컴퓨터의 역사 (시대별 컴퓨터 발전)

컴퓨터의 역사

출처 : Pixabay / Kevin Phillips

<초기 계산기>

1. 최초의 계산 도구

최초의 계산 도구는 기원전 26세기경 중국에서 사용된 주판(abacus)이다. 능숙한 기사의 주산은 현대의 휴대용 계산기와 속도가 비슷하지만 동양 외 서양까지 전파되지는 않았다. 서양에서는 기원전 3,000년에서 4,000년경에 서양식 주판이 고안돼 오랜 세월에 걸쳐 개량되었다. 11세기에서 16세기 사이 스코틀랜드의 수학자 존 네이피어가 만든 네이피어 봉(bones)이라는 곱셈용 계산 도구가 개발되었다

 

2. 세계 최초의 계산기

세계 최초의 계산기는 1642년 19세의 프랑스 수학자이자 철학가인 파스칼(Pascal)이 만들었다. 계리사인 부친이 세금을 계산하는 것을 도우려고 여러 개의 톱니와 연동 바퀴 및 축으로 구성된 장치를 고안했다 이 장치는 덧셈과 뺄셈만 가능했다. (프로그래밍 언어인 파스칼은 컴퓨터 발달에 기여한 파스칼의 업적을 인식 및 반영한 것이다)
1671년 독일의 수학자이자 철학자 라이프니츠는 파스칼의 장치를 분석 연구한 뒤 곱셈과 나눗셈까지도 가능한 기계를 만들었다. (라이프치히는 뉴턴과 함께 미적분을 포함한 수학 분야의 선구자 역할을 했다) 
파스칼이나 라이프니츠의 기계는 사무 처리나 과학에 필요한 계산을 하는 데는 무리가 있었다. 1820년 이후 계수기라는 기계가 고안되었는데 프랑스 전역에서 상업적으로 광범위하게 이용되었다. 이후 인쇄하는 계산기가 발명되었고 고속 계산기도 발명되었다. 19세기 말 계산기는 사무 처리나 상업에 필수적인 요소가 되었다.

 
3.차분기관 (Difference engine), 해석기관 (Analytical engine)

1822년 영국 수학자 찰스 배비지는 차분기관(difference engine)이라는 계산기를 개발했는 제곱근을 구할 수 있다는 것이 특징이었다. 그는 이어서 해석기관(Analytical engine)을 착상하게 되었는데 제곱근뿐만 아니라 여러 가지 수식을 계산할 수 있었다. 해석기관은 컴퓨터의 주요 요소들인 중앙처리장치, 기억장치 및 입출력장치까지도 포함하고 있었으며 프로그램 언어도 사용했다. 배비지의 친구 에이다는 해석기관에 시행해볼 프로그램을 많이 작성했는데 현대에 와서 그녀는 최초의 프로그래머라고 평가받고 있으며 그녀의 공로를 인정하는 뜻에서 프로그래밍 언어 에이다(Ada)가 명명되었다.

 

4.천공 카드 시스템 (PCS, Punch Card System)
1889년 미국의 홀러리스는 인구조사에 활용하기 위해 천공 카드 시스템 (PCS, Punch Card System)을 만들었다. 카드에 여러 개의 구멍을 뚫어 전류를 흐르게 한 뒤 수백 장의 카드를 읽고 기억하도록 만든 장치였다. 기존에 인구조사에 대한 정보를 처리하는 데 7년이 걸렸는데 천공 카드 시스템을 통해 기간이 3년으로 단축되었다. 홀러리스가 만든 회사는 IBM사의 전신이 되었다.

<근대 컴퓨터>

1. 튜링기계 (Turing machine)
영국 수학자 튜링은 계산 이론(Automata theory)의 기반을 만들었는데 주로 그는 계산과 계산기의 한계에 대해서 연구했다. 1936년 논문을 발표했는데 이 이론상에서 정의된 이론상의 계산 기계는 튜링기계(Turing machine)라고 불린다. 튜링 기계는 추상적인 기계로서 수학적 모델에 가까웠으며 현대 컴퓨터와 로봇 설계에 큰 도움을 주었다.

 

2. ABC(Atnasoff-Berry Computer),마크-I (MARK-I)
1942년 미국 아이오와 주립 대학의 아타나소프하 교수와 조교 베리는 최초의 전자식 디지털 컴퓨터를 ‘ABC(Atnasoff-Berry Computer)' 개발했다. 1937년 하버드 대학의 하워드 에이킨이 주변 도움을 받아 일반적 컴퓨터 제작을 구체화 했고 IBM 후원 아래서 1944년 최초의 전기 기계식 계산기 마크-I(MARK-I)가 탄생했다. 마크-I는 미국 해군의 탄도 계산에 이용되었으며 다년간 많은 수학 및 과학 문제를 해결하는 데 공헌하였다. 

 

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<현대 컴퓨터>

전자 가동 장치 여부와 컴퓨터 내부에 프로그램 저장 여부는 컴퓨터를 근대와 현대로 나누는 기준이 되었다. 우선 전자 가동 장치는 진공관을 써서 계산기를 만든 것으로 1946년 미국 펜실베이니아 대학의 모클리와 에커트가 최초의 컴퓨터인 에니악(ENIAC, Electronic Numerical Integrator And Calculator)을 개발했다. 이는 전기 기계식 컴퓨터보다 1,000배 빨랐다. 다만 초기 컴퓨터의 한계가 있었는데 18,800개 진공관을 사용하기 위한 막대한 전기가 필요했고 무게 또한 30톤인데다가 새로운 프로그램 실행 시 6천개의 스위치 및 회로를 변경해야 했다.

제1세대 컴퓨터 (1951~1956년)

특징: 　
-기억장치를 이루는 회로소자로 진공관을 주로 사용 
-주기억장치에 자기드럼 사용
-입출력장치에 천공카드 사용
-프로그램은 기계어를 사용
단점:
-전력 소모가 많음. 
-느리며 크기가 커서 넓은 공간이 필요함, 
-진공관이 타서 다운되는 일이 많음.
모델:
-1949년 영국 케임브리지 대학 윌커스의 ‘에드삭 (EDSAC) (최초의 프로그램 내장형 컴퓨터)

-1951년 폰 노이만의 ‘에드박 (EDVAC)'

-1952년 IBM 701

-1953년 IBM 650 (1950년 중반부터 사무용으로서도 사용되기 시작하여 세계에서 가장 많이 사용)

 

 

제2세대 컴퓨터 (1959~1963년)

-기억장치를 이루는 회로소자로 트랜지스터 사용 (더 작고, 저렴하고, 빠르고, 전기 소모가 적음)
-주기억장치에 자기코어 사용
-보조기억장치에 자기드럼 및 자기디스크 사용
-1세대 하드웨어 중심인 반면 2세대부터 소프트웨어 중심.

 

제3세대 컴퓨터 (1963~1971년)
-집적회로 반도체 (IC, Integrated Circuits) 사용
-중앙처리장치 소형화
-기억용량 증가
-다중 프로그래밍
-실시간 처리 시스템
-시 분할 시스템
-1967년경 프로그래밍 언어 다수 개발 및 경쟁 시작하며 소프트웨어 산업 시작
통신용 인공위성 개발에 따른 컴퓨터 시스템 사이의 통신 가능.   

모델:
-1964년 IBM System/360
-1965년 PDP 8 (대형 컴퓨터의 1/4)
-1970년대 초기 CDC 7600 / STAR
  
*제4세대 컴퓨터 (1971~현재)
-인텔(Intel)사의 호프 박사가 디지털시계에 쓰일 회로 개발을 계기로 고밀도 집적회로 (LSI, Large Scale Integration) 개발에 이어 초고밀도 집적회로 (VLSI, Very Large Scale Integration) 개발
-1971년 최초 마이크로프로세서(Microprocessor) 인텔 4004 개발: 마이크로프로세서는 1946년 30톤 18,800개의 진공관을 사용한 에니악이 25년 만에 손톱보다 작게 한 신기술로서 세상을 바꿀 수 있는 계기가 되었다. 이후 컴퓨터를 대량으로 생산할 수 있게 되었고 인텔사는 8080, 8086, 80286, 80386 등 80시리즈를 계속 발표했다.  
-1975년 알테어(Altair) 8800 마이크로컴퓨터 개발로 일반 대중도 컴퓨터를 구입할 수 있게 됨
-1977년 애플(Apple Computer)사 설립 후 애플-Ⅰ 개발에 이어 애플-Ⅱ 개발: 키보드, 모니터, 플로피 디스크 드라이브와 운영체제까지 갖추어 마이크로프로세서를 갖춘 컴퓨터로서는 최초로 널리 시판됨
-1981년 IBM에서 PC Personal Computer) 개발
-현재 마이크로컴퓨터는 점점 크기가 작고, 빠르고, 가격이 저렴해지고 있다. 또한 Desktop, Laptop, Notebook, Palmtop 등 다양한 형태로 제작 및 사용되고 있다.
-컴퓨터들 사이 통신을 통해 자원 공유를 가능하게 한 네트워크의 발전으로 지역 전산망(LAN, Local Area Network), 광역전산망(WAN, Wide Area Network)이 설치되어 전 세계가 연결될 수 있게 되었다.

출처: Pixabay / Gerd Altmann

*제5세대 컴퓨터 (미래)
인공지능(AI, Artificial Intelligence), 퍼지이론, 전문가 시스템, 음성인식 등 신기술 개발 분야로 인해서 앞으로 발전될 새로운 형태의 컴퓨터 

 

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2022.12.27 - [기술과학] - 컴퓨터 하드'웨어 기본 구성

컴퓨터 하드웨어 기본 구성

참고문헌 : 컴퓨터 과학 개론 / 한금희, 함미옥