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프로그래밍 관점에서 바라보는 컴퓨터 구조를 설명한다. 정수와 실수 등 실제로 표현되는 방식을 ‘간단한 C코딩’으로 확인할 수 있도록 구성하였고, ‘웹컴파일러’와 ‘QR코드’를 이용해 핸드폰에서 바로 확인 할 수 있도록 했다. 또한 다른 컴퓨터인 가상머신과 클라우드 컴퓨팅까지 포함했다.

★프로그래밍 관점에서 바라보는 컴퓨터 구조

★컴퓨터구조 수업도 재미있게! 이론에 실습까지 가능한 구성 - 노트북만 있으면 팀단위 수업도 가능

★정수와 실수 등 실제로 표현되는 방식을 ‘간단한 C코딩’으로 확인할 수 있도록 구성.

★실습실이 아니어도 되요~ ‘웹컴파일러’와 ‘QR코드’를 이용해 핸드폰에서 바로 확인 할 수 있도록 구성.

★또 다른 컴퓨터인 가상머신과 클라우드 컴퓨팅까지 포함

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PREFACE iii
교재의 구성 v
강의계획표 vii

CHAPTER 1 컴퓨터 구조 개론 1
1.1 컴퓨터의 종류 3
1.2 컴퓨터 전원을 켜면 어떤 일이? 5
1.3 컴퓨터 구조 개괄 6

PART 1 논리 회로 관점에서의 컴퓨터 구조
CHAPTER 2 컴퓨터 내부의 데이터 표현 11
2.1 컴퓨터에서 사용하는 수 13
2.1.1 정보 표현의 단위 13
2.2 진법(numeral system) 15
2.2.1 10진법 16
2.2.2 2진법, 8진법, 10진법, 16진법 18
2.3 정수의 표현 20
2.3.1 2진수로 변환: 정수 부분의 변환 21
2.3.2 2진수로 변환: 소수 부분의 변환 23
2.3.3 각 진법 간의 숫자 표현 연습 24
2.3.4 부호없는 정수(unsigned integer: 0과 자연수) 32
2.3.5 부호있는 정수(signed integer) 35
2.3.6 심화 정수 연산 46
2.4 실수의 표현 47
2.4.1 고정 소수점 표현 방법 53
2.4.2 부동 소수점(浮動小數點, floating point) 표현 방법 54
2.4.3 심화 부동 소수점 연산 64
2.5 문자의 표현 66
2.5.1 ASCII 코드 67
2.5.2 유니코드(Unicode) 69

CHAPTER 3 논리 회로 기초 77
3.1 논리 회로를 시작하며 79
3.1.1 기계어 프로그래밍 80
3.1.2 기계어 밑에는 무엇이 있을까? 82
3.1.3 논리 회로 기초 86
3.2 기본 게이트 89
3.2.1 반도체 게이트 이전에는 무엇이 계산에 사용되었을까? 92
3.3 논리 회로 표현 방식 기초 94
3.3.1 간단한 경우 #1 94
3.3.2 간단한 경우 #2 96
3.3.3 논리식/ 논리도/ 진리표 99
3.3.4 논리 회로의 2가지 종류: 조합 논리 회로/ 순서 논리 회로 102

CHAPTER 4 조합 논리 회로 105
4.1 조합 논리 회로를 만들자 107
4.1.1 불 대수 법칙 108
4.1.2 And-Or/Or-And 회로 111
4.1.3 논리식(부울식: boolean expression)의 간소화 113
4.2 논리식의 간소화: Karnaugh map(K-map) 115
4.2.1 2개의 입력 117
4.2.2 3개의 입력 119
4.2.3 Don’t Care 조건 122
4.2.4 4개의 입력 123
4.2.5 Don’t Care 실용적인 예제 127
4.2.6 Dual K-Map 131
4.2.7 입력이 4개 보다 많은 경우 133
4.2.8 NAND 게이트 134
4.3 조합 논리 회로 실습 136
4.3.1 다양한 시뮬레이션 예제 139
4.3.2 회로 제작 실습 문제 140
4.4 디지털 부품 141
4.4.1 작동 구동 신호(Enabling Lines) 141
4.4.2 멀티플렉서 (multiplexer)와 디-멀티플렉서(de-multiplexer) 143
4.4.3 이진 디코더(binary decoder)와 이진 인코더(binary encoder) 146

CHAPTER 5 순서 논리 회로(순차 논리 회로) 153
5.1 Stable(안정)/Unstable(불안정) 155
5.1.1 SR latch 156
5.1.2 SR flip-flop 160
5.2 다양한 종류의 플립플랍 167
5.2.1 SR 플립플랍 167
5.2.2 JK 플립플랍 169
5.2.3 D 플립플랍 170
5.2.4 T 플립플랍 172
5.3 순서 논리 회로를 만들자: 카운터(counter) 회로 예제 173
5.3.1 비동기식 카운터 174
5.3.2 동기식 카운터 177
5.4 순서 논리 회로 실습 180
5.4.1 프로그램 사용법 익히기 180
5.4.2 플립플랍의 사용 예 181
5.4.3 비동기식 카운터 182
5.4.4 동기식 카운터 183

PART2 하드웨어 관점에서의 컴퓨터 구조
CHAPTER 6 컴퓨터 하드웨어 189
6.1 하드웨어 구성 요소 191
6.2 중앙처리장치(CPU: Central Processing Unit) 192
6.2.1 레지스터(registers) 193
6.2.2 산술/논리 연산 장치(Arithmetic and Logic Unit: ALU) 200
6.2.3 제어 장치(control unit) 215
6.2.4 파이프라이닝 225
6.2.5 CISC/RISC 226
6.3 버스(bus) 228
6.4 기억(저장) 장치 231
6.4.1 내부 메모리(internal memory) 232
6.4.2 외부 메모리(external memory/ 보조 기억 장치) 238
6.4.3 캐쉬 메모리(cache memory) 243
6.5 입출력 장치(I/O Device) 249
6.5.1 입출력 장치 250
6.5.2 입출력 장치의 제어 방식 255
6.5.3 인터럽트 258

CHAPTER 7 기계어 프로그래밍을 통한 컴퓨터 구조 이해 265
7.1 가상 머신의 구조 267
7.1.1 Pep/8 가상 머신 267
7.1.2 레지스터 269
7.1.3 메인 메모리 270
7.1.4 입출력 장치 271
7.2 기계어(machine language)와 어셈블리 언어(assembly language) 272
7.2.1 고급 언어의 명령문의 기본적 구조 273
7.2.2 기계어 273
7.2.3 어셈블리 언어 288
7.3 명령어 집합 311
7.3.1 명령어의 구성 312
7.3.2 연산자 코드(op-code) 312
7.3.3 명령어의 형식 313
7.3.4 피연산자의 주소 지정 방식 317

PART3 또 다른 컴퓨터들…
CHAPTER 8 가상머신(Virtual Machines) 331
8.1 NOX: 안드로이드 가상 머신 333
8.2 VirtualBox 335
8.3 자바 가상 머신 341

CHAPTER 9 병렬 컴퓨터(parallel computer) 349
9.1 단일 프로세서/멀티 프로세서 351
9.2 병렬 컴퓨터 종류 356
9.3 OpenMP를 이용한 병렬 프로그래밍 358
9.3.1 OpenMP 개발 환경 구축 362
9.3.2 OpenMP를 이용한 실제 예제 363

CHAPTER 10 클라우드 컴퓨팅(Cloud Computing) 365
10.1 클라우드 컴퓨팅 주요 기술 368
10.2 Google Drive 서비스(SaaS) 369
10.3 Google Compute Engine(PaaS) 372
10.4 개발자를 위한 가상 머신: 클라우드9(PaaS) 379
INDEX 383