컴퓨터의 역사

초기의 계산장치

컴퓨터는 처음 계산 / 연산을 하기 위해서 처음 발명이 되었다.

계산을 하는 도구로서 가장 처음 발견된 것은 주판이며, 기원전 약 3000년전 고대 메소포타미아 인들이 가장 먼저 사용했다고 추정

주판을 제외하면 17세기에 이르도록 특별한 도구가 없었으나, 1642년 프랑스 수학자.철학자인 블레즈 파스칼(압력 단위의 Pa, 이 여기서 이름을 땄다)이 톱니바퀴를 이용한 수동계산기를 고안하여 최초의 기계식 수동계산기를 발명했다. 이 장치는 기어로 연결된 바퀴판들로 덧셈과 뺄셈이 가능했다.

파스칼 계산기 -  출처 : 위키백과

 

파스칼의 계산기는 최초의 디지털 계산기였다.

1671년 무렵 독일의 고트프리트 빌헬름 라이프니츠가 이를 개량하여 곱셈과 나눗셈도 가능한 계산기를 발명하였다.

라이프니츠는 십진법보다 기계장치에 더 적합한 진법을 연구하여, 17세게 후반에 이진법을 창시하였다.

이는 현재 디지털이라고 불리는 0 과 1 을 사용한 진법으로, 컴퓨터의 기본원리라 말할 수 있다.

단계 계산기 -  출처 : 위키백과

천공카드 계산 장치의 발명

수학자 찰스 배비지는 1823년 삼각함수를 유효숫자 5자리까지 계산하여 종이에 표로 인쇄하는 차분기관(difference engine)을 만들었다.

 

차분기관  -  출처 : 위키백과

 

또한, 1830년대에는 방정식을 순차적으로 풀 수 있도록 고안된 기계식 계산기 해석기관(analytical engine)을 설계하였다.

해석기관은 (1) 수를 저장하는 장치(기억), (2) 저장된 수치간의 계산을 하는 장치(연산), (3) 기계의 동작을 제어하는 장치(제어), (4)입출력 장치로 이루어져 오늘날 사용하는 컴퓨터의 모든 기본 요소를 갖춘 것이었다. 그러나 당시 주변 여건과 기계부품 제작 기술의 한계로 인해 실물을 제작하지는 못했다.

 

전자 컴퓨터의 태동

최초의 컴퓨터 하면 제일 먼저 생각나는 단어는 에니악(ENIAC)이다. 하지만 이전에도 몇가지 살펴 볼만한 것들이 있다.

현대적 의미의 컴퓨터는 제2차 세계대전 직전과 대전 기간 중에 급격히 발전하였다. 이 과정에서 전자회로가 기계식 연산장치를 대체하고, 디지털 회로가 아날로그 회로를 대체하는 변화가 연대에 따라 조금씩 이루어졌기 때문에 “최초의 컴퓨터”가 무엇인지 정하는 것은 쉽지 않다.

2차대전과 그 전후의 기간 동안 초기 컴퓨터의 발전은 크게 세 가지 흐름으로 나눌 수 있다. 첫 번째 흐름은 독일의 공학자 콘라트 추제의 연구인데, 오랫동안 학계의 주류인 미국에 묻혀있었다. 두 번째 흐름은 영국의 콜로서스 컴퓨터이나, 군사적인 이유로 수십 년간 기밀에 붙여져 있었다. 그래서 앞의 두 흐름은 미국의 연구에 영향을 미치지 못했다. 2진법을 전자계산기에 도입한 벨 연구소의 조지 스티비츠 또한 현대식 컴퓨터의 아버지 가운데 한 명으로 알려져 있다.

먼저 독일에서 독립적으로 연구를 진행한 콘라트 추제는 1936년 제한적인 프로그래밍 기능과 메모리를 갖춘 계산기 Z 시리즈의 개발을 시작하여, 1938년 Z1을 개발하였다. 이진수로 동작하였지만 기계식이었고, 부품의 정밀도의 문제로 정확히 동작하지 않았다. 후속작인 Z3는 1941년에 전화 교환기 부품을 사용해 완성되었다. Z3는 프로그래밍이 가능한 최초이 범용 디지털 컴퓨터였고, 부동소수점 연산등에 있어 많은 발전을 이룩했다. 또한 구현하기 어려운 십진법 연산을 버리고 이진법 연산을 사용하여 보다 단순하고 신뢰성이 높도록 설계되었다.

뮌헨 국립 독일 박물관에 전신된 추제  Z3  모형 -  출저  :  위키백과

 

두 번째, 영국의 콜로서스컴퓨터는, 1943년 막스 뉴먼 교수와 동료 연구자들은 콜러서스를 설계하였고, 10개월 정도의 제작기간을 걸쳐 1944년 1월에 블레칠리 파크에 콜로서스 1호를 설치 하였다. 엄청난 숫자의 진공관 부품을 가진 콜로서스는 세계 최초의 프로그래밍 가능한 완전 전자식 컴퓨터였다. 콜로서스는 군사 암호를 해독하기 위한 용도로 개발되어 1970년대까지 모두 군사기밀로 붙여져 세상에 늦게 알려졌다.

마크2 -  출처 : 위키백과

 

마지막으로 미국에서의 연구는 1944년 아이비엠(IBM)사와 하버드대학 하워드 에이킨은 계전기를 사용하여 1초에 덧셈을 3번할 수 있는 전자디지털 컴퓨터 마크-원(MARK-I)을 만들었다. 배비지의 해석기관 설계개념을 계전기와 스위치.전동기 등으로 구현한 것인데, 3000여 개의 계전기와 기어로 만들어 천공된 종이테이프로 제어되는 자동순차적 제어방식이 특징이었다. 그러나 기계적 제약 때문에 연산처리 속도는 늦었다.

 

다용도 디지털 컴퓨터

1946년 미국 펜실베니아대학 존 애커트와 존 모클리는 애니악(ENIAC : Electronic Numerical Integrator And Computer)이라는 다용도 디지털 컴퓨터를 개발했다. 애니악은 18000여 개의 진공관과 1500개의 계전기를 사용하였고, 무게가 30톤이나 되는 거대한 기계였다. 또한 150 Kw의 전력을 소비하였고, 프로그램을 배선판에 일일이 배선하는 외부 프로그램 방식이었으므로, 작업에 따라 배선판을 교체 해야만 했다.

이런 에니악의 단점을 보완하기 위해 1945년 존 폰 노이만이 기억장치에 컴퓨터의 명령이나 데이터를 모두 기억시키는 프로그램 내장방식을 제안 하였으며, 1949년 영국 케임브리지대학에서 에드삭(EDSAC)을 개발하였고, 미국에서는 노이만이 전자식 프로그램 내장방식인 에드박(EDVAC)을 만들었다.

또한, 1951년에는 유니박-I(UNIVAC-I)을 만들어 상품화 하는데 성공하여, 최초의 상업용 컴퓨터가 되었다. 뒤이어 노이만의 지도 아래 제작된 이아스(IAS)컴퓨터를 비롯 매사추세츠공대의 월윈(Whirlwind), 애커트와 모클리의 바니낙(BINAC), 일리노이대학의 일리악(ILLIAC), 랜드회사의 조니악(JOHNIAC) 등이 제작되었다.

컴퓨터의 크기는 반도체 기술과 전자기술의발달로 점점 작아지고 연산속도 피코초(ps) 단위로 빨라졌으며, 이용범위도 확대되어 가정은 물론 산업사회이 여러 분야에서 다양하게 이용되고 있다.

컴퓨터는 제1세대인 진공광, 제2세대인 트랜지스터, 제3세대인 IC, 제4세대인 초LSI와 같이 대략 10년마다 집적도를 높여 고속화, 대용량화하였다.

 

개인용 컴퓨터(PC)의 등장

초LSI의 출현에 하드웨어의 대폭적인 원가 절감은 필요한 하드웨어를 손쉽게 사용할 수 있는 환경을 만들어 내어 1980년대 IBM이 PC를 내놓는다. 개인용 컴퓨터는 급속도로 사용자에게 보급되기 시작하여, 8086/8088 – 80286 – 80386 – 80486 – 펜티엄 이후로 CPU가 발전하게 된다.

펜티엄 이후로는 하드웨어의 속도 개선을 통해 PC는 개발되었으며, 이제는 CPU의 발전의 한계가 있어, 병렬 처리할 수 있는 시스템을 도입하고 있다. 듀얼코어, 쿼드코어가 그 예이다.

 

미래의 컴퓨터

컴퓨터의 기능은 갈수록 다양해지고 세분회 되어가고 있다. 컴퓨터 연구가들은 더 빠르고 성능 좋은 하드웨어와 소프트웨어를 개발하고 있다. 스마트폰을 시작으로 거의 모든 기기에 컴퓨팅 기능을 가지는 형태를 띠는 웨어러블 컴퓨터도 속속 등장하고 있고 앞으로는 보다 최적화 될 것이다.

생물학적 컴퓨터에 대한 연구도 시작되었으며, 단위분자에 데이터를 저장할 수 있게되며, 컴퓨터를 만드는게 아니라 기른다고 해야하는 형태도 거론되고 있다. 분자저장 시스템을 이용하면 책 한권도 안되는 작은 공간에 인류의 모든 지식을 저장할 수 있게 된다고 한다.

보다 다양한 형태를 띠며, 그 안에는 소프트웨어의 발전이 다음 세대에는 중요성을 띨 것이다. 인공지능(AI) 기술이 그 중심에서 있을 것이라 생각하고 있다.

 

참고문헌

**위키백과 컴퓨터의 역사