컴퓨터 구조의 발전

" 컴퓨터 : 논리적 언어로 표현된 수식을 계산하고 작업을 통제하는 기계 "

 

초기에는 덧셈과 뺄셈을 하기 위해 제작이 되었으며, 큰 계산이나 전자 회로를 사용할 필요가 없었기 때문에 사람의 머리로만 계산되는 형태를 띄었음. 그러나 시대가 변하면서 특히 제2차 세계대전을 필두로 정밀하며 큰 계산의 필요성이 커지게 되었고 점차 현대의 전자식 컴퓨터가 나타나게 되었음

• 17세기 : 파스칼의 계산기
  - 최초의 기계식 수동 계산기로 톱니바퀴 원리를 이용하여 덧셈과 뺄셈을 할 수 있음
  
  
• 17세기 : 라이프니츠의 계산기
  - 파스칼 계산기를 계량하여 곱하기와 나누기도 할 수 있는 계산기를 발명
  
  
• 19세기 : 바베지의 차분 기관과 해석 기관
  - 1823년 다항함수를 계산하여 종이에 표로 인쇄하는 특수 목적용 기계식 계산기인 차분 기관 (difference engine) 고안
  - 차분 기관으로 삼각함수 계산이 가능해졌음
  - 1830년 설계를 더 일반화시켜서 범용적인 계산을 가능하도록 만들어 방정식을 순차적으로 풀 수 있도록 고안된 범용 기계식 계산기인 해석 기관 (analytical engine) 고안
  - 해석 기관은 데이터 입력장치, 출력장치, 연산 제어 장치, 기억장치로 이루어져 현대의 컴퓨터와 동일한 기능을 가진 기구
  
  
• 19세기 : 홀러리스의 천공카드 기계
  - 필요한 내용을 코드화한 후 천공카드에 표시하고 전기적으로 처리할 수 있도록 만듦
  
  
• 20세기 : 에이컨의 MARK-1
  - 자동 순서적 제어 계산기라고 하는 세계 최초의 전기 자동 계산기
  - 종이 테이프에 천공된 프로그램 명령어로 작동하고 제어되도록 설계
  
  
• 20세기 : 아타나소프-베리 컴퓨터 (ABC Computer)
  - 진공관을 이용한 최초의 컴퓨터
  - 순차적 방식과 2진법 체계를 사용하는 진공관 방식으로 개발
  
  
• 에니악의 등장 (ENIAC)
  - 모클리와 에커드가 진공관을 이용해서 개발하였으며 비교적 빠른 계산 속도를 가지고 있으나 프로그램 외장 방식을 사용
  - 하나의 작업을 수행할 때마다 일일이 수작업으로 배선을 변경하거나 스위치를 조작하고, 계산할 데이터도 천공카드를 사용하여 컴퓨터로 옮겨야만 입력할 수 있음
  
  
• 프로그램 내장식 컴퓨터 모델
  - 프로그램 자체와 프로그램에서 사용하는 데이터를 동일한 형태로 메모리에 저장할 수 있는 구조
  - 컴퓨터 내부에 프로그램과 데이터를 저장하여 컴퓨터가 필요한 내용을 순서에 따라 해독하고 인출할 수 있음
  - 새로운 프로그램을 만들고 기존 프로그램을 수정할 수 있음
  
  • 폰 노이만의 프로그램 내장방식
  - 기능적으로 명령어를 해석하고 데이터를 처리하는 CPU, 명령어와 데이터를 저장하는 메모리, 입출력장치로 구성
  - 메모리는 순차적인 주소를 가진 워드로 구성
  - 메모리는 명령어와 데이터를 구분없이 저장하므로 명령어와 데이터가 동일한 방법으로 조작될 수 있음
  - 메모리에 저장된 워드는 인출될 때 컴퓨터의 상태에 따라 명령어나 데이터로 해석
  
  • 하버드의 프로그램 내장방식
  - 폰 노이만 모델의 성능을 개선하기 위해 수정한 구조
  - 메모리를 2개로 분할하여 명령어와 데이터를 별도의 메모리에 저장
  - CPU의 제어장치와 연산장치를 별도의 버스로 각각 연결하여 명령어와 데이터를 병렬로 인출
  
  
• 여러 다용도 디지털 컴퓨터 : 에드삭, 에드박, 유니박
  - 1949 세계 최초로 폰 노이만의 프로그램 내장방식을 채택하여 에드삭(EDSAC) 개발 -> 폰 노이만 구조의 최초의 컴퓨터
  - 1950 미국에서는 폰 노이만 본인이 제안한 2진수를 최초로 사용한 전자식 프로그램 내장방식인 에드박(EDVAC) 개발 -> 마지막 진공관 컴퓨터라고 할 수 있음
  - 1952 에니악 개발자인 에커트와 모클리가 최초의 상업용 컴퓨터인 유니박(UNIVAC)을 만들어 상품화 -> 자기테이프를 보조기억장치로 두고 입출력 매체로 사용