[강좌] 1. 시스템에 대한 이해 - (1) 역사연표

강좌를 시작하기에 앞서

이 강좌는 필자가 PC 정비사 강의를 하면서 쌓아두었던 자료들을 추가 정리하여서 올리는 것입니다. 컴퓨터의 전반적인 이해부터 시작해서, 여러 가지 하드웨어들에 대한 상세한 내용을 정리하게 될 것입니다. 앞으로 며칠에 한번 꼴로 강좌글을 올릴 예정입니다. 글을 읽으시다가 궁금하신 점이나 다른 하실 말씀이 있으시면 제게 메일로 알려주시면 다음 강좌 때 글 말미에 해당 질문에 대한 답변을 추가해서 다른 분들에게도 도움이 될 수 있도록 해 보겠습니다.

그러면, 강좌를 시작해 보도록 하겠습니다. 편의상 글의 어체는 해라체를 사용합니다. 양해해 주시기 바랍니다.
 

1강. 시스템에 대한 이해

제 1강, [시스템에 대한 이해] 에서는 현재까지 컴퓨터가 어떻게 발전되어 왔나를 다루고, 이러한 발전과정에서 언제 어떤 것이 출현했으며 왜 그렇게 되었는가에 대한 이야기를 하게 된다.

1강 1일 - 역사연표 (1), 1950년 이전의 컴퓨터

컴퓨터라는 것은 어디까지나 계산기이다. 사람이 기계로 계산을 하려는 노력은 오래전부터 계속되어 왔고 컴퓨터라는 것은 그 노력의 연장선상에 존재하고 있다. 그간 어떤식으로 계산기가 발전되어 왔으며 어떠한 회로에 기반하고 있는지를 알고 있다면 하드웨어를 이해하는 데에 조금이라도 더 도움이 되지 않을까 해서 역사연표를 훑어보도록 하자.

 

John Napier

1617
John Napier가 계산을 위해서 사용되는 나무막대기인 "Napiers Bones" 제작한다. 사실 기계를 사용하여 계산을 하려는 시도는 기원전부터 시작되었으며 그 역사는 약 2000년이 넘는다.

Napiers Bones

흔히들 사용하는 주판이 기계를 사용한 계산의 시초이며, 1617년에 들어서야 계산을 직접적으로 도와줄 수 있는 도구인 "네이피어의 막대기"가 제작된다. 네이피어는 로그 계산법의 창시자로써도 유명하며, 수학의 역사에 한 획을 긋고 있는 사람이다.
 

오트리드 식 슬라이드 룰

1622
오트리드(William Oughtred)가 네이피어의 로그 계산법에 근거한 슬라이드식 자를 만들어낸다. 이것은 19세기와 20세기 초반까지 엔지니어들에게 있어서는 훌륭한 계산 도구가 되어주었다. 단지 3자리 수까지에 한해서 충분한 정확성을 유지할 수 있었기 때문에 복잡한 수의 계산에는 적합하지 않다는 단점을 가지고 있었다. 왼쪽 사진은 1880년대에 개발된 것으로써, 200인치의 길이를 가지고 있었고, 4자리 수까지의 계산에서 정확도를 유지할 수 있었다.
 

파스칼식 가산기

1642
파스칼(Blaise Pascal)이 "파스칼식 가산기"를 개발한다. 이 기계는 최초의 디지털 방식 계산기라는 의의를 가진다. 이 기계는 다이얼을 통해서 입력된 숫자를 기계적으로 계산하는 것이었으며, 그(파스칼)의 아버지가 하는 일(세금계산 공무원이었다.)을 돕기 위해서 만들어졌다.
 

Gottfried Wilhelm

1673
빌헬름(Gottfried Wilhelm)이 덧셈 뿐만 아니라 곱셈까지 가능한 계산기를 최초로 개발한다. 이 계산기는 1971년에 그 시초가 개발되었고, 무려 23년이 지난 1694년에 완성되었다. 기존의 계산기들은 덧셈만이 가능했으나 이 기계는 자리수옮김 및 연속적인 덧셈기능등을 통해 곱셈의 기계적 연산을 가능케했다.

1820
찰스 세비어(Charles Xavier Thomas)에 의해서 최초의 상용 계산기가 발명되었다. 이 기계는 최초로 덧셈/곱셈 뿐만이 아니라 뺄셈과 나눗셈까지 가능한, 사칙연산을 모두 수행할 수 있는 계산기였다. 이후로 많은 발명가들에 의해서 계산기가 발명되고 등장하게 된다.

1822
캠브리지 대학의 교수이던 바베지(Charles Babbage)가 감산기와 분석기를 구상하였고 이것은 이후 범용 계산기의 토대가 되며, 바베지는 현대 컴퓨터의 아버지라는 이름을 얻는다.

그는 이 감산기의 이론적 토대를 1812년에 완성해서 그 이론을 사용하여 다항 방정식을 풀어냈다. 그리고 1822년에 시연을 목적으로 한 실제 감산기의 모델이 완성되었다. 이것틀 토대로, 영국 정부의 재정 설계를 돕기 위해서 1823년에는 이 감산기의 풀 스케일의 모델을 만들기 시작하였다. 이 감산기는 증기기관으로 작동했으며(그렇다. 당시는 전기로 동작하는 것은 꿈도 못꿀 시절, 계산기 역시 증기기관으로 동작하고 있었다) 완전 자동화되어서 동작했다. 뿐만 아니라 결과를 프린트해낼 수도 있었다.

바베지는 이 감산기의 연구에 10년을 바쳤으며, 그 이후에는 보다 나은 메커니즘의 개발에 열을 올렸다. 그 새로운 기계는 보다 범용적인 목적을 가지며, 완전히 프로그램되어서 컨트롤할 수 있으며, 또한 자동화된 디지털방식 계산기였으며, 분석기(analytical engine)라고 불렸다. 이 분석기는 50자리의 십진수 숫자를 계산할 수 있었으며, 이러한 숫자를 약 1,000개까지 저장할 수 있었다. 이 기계에 내장되어 있는 작동함수들은 근대적인 범용 컴퓨터가 필요로 하는 거의 모든 것이었으며, 저장장치로는 천공 카드를 사용하였다. 그래서 이 기계는 실질적인 근대적 컴퓨터의 시초로 불리운다.

분석기에 포함되어 있는 입력기는 베틀 등에 사용되는 것과 비슷한 형태를 가지고 있었으며, 공급되는 천공카드를 읽어내었다. 이렇게 입력된 정보는 수많은 조절 레버를 사용해서 조절되었으며, 수백개의 축과 기어를 가지고 있는 10피트(3m) 높이의 분석기에서 실행되고 마찬가지로 축과 기어로 이루어진 저장장치 안에 저장되었다. 출력은 천공 카드를 사용하였다. 이 분석기는 이론은 완성되었으나 실질적으로 당시의 기계 설계 및 제조기술의 한계로 인해서 제작이 완성되지는 못하였다.

1884
미국 전자공학 연구소(American Institute for Electrical Engineering)가 설립되었다. 이것은 전자공학의 연구를 위해서 구조적으로 조직된 최초의 단체였으며, 이후 1963년에 IEEE로 통합된다.

1906
예일 대학의 교수인 디포레스트(Lee De Forest, 오른쪽 사진)가 초기의 전자식 컴퓨터에서 전자 스위치 역할을 하는 3족식 진공관에 대한 특허를 얻어내게 된다. 진공관은 두 개의 입력을 받아서 다른 하나의 출력선에 나갈 출력을 선택할 수 있었다. 이것은 이후의 모든 전자계산기를 구성하는 회로의 토대가 된다.

1912
라디오 엔지니어를 위한 연구소(Institute of Radio Engineers)가 발족된다. 이것 역시 이후 1963년에 IEEE로 통합될 것이다.

1925
미적분이 가능한 감산 분석기가 만들어진다. 바베지 및 홀레리스의 디지털 컴퓨팅 이론은 과학계산에는 거의 사용되지 않은 반면, 슬라이드 룰과 같은 아나로그 방식의 계산기는 공학계산 등에서 상당히 널리 사용되었다. MIT의 Vannevar Bush는 대단히 큰 스케일의 계산기를 만들었는데, 이 계산기는 미분 및 적분능력까지 가지고 있었다. 록펠러 기금에서 조성된 기금으로 만들어진 이 감산 분석기는 1930년 당대에는 가장 거대한 계산도구였다.

1935
콘라드 주제(Konrad Zuse)가 독일 베를린에 있는 그의 부친의 거실에서 최초의 릴레이 방식 컴퓨터이며, 이진 연산을 수행할 수 있는 컴퓨터인 Z-1을 제작한다. 그는 이후 1938년에 헬무트 슈레이어(Helmut Schreyer)의 도움으로 Z-2를 만든다. 이후 제 2차 세계대전 동안 컴퓨터를 제작하기 위해서 독일 정부에 협조하지만 독일 정부가 전쟁을 끝까지 밀고나가기를 원하자 2차대전 말 무렵 갑자기 힌터스타인으로, 그리고 그 이후 스위스로 망명한다. 그리고 취리히 대학에서 Z-4를 만든다. 이수 그는 컴퓨터 업체를 하나 만들게 되며 그 회사는 이후에 지멘스 사로 흡수된다.

1936
물리학자인 아타나소프(John V. Atanasoff)는 베리(John Berry)와 함께 미국의 아이오와 주립대학에서 최초의 진정한 디지털방식 전자계산기를 만들었다. 이 컴퓨터는 선형방정식을 풀기 위한, 특정한 목적을 가지고 만들어