[컴퓨터][1] 컴퓨터는 근본적으로 어떻게 동작하는가

※ 해당 게시글은 주제를 탐구하면서 주관적인 생각을 정리 한 글입니다.

---

이전 글을 통해서 컴퓨터란 무엇인지 알아보았다.

컴퓨터는 

전자의 흐름을 통제 및 제어하는 회로들을 조합하여

명령어 및 의미에 대응되는 의도적인 전자 회로를 만들고,

사용자가 요구하는 명령어를 설계된 회로대로 수행하는 기계이다.

[컴퓨터][0] 컴퓨터란 무엇인가

---

그러면 컴퓨터가 무엇인지 앎으로써

컴퓨터가 어떻게 동작하는지 조금은 파악할 수 있다.

---

< 컴퓨터란 어떻게 동작하는가 >

컴퓨터를 설계한 사람이 제공하는 명령어를 이용하여

해당 명령어와 대응되는 전자 회로를 통해 동작한다.

 

그렇다면

---

< 컴퓨터의 전자 회로는 어떻게 동작하는가 >

컴퓨터의 전자 모든 회로는 스위치 회로로 동작한다.

따라서

컴퓨터의 원리는 스위치라고 할 수 있다.

 

그렇다면

---

<스위치 회로는 어떻게 동작하는가>

가장 기본적인 스위치 회로의 예시는

[전지+] → [스위치] → [전구] → [전지-]

전원 공급 장치(전지), 스위치 부품, 전류가 흐를 때 동작하는 장치(전구)

그리고 이들은 연결해 줄 전선으로 이루어져 있다.

 

그렇다면

---

< 스위치란 무엇인가 >

전류의 흐름을 제어하고 통제할 수 있는 부품을 말한다.

엄밀하게 말하면

전원 공급 장치(전지)를 통해 전압차가 발생하면

전선을 통해 전류가 흐르게 되는데

이때

스위치가 OFF 상태이면 전류가 흐르지 않게 되고

 

스위치가 ON 상태이면 전류가 흐르게 된다.

따라서

어떠한 방법을 사용해도 상관없이

지속적으로 전류를 흐름을 중단하거나,
다시 흐르게 할 수 있는 변화를 주는 기능이 있다면

모두 스위치라 할 수 있다.

 

그렇다면 

 

< 전류란 무엇인가 >	< 전지란 무엇인가 >	< 전구란 무엇인가 >
전류란 전하(양전하, 음전하)의 움직임으로 대부분 전자의 움직임을 의미한다. 전류를 측정하는 방식 단위 시간 당 특정 면적을 통과하는 전하의 개수로 전류가 측정된다.	전지란 화학 반응을 통해 전압차이를 발생시켜 전자를 이동하게끔 유도하여 전류/전기를 생성하는 부품이다. 전압이란 무엇인가 전압이란  두 지점 사이에  에너지 차이로 전자를 움직일 수 있게하는 힘이다. 화학반응이 어떻게 전압차이를 만드는가 더 엄밀하게 따지면  물질 들은 화학반응을 통해 전자를 더 많이 잃거나, 전자를 더 많이 얻게 된다. 이때  분자 또는 원자들은 에너지 최소화 원리에 따라 안정적인 상태를 유지하려한다. 안정적인 상태에 대해서 원자들은 특정한 전자 배열과 개수를 가져야 안정적인 상태가 된다. 따라서  화학반응을 통해 더 많은 전자를 얻은 원자는 전자를 방출하려는 힘이 생성되고 더 적은 전자를 가진 원자는 전자를 얻으려는 힘이 생성된다. 이에 따라 두 힘이 상호작용하여 전자가 움직이게 된다. 전자의 이동 방향과 전극 이때 전자를 방출하는 지점은  양극(+) 전자를 받아들이는 지점은  음극(-) 이다.	전구란 전기를 사용해서 빛을 생성하는 장치이다 전기는 어떻게 빛을 생성하는가 전원 공급 장치를 통해 전류가 생성되면 전자는 전구 내부로 이동하게 된다. 이때 백열 전구는 백열 전구 내부의 물질(텅스텐)과 전자가 충돌하면서 열이 발생하고, 열이 충분히 높아지면 빛을 방출한다.  LED전구는 전자기파인 빛에 대해 의도적인 전자의 에너지 차이를 이용해 전자기파를 생성해낸다.

 

결국

< 컴퓨터란 근본적으로 어떻게 동작하는가 >

컴퓨터는 근본적으로 전자의 움직임을 제어 및 통제함으로써 동작한다.

더 나아가

전자의 에너지를 제어 및 통제하면서 다른 에너지로 변환시켜 출력장치를 통해 출력한다.

 

다음은 전자의 움직임을 어떻게 제어하고 통제하기에

의미 있는 전자 회로를 제작할 수 있는지에 대해 탐구해 보겠다.

탐구 중 '의미 있는 전자 회로'라는 것은 추상적이고, 모호하며,
적합한 표현이 아닌 것 같아 수정한다. 2024-08-06

우리의 삶과 어떻게 연결 짓고 이를 회로로 표현할 수 있는지 탐구해 보겠다.

 

 

추가로 컴퓨터 분야와 관련된 전자기학에 대해 더 자세히 알고 싶은 마음이 크다.

---

※ 해당 게시글은 주제를 탐구하면서 주관적인 생각을 정리 한 글입니다.