디지털컴퓨터에 대해 알아보아요

인간은 오래전부터 자동으로 계산할 수 있는 기계를 만들려고 했고 또 만들었습니다. 동양에서는 지금은 거의 볼 수없지만 중국에서 발명한 주산을 4칙 연산에 사용하였습니다. 서양에서는 수학자들이 중심이 되어 계산할 수 있는 기계를 고안하고 만들었습니다. 이것에 대해 알아 보겠습니다.

 

컴퓨터의 발전과정

1600년대 중반 Pascal이 덧셈과 뺄셈이 가능한 기계를 만들었습니다. 또 1671년에 수학자인 라이프니쯔가 4칙 연산이 가능한 기계를 만들었습니다. 이 두가지는 단순이 계산만 하는 기계라 생각하면 됩니다. 찰스배비지가 기계적인 계산기인 해석기관인 차분기계를 만들었습니다. 이후 데이터를 저장하기 위해 홀러리스는 종이에 구멍을 뚤어 데이터를 저장했습니다. 이 방식은 전자식 컴퓨터가 발명된 후에도 프로그램을 입력하거나 데이터를 저장하는데 이용되었습니다. 1900년대에 들어 전자공학이 많이 발전하여 컴퓨터 분야에 큰 공헌을 하였습니다. 디지털 컴퓨터는 전 세계적으로 거대한 발전을 이루어 왔으며 여기에는 많은 변화와 혁신이 있었으며, 컴퓨터 산업을 발전시키기 위한 새로운 기술과 제품이 지속적으로 출시되었습니다. 1937년 2차 세계대전 직전에 영국의 앨런 튜링은 추상적 계산기의 모형이 되는 튜링 머신을 고안했고 컴퓨터의 논리적 모델이 되었습니다.  1942년에 아이오와 주립대학의 아타나소프 교수가 베리아와 진공관으로 이루어진 특수 목적용 컴퓨터 ABC를 개발하였으나 이 기계는 특수목적용이었으므로 전자계산기라고 하기에는 부족하며 최초의 진공관 사용 계산기로 보는 경향이 있다. 1943년 영국에서 독일군의 최고위 암호장치인 에니그마를 깨기 위해 콜로서스를 개발하게 되며 콜로서스는 진공관과 릴레이만 사용한 디지털 컴퓨터라고 볼 수 있으며 덤으로 프로그래밍도 가능한 컴퓨터였습니다. 이후 에이컨에 의해 1944년 전기 기계식 계산기인 MARK-1이 제작되었고 2차 대전 이후인 1946년 에커트&머큘리에 의해 범용 전자계산기 ENIAC(에니악)이 개발되었다. 이것은 미해군이 포탄의 탄도를 계산하기 위해 개발된 것입니다. 에니악은 다른 계산을 하기 위해서는 하드웨어 연결 방식을 바꿔야 하는 것이었습니다. 이것을 개선하기 위해 헝가리 출신 수학자 존 폰 노이만이 프로그램과 데이터를 주기억장치에 두고 주기억장치에 저장하고 저장된 프로그램 명령어를 하나씩 읽어 내서 프로그램을 수행해 나가는 방식을 제안하였습니다. 이러한 방식을 프로그램 저장방식 (Stored programmed computer)라 하며 오늘날까지 사용되고 있습니다. 이 방식이 적용된 최초의 컴퓨터인 EDSAC(에드삭)은 1949년 모리스 윌키스에 의해 개발되었습니다.

 

컴퓨터의 발전사

기계식 (Mechanical) 컴퓨터 시대

프랑스 수학자인 블레즈 파스칼과 르네 데카르트에 의해 고안되었습니다. 이들은 계산을 위한 기계인 계산기를 제작하였으며, 17세기 이후로 200년 가까이 그대로 사용되었습니다. 이 시절에는 대부분의 계산이 수작업으로 이루어졌으며, 이유는 가능한 계산에 필요한 문서나 수치, 시간, 비용이 대단하기 때문입니다.

진공관(Vacuum Tube) 컴퓨터

 1900년대 초에 진공관이 발명되어 많은 곳에 진공관이 사용되었습니다. 1940년대 중반 미국에서 진공관과 릴레이를 이용한 컴퓨터가 개발되었습니다. 대표적인 것으로 ENIAC이 있으며 앞에서 설명한 것과 같이 미 해군의 포탄의 탄도를 계산하는 목적이었습니다. 그런데 이것은 전력을 많이 소모하고 기능을 바꾸기 위해서 하드웨어를 변경해야 하는 단점이 있었습니다.

트랜지스터(Transistor) 기술을 적용한 컴퓨터

트랜지스터는 1947년 벨 연구소에서 발명되었으며 이것이 진공관을 대체하였으며 전체적인 컴퓨터 성능을 개선하는 데 중요한 역할을 합니다. 이 기술을 적용함으로써 컴퓨터는 더욱 작아지면서 빠르고 저전력으로 동작할 수 있게 되어, 상용화가 가능해졌습니다. 대표적인 제품 중 하나는 IBM의 System/360인데, 이는 1964년에 처음 광범위하게 사용되었습니다. 이후로 컴퓨터 운영체제, 프로그래밍 언어 등에 대한 기술이 빠르게 발전하였으며 기업들도 자체적으로 컴퓨터나 컴퓨터 기반 제품을 개발하기 시작했습니다. 이후 유닉스(UNIX) 시스템, 마이크로프로세서(Microprocessor), IBM PC, 인터넷 등의 발전을 들 수있습니다. UNIX는 1969년에 처음 개발되었으며, 이를 기반으로 한 운영체제들이 다양한 분야에서 사용되고 있습니다.

집적회로 컴퓨터

1971년에는 인텔(Intel)에서 마이크로프로세서를 공개하였으며, 이후로 인텔은 매우 성공적인 기업으로 자라나게 됩니다. IBM PC는 1981년에 발표되었으며, 프로그래머들이 PC를 이용해서 소프트웨어를 개발하게 되면서 많은 기술적 발전이 이루어졌습니다. 이후 전자공학분야에서 집적회로의 발전이 매우 빠르게 이루어져 아주 집적도가 높은 소자들이 개발되어 하드웨어적인 면에서 매우 빠른 발전을 하게 됩니다. 또한 이전의 컴퓨터는 단독으로 운용되었는데 통신기술의 발전으로 네트워크로 연결되어 운용되게 되었습니다.

인터넷과 그 이후

미국에서 군사적인 목적으로 컴퓨터 네트워크를 고안하였고 이것이 발전하여 인터넷이 되었습니다. 인터넷은 이후로 시대별로 다양한 형태로 발전해 왔으며 기술의 발전으로 다양한 컴퓨터 기술들이 등장리는 현재는 더욱 다양한 미디어와 SNS를 통해서 매우 많은 정보를 제공하고 있습니다. 또한 최근에는 딥러닝, 자연어 처리, 빅데이터 등이 그 예입니다. 딥러닝은 큰 수의 데이터를 분석해서 패턴을 발견하는 기술이며, 이것이 지능적인 알고리즘으로 축적되면, 다양한 분야에 적용됩니다. 빅데이터는 일반적인 데이터에서도 다양한 분석 기술을 응용하여, 매우 많은 데이터를 처리하는 것을 말합니다. 또한, 자연어 처리는 인간의 언어를 컴퓨터에서 처리할 수 있도록 하는 AI 기술입니다.

 21세기에는 빅데이터(Big Data) 및 클라우드 컴퓨팅(Cloud Computing)이라는 개념이 등장하게 되면서 컴퓨터와 인터넷 등 IT 기술의 중요성이 더욱 범위가 넓어지게 됩니다. 현재는 인공지능(Artificial Intelligence, AI) 기술을 적용하여 더욱 놀랍고 유리한 처리 속도와 정확성을 가진 다양한 분야에 적용하고 있습니다. 머신러닝 또한 인공지능 기술 중 하나인데, 통계적 또는 의사결정 트리 기반 알고리즘을 기반으로 데이터를 처리하고, 예측하는 기능을 가지고 있습니다. 이제 AI 기술은 차세대 기술로 떠오르고 있으며, 다양한 분야에서 미래를 열어나갈 것으로 예상됩니다. 디지털 컴퓨터의 역사와 발전사는 우리 인류의 발전과 함께 진행되고 있다는 것을 상기시키며, 디지털 컴퓨터는 우리 삶에 없어서는 안 될 필수적인 혁신 기술입니다. 디지털 컴퓨터와 IT 기술들이 더욱욱진행되면서, 상당한 미래 전망을 가지고 있음을 알리며, 이와 같이 계속 발전되는 기술을 잘 활용해 인류의 편의성도 향상시켜 나가야 할 것입니다.