컴퓨터의 역사 : 발전 과정

 오늘날에는 매우 많은 종류의 크기, 가격, 성능의 컴퓨터들이 다양하게 존재하고 있습니다.

초창기에는 컴퓨터를 대규모 은행이나 정부 기관과 같은 거대 기관만이 구입할 수 있는 값비싼 기계였습니다. 

 

이번 포스팅에서는 70여 년간 엄청난 발전을 한 컴퓨터의 발전을 컴퓨터 요소 기술 발전에 따라 나눠 알아보려 합니다.

 

 

컴퓨터는 발명된 이후 지난 70여 년 동안 엄청난 발전을 해왔습니다.

성능, 크기, 가격, 에너지 효율성 등 여러 측면에서 엄청난 발전이 이루어졌습니다.

 

이는 컴퓨터의 핵심 소자가 진공관에서부터 오늘날 사용되고 있는 마이크로프로세서에 이르게 된 부분에서 근원을 찾을 수 있습니다.

 

최초의 기계와 '튜링 머신'에서부터 현재에 이르기까지의 과정을 알아보고 마지막에는 표로 간단히 정리해 보도록 하겠습니다. 

 

1) 최초의 기계

 

1642년 프랑스의 수학자이자 철학자인 파스칼은 계산에 '덧셈기'라는 기계를 사용했습니다.

'덧셈기'가 나온 지 180년이 흐른 후에 영국의 수학자인 바비는 더욱 발전된 계산기를 만들었습니다.

 

이 계산기는 오늘날의 컴퓨터가 가지고 있는 다섯 가지의 구성요소인 '입력장치, 출력장치, 처리기, 제어 기능, 기억 장소, 출력장치' 등의 기능을 가진 최초의 기계로 인정되고 있습니다. 

 

1936년 영국의 수학자 튜링은 '튜링 머신'을 이론적으로 제안하여 컴퓨터의 논리적 근거를 제시하였습니다. 

튜링은 1943년 '콜로서스'라는 특수목적용 디지털 전자 컴퓨터를 완성해 제2차 세계대전 중 독일의 암호문을 성공적으로 해독해낼 수 있었습니다.

 

1944년 하버드 대학의 에이큰 교수는 '마크 I (MARK I)'이라는 전자 기계식 컴퓨터를 개발하였습니다.

마크 I은 크기가 매우 컸는데 무려 길이가 15M이고, 높이가 2.4M에 달하였습니다. 

 

다음으로 '에니악 (ENIAC)'은 1943년 펜실베니아 대학의 모클리와 에커트가 대포와 미사일의 탄도를 빠르게 계산할 수 있는 기계를 설계하기 시작하여, 1946년에 완성하여 제작하였습니다.

에니악 또한 크기가 매우 컸는데, 길이 30M, 높이 3M에 무게가 30톤이나 되었습니다.

 

세계 최초의 범용 컴퓨터였지만 여러 문제점을 가지고 있었습니다.

에니악의 기계가 유연성 없이 새로운 문제를 수행할 때마다 기계의 배선을 다시 해야 한다는 점이 문제가 되었습니다.

1951년 에니악은 세계 최초의 상업용 범용 컴퓨터라 할 수 있는 '유니박 I (UNIVAC I)'으로 발전하였습니다.  

 

오늘날 모든 컴퓨터 설계의 기초가 되는 '폰 노이만 구조'는 1945년 폰 노이만이 제안하였으며, 이를 토대로 1949년 '에드박'이라는 컴퓨터가 완성되었습니다. 

에드박은 수행해야 할 프로그램과 데이터를 메모리 장치에 저장하였습니다. 

이 때문에 '폰 노이만 컴퓨터'를 '내장 프로그램 컴퓨터'라고도 부른다고 합니다.  

 

 

2) 제1세대 컴퓨터(1946 ~ 1957)

 

유니박 I는 1951년 진공관을 이용하여 개발되었습니다.

제1세대 컴퓨터의 특징은 컴퓨터 구성요소로 전구 정도의 크기의 진공관을 사용하였다는 점입니다. 

수만 개의 진공관이 발산하는 열의 양이 방대해 온도 조절이 힘들고, 진공관이 자주 타버려 계산이 중단된다는 문제점이 있었습니다. 

 

주 기억 장치로 작은 도넛 형태의 자기 코어를 사용했으며, 입출력 장치로는 천공카드가 사용되었습니다.

또 컴퓨터에서 사용하는 프로그램이 기계어로 작성되었기에 컴퓨터의 사용이 매우 어렵고 프로그래밍 시간이 매우 오래 걸렸습니다. 

 

 

3) 제2세대 컴퓨터(1958 ~ 1963)

 

1948년 AT&T 벨 연구소의 세 과학자 바딘, 브라텐, 쇼클리에 의해 매우 작은 전자회로 트랜지스터가 발명되었습니다. 

트랜지스터의 출현은 컴퓨터에 절대적인 영향을 미쳤습니다.

트랜지스터는 진공관의 1/100 정도의 크기였으며, 이에 따라 컴퓨터의 크기가 대폭 축소될 수 있었습니다. 

 

진공관에 비해 저렴했던 트랜지스터를 통해 컴퓨터의 운영비 또한 내려가게 되어서 컴퓨터의 활용 분야가 항공, 산업계, 대학교, 비즈니스 등까지 확산할 수 있었습니다.

 

1956년 IBM, 버로우스, 하니웰 등의 회사에서 트랜지스터를 컴퓨터 제조에 처음으로 사용하였습니다. 

트랜지스터를 활용한 컴퓨터는 전력 소모량, 크기, 가격 등이 상당히 줄어들었으며, 계산 속도가 빨라 컴퓨터가 높은 신뢰도를 확보할 수 있었습니다. 

 

또 기계어가 아닌 포트란, 코볼 등 고급언어를 이용하며 프로그램의 개발이 조금 더 수월해졌습니다. 

 

 

4) 제3세대 컴퓨터(1964 ~ 1970)

 

1959년~1961년 인스트루먼트 사의 킬비와 페어차일드 반도체 사의 노이스에 의해 IC 칩이 처음 개발되었습니다. 

1964년 경부터 컴퓨터는 기존 트랜지스터 소자를 IC 칩으로 대체하기 시작하였습니다. 

 

작은 실리콘 IC 칩 하나가 수백 개의 트랜지스터를 대체할 수 있었기에 컴퓨터의 크기가 엄청나게 축소되었습니다. 

또 IC 칩이 대량생산 되며 컴퓨터의 가격이 훨씬 저렴해질 수 있었으며 성능도 매우 향상되었습니다.

1960년대 중반 IC칩을 이용하여 RCA Spectra 70, IBM 360 등이 최초로 개발되었습니다.

 

1960년대부터 1970년대에 걸쳐서 다양한 종류의 메인프레임 컴퓨터가 개발되었습니다. 

가장 대표적인 메인프레임 컴퓨터는 IBM System/360인데, 이 컴퓨터는 과학 계산과 비즈니스 겸용의 목적으로 개발되었습니다. 

IBM사는 이전에 컴퓨터를 사용하지 않았던 중소기업, 정부 기관 등에 판매하기 위해 적극 공세를 하였으며, 이는 대성공으로 이어졌습니다. 

 

후반기에는 미니컴퓨터의 성장 부분에 주목할 수 있습니다.

메인프레임 컴퓨터에 비해서 작은 크기와 저렴한 가격을 보여주지만, 그렇다고 처리 속도 면에서 크게 떨어지지도 않습니다. 

DEC 사는 다양한 PDP 계열의 미니컴퓨터를 개발하였고, 이외에도 HP, 데이터 제너럴 등도 미니컴퓨터를 개발하였습니다.

 

 

5) 제4세대 컴퓨터(1971 ~ 현재)

 

제4세대 컴퓨터는 기술적 혁신보다는 제3세대 컴퓨터에 비해서 성능적인 부분의 개선과 가격을 줄이는 형태로 발전된 상태를 말합니다. 

1970년 IC 칩을 넘어 수천 개의 소자를 포함하는 LSI로, 1975년에는 집적도가 훨씬 더 높아진 VLSI로, 그 후 ULSI로 발전하였습니다. 

칩 하나에 들어있는 전자회로의 수가 빠르게 증가한 형태로 출현하였습니다.

 

1970년대 후반 애플, 탠디, 코모도어 사 등에서 개발한 마이크로컴퓨터는 1980년대에 들어서 퍼스널 컴퓨터(PC)로 발전하였습니다.

이는 하나의 실리콘 칩에 CPU를 포함한 형태의 마이크로프로세서 칩이 개발되었기에 가능하였습니다.

마이크로프로세서는 모든 컴퓨터의 모양, 성능, 가격 부분에서 엄청난 발전을 있게 해주었습니다. 

 

1977년 퍼스널 컴퓨터가 등장하며, 1976년 슈퍼컴퓨터 CRAY-1이 개발되었습니다. 

CRAY-1은 주로 일기예보, 과학 및 공학 분야, 군사적 응용 분야 등에서 사용되었습니다. 

 

1980년대부터 가정용 컴퓨터 시대가 시작되었으며, 퍼스널 컴퓨터는 컴퓨터의 대중화에 크게 기여했습니다.

또 컴퓨터가 대량 생산됨에 따라 가격도 획기적으로 저렴해졌습니다. 

퍼스널 컴퓨터의 시대를 본격적으로 열게 된 것은 애플 사의 컴퓨터가 출현하면서부터였습니다. 

 

IBM사는 퍼스널 컴퓨터의 가능성을 인지하고 1981년 INTEL 8088 칩을 기반으로 한 IBM-PC를 시장에 출시하였고, 이로써 본격적인 퍼스널 컴퓨터의 시대가 시작되었습니다.

 

 

마지막으로 오늘 알아본 내용을 표로 간단히 정리해 보았습니다. 

	시기	특징		사용 언어	예시
제1세대	1946 ~ 1957	진공관 사용, 사용이 어려움,  시간이 오래 걸림		기계어	유니박 I
제2세대	1958 ~ 1963	트랜지스터 사용, 컴퓨터 크기 축소, 가격 하락, 활용분야 확산		포트란, 코볼 등 고급언어	IBM 1620, IBM 1401
제3세대	1964 ~ 1970	IC 칩 사용, 컴퓨터 크기 축소, 메인프레임 컴퓨터 개발		고급언어	RCA Spectra 70, IBM 360
제4세대	1971 ~ 현재	퍼스널 컴퓨터(PC), CPU포함 마이크로프로세서, PC의 대중화		고급언어	알토, 알테어 8800, APPLE I, IBM-PC

 

아래는 사용된 언어들이 시간순으로 정리된 글 입니다. 감사합니다. 

 

다양한 프로그래밍 언어(1)

다양한 프로그래밍 언어(1)

다양한 프로그래밍 언어(2)

다양한 프로그래밍 언어(2)