속도를 연결하는 임시 저장소)와 인터럽트의 역할을 설명하십시오.
흔한 실수
- 장치의 명칭을 기술하는 것이지 작동 과정을 설명하는 것이 아닙니다. "레이저를 사용한다"고만 하면 점수가 없으며, 드럼에 전하를 가하고, 레이저가 전하를 제거하며, 토너가 끌려오며, 이동되어 융합되는 과정 등을 서술해야 점수를 얻을 수 있습니다.
- 모니터링 시스템이 무언가를 "통제"한다고 말하는 것은 틀린 표현입니다. 물리적 과정에 변화가 없다면 이는 모니터링이며, 액추에이터와 피드백을 추가해야 비로소 통제(control)가 됩니다.
- RAM이 "영구적으로 파일을 저장한다"거나 ROM이 "사용자의 데이터를 저장한다"고 쓰는 것은 오해입니다. RAM은 휘발성 작업 메모리이며, ROM은 고정된 부팅 명령어를 보관합니다.
- $2^{n}$보다 적은 행을 가진 진리표, 혹은 임의의 순서로 배열된 행. 000부터 111까지 이_Handle로 세면 모든 조합이 누락되지 않습니다.
- 안전을 위해 하나의 게이트 출력에서 두 개의 선을 그리거나, 끝이 없는 도선을 그대로 두는 것은 잘못되었습니다. 부등식이 요구하는 연결만을 정확히 그리십시오.
이 주제에 대한 인터랙티브 수업
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