[IT지식] 컴퓨터의 역사 & 컴퓨터의 분류 & 컴퓨터의 종류

기계식 계산기 : 톱니바퀴 등 순수한 기계 장치에 동작되는 계산기

전자식 계산기 : 전자 장치에 의해 동작되는 계산기

 

 # 기계식 컴퓨터의 역사

   1. 주판 (기계식 보조 계산기)

   2. 17세기, 기계식 계산기 (블레즈 파스칼 & 고트프리트 라이프니츠)

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# 주판과는 다르게 기계 자체가 자동적으로 계산을 해주는 계산기

좌) 파스칼린, 우) 라이프니츠 계산기

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   3. 19세기 초, 해석기관(analytic engine) (by 찰스 배비지)

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# 프로그램이 가능한 최초의 기계식 컴퓨터

 

해석기관(解析機關, 영어: Analytical Engine,해석 엔진)은 영국의 수학 교수 찰스 배비지가 고안한 기계적 범용 컴퓨터의 설계이다. 1837년에 처음으로 발표되었으며, 설계는 1871년 그가 죽기 전까지 계속되었다. 해석기관은 경제적, 정치적, 법적 문제로 인해 실제 만들어지지는 않았다. 해석기관의 논리적 설계 자체는 매우 현대적이었으며, 약 100년 뒤의 첫 범용 컴퓨터의 모습을 예측하였다. 해석기관은 컴퓨터 역사에서 중요한 발전의 하나이다. 

 

출처 : Wikipedia

 

해석기관은 프랑스의 섬유제조업자인 조제프-마리 자카르의 천공카드 기반 직물 자동직기에 감명을 받아 만들어짐

또한, 해석기관은 천공카드로 프로그램되며, 20자리까지의 연산을 정확하게 자동으로 수행할 수 있었음

베비지의 설계는 현대의 모든 컴퓨터에서 발견되는 4가지 기본 구성요소 (입력,출력,처리,저장 장치) 를 포함하고 있었음

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 # 전자식 컴퓨터의 역사

   1.  Z3 (by Konrad Zuse) (1941 개발완료)

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Z3는 콘라트 추제가 설계한 전기기계식 컴퓨터이다. 세계 최초의 작동 가능한, 프로그래밍 가능한, 완전 자동 디지털 컴퓨터이다.[1] Z3은 2,000개의 전자계전기를 갖추고 있으며, 약 5~10 헤르츠의 클럭 주파수로 동작하는 22비트 워드 길이를 구현하고 있다.[2] 프로그램 코드[3]와 상수 데이터는 천공 필름에 저장되었다.

Z3는 1941년 베를린에서 완성되었다. 독일 항공우주 센터는 이 컴퓨터를 사용하여 윙 플러터의 통계적 분석을 수행하였다.[4] 추제는 전자계전기를 완전 전기 스위치로 대체하기 위해 독일 정부에 자금 조달을 요청했으나, 이러한 개발이 "전쟁에 중요하지 않다."고 간주되어 제2차 세계 대전 기간 중 자금 조달은 거절되었다.[5] 오리지널 Z3는 베를린 공습 기간인 1943년 파괴되었다.

 

출처 : Wikipedia

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   2. 콜로서스(Colossus) (by 앨런튜링팀) (1943 개발완료)

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#  최초의 전자식 컴퓨터로 평가받고 있다.

 

콜로서스(영어: Colossus)는 1943년부터 1945년 사이에 영국의 암호 해독가들이 로렌츠 암호 해독을 위해 개발한 컴퓨터이다. 콜로서스는 진공관을 사용해 계산을 수행했다. 콜로서스는 세계 최초의 프로그래밍 가능한 전자 디지털 컴퓨터로 간주되지만,[1] 저장된 프로그램에 의해서가 아니라 스위치와 플러그에 의해 프로그램되고 작동되었다.

 

출처 : Wikipedia

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   3. ABC (Atanasoff-Berry Computer) (by John V. Atanasoff Team) (1939 개발완료)

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# 미분 방정식을 풀기위하여 만들어진 컴퓨터

ABC (Atanasoff-Berry Computer) 모형

 

아타나소프-베리 컴퓨터는 현대 컴퓨터에서 사용되는 세 개의 아이디어를 먼저 구현해 내었다.

 

1. 이진수를 사용하여 수치나 데이터를 나타낸다.
2. 기계적인 구성품(기어 및 기계적인 스위치 등)들을 사용하지 않고 모든 계산을 전자 계산한다.
3. 계산을 하는 부분과 메모리를 분리한다.

또한, 아타나소프-베리 컴퓨터는 재생식 캐패시터 메모리를 사용하였는데, 이론적으로 DRAM과 같다. 이 컴퓨터는 각각 1600개의 캐패시터를 내장하고 있다.

 

출처 : Wikipedia

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   4. Mark 1 (by Howard H. Aiken) (1944 개발완료)

   5. ENIAC (by John W. Mauchly & J. Presper Eckert)

 

 

 

 # 컴퓨터의 분류

  - 하드웨어 기술의 발전을 기준으로 4세대까지 분류

 

  # 1세대 컴퓨터(late 1940's - late 1950's) 진공관 기반 컴퓨터

     - ENIAC, UNIVAC 1 

     - 대용량 수치계산이 가능해지기 시작

     - 하지만, 부피의 문제로 컴퓨터 개발의 한계직면 & 수명의 짧음으로 인한 신뢰성 문제

 

  # 2세대 컴퓨터(late 1950's - middle 1960's) 트랜지스터 기반 컴퓨터

     - 이때부터 컴퓨터가 과학이나 통계 분야뿐 아니라 경제 분야에도 사용되기 시작

     - 컴퓨터 확산에 따른 프로그래밍의 필요성 증가 -> 어셈블리어, 포트란, 코볼의 등장

     - 운영체제가 개발되기 시작 ( 일괄처리(batch processing)의 비효율을 인식하여 탄생 )

     - 경영 자동화 부각 -> DBMS 등장

     - 형식언어 및 오타마타 이론에 대한 연구 체계적으로 수행

     - 구조적 프로그래밍 기법 등장 (대형 프로그램을 작은 단위로 나누어 독립적 프로그래밍)

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# 미국의 Bell 연구소에서 소규모 반도체 격자 구조사이에 가는 도체선을 접촉시킬 경우, 전기신호의 증폭작용이 나타나는 것을 발견해 이를 트랜지스터라 명명

 

여러종류의 트랜지스터 From Wiki

 

 

트랜지스터(영어: transistor)는 저마늄, 규소 따위의 반도체를 이용하여 전자 신호 및 전력을 증폭하거나 스위칭하는 데 사용되는 반도체소자이다.

 

출처 : Wikipedia

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  # 3세대 컴퓨터(late 1960's - middle 1970's) 집적회로(IC : Integration Circuit) 기반 컴퓨터

    - 집적회로의 등장으로 인한 연산결과에대한 신뢰성상승 & 부피감소

    - 무어의 법칙 발표(1965) : 반도체 집적회로의 성능 적어도 20년 동안 1.5년마다 2배씩 발전할 것

    - PC의 등장(Personal Computer) 

    - 통신분야의 발전(제한된 시간에 원거리에 자료 전송방법 개발)

    - C언어의 개발 및 Unix 등장

    - 개발지원 툴 발전 (컴파일러 & 에디터 & 디버거의 통합)

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# 집적회로 : 수백에서 수천개에 이르는 트랜지스터를 단 한개의 작은 실리콘칩에 통합회로로 묶는 기술

 

작은 칩으로 인한 전력소모, 발열, 비용, 부피등 다양한 측면에서 기존 트랜지스터 기반에 비해 큰 장점

 

EPROM 메모리 집적회로

 

집적 회로(集積回路, 영어: Integrated Circuit) 또는 모놀리식 집적회로, 칩, 마이크로칩, IC는 반도체에 만든 전자회로의 집합을 말한다. 집적회로는 여러 독립된 요소를 집적해서 하나의 칩으로 만든 것인데, 각각의 트랜지스터 칩을 이용해서 회로로 만들 때 보다 훨씬 작게 만들 수 있다. 집적회로는 손톱수준의 크기에 수십억 개의 트랜지스터나 다른 전자부품이 들어갈 수 있을 정도로 조밀하게 만들 수 있다.

 

 출처 : Wikipedia

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  # 4세대 컴퓨터(middle 1970's - now) 고밀도 집적회로(LSI : Large Scale Integration)

                                                    & 초고밀도 집적회로(VLSI : Very Large Scale Integration) 기반 컴퓨터

    - 마이크로프로세서(Intel) 등장 (1971) : VLSI기술로 제작

    - 휴대용 전자계산기 및 시계 출시

    - 마이크로프로세서 제조 회사들이 즐비했던 산호세 지역은 실리콘밸리라는 별칭을 얻음

    - 1980년대 설계방법론의 성장 (특히, 소프트웨어 측면 발전이 두드러짐)

    - 객체지향언어의 성공(신뢰성과 재사용성이 높은 소프트웨어 개발 가능)

    - 1990년 초부터 사회전반에 컴퓨터문화가 보급 (Java 출현, Window 95 & 98, World Wide Web)

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# 수십만개의 반도체 소자를 작은 실리콘 칩에 내장

 

인텔 4004, 최초의 일반용 마이크로프로세서

마이크로프로세서(영어: microprocessor, microprocessing unit) 또는 초소형 연산 처리 장치(超小型演算處理裝置)는 컴퓨터의 중앙 처리 장치(CPU)를 말한다. 기계어 코드를 실행하기 위해 실행과정을 단계별로 나누어 처리를 위한 마이크로 코드를 작성하고, 이 마이크로 코드에 의해 단계적으로 처리하는 논리회로를 말한다.[1] 초기의 마이크로프로세서는 하나의 칩으로 만들어졌으나, 점점 다른 하드웨어 요소들을 집적시키는 경향이 있다. 따라서 CPU-코어라는 말로 다른 요소들과 구별한다.중앙 처리 장치(CPU)가 컴퓨터 전체 시스템의 위치와 입장에서 나온 말이라면, 마이크로프로세서는 동작 방식에서 나온 말로 서로 같은 것이다.

출처 : Wikipedia

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# 컴퓨터의 종류

 - 규모에 따라 나눔

 

 # 슈퍼컴퓨터 & 메인프레임 컴퓨터

  - 여러 사용자를 의해 사용되는 컴퓨터

 

   # 메인프레임 컴퓨터

   - 크기가 큼 (방 하나 크기 이하)

   - 시분할(time sharing) 방식 사용

      컴퓨팅 능력을 짧은 시간 단위로 구분하고 여러 사용자에게 조금씩 분할해 서비스하는 방식

   - 연구용으로 사용할 때 연구센터등에서 공동으로 구입후 사용

 

   # 슈퍼컴퓨터 (=고성능 컴퓨터) Super Computer (=HPC : High Performance Computer )

   - 방하나 크기 이상

   - 메인프레임 컴퓨터로도 처리능력이 부족한 응용 분야에 사용

   - 기상예측, 통신망 설계, 석유 탐사등 복잡한 문제에 대해 원하는 시간안에 주어진 결과를 얻기 위해 사용

   - 고성능 컴퓨터들을 원격으로 사용하고 사용료를 지불하는 컴퓨팅 방식이 바로 Cloud Computing.

   - 한 대의 물리적인 컴퓨터의 능력을 분할하여 각 유저에게 독자적인 컴퓨터가 존재하는 것처럼 만듬

   - 이 때의 유저가 느끼는 독자적인 컴퓨터를 가상머신(Virtual Machine) 이라 명하며,

      이를 지원하는 기술을 가상화(Virtualization)기술이라 명함.

 

 

 # 개인용 컴퓨터

   - 1인 사용자를 위해 만들어진 컴퓨터

   # 미니컴퓨터 

    - 메인프레임 컴퓨터를 소형화

    - 수요가 없어 소멸됨

   # 워크스테이션

    - 10인 이내의 구성원이 공동으로 사용하는 컴퓨터

    - 개인용 컴퓨터를 대형화한 컴퓨터

    - 시분할 방식 지원

    - 일반적으로 서버급 컴퓨터는 워크스테이션 이상의 처리능력을 지닌 컴퓨터를 지칭

   

 # 휴대용 컴퓨터

  - 휴대가 가능한 컴퓨터

  - Laptop, SmartPhone, Tablet 등

 

 # 임베디드 컴퓨터

   - 특수 목적을 가지고 제작 되는 컴퓨터

   - 각종 기기에 내장되어 기능 향상 또는 연산,처리,전달등의 업무를 담당

   - 프로그램이 칩에 내장된 상태로 출시되기 때문에, 일반적인 방법으로는 새 프로그램 탑재 불가

   - 최근 본연의 업무외에 다른 부가업무까지 담당하는 범용화가 이루어지기도 함

   - 자동차, 냉장고, 텔레비전, 밥솥, 산업용기기, 군사용기기 등