컴퓨터와 통신 산업의 발전 / 디지털 컴퓨터의 발전

컴퓨터와 통신 산업의 발전

디지털 컴퓨터의 발전브리태니커

프랑스의 수학자이자 철학자  블레즈 파스칼과 독일의 고트프리트 빌헬름 라이프니츠가 17세기에 기계식 디지털 계산기를 발명했다. 그러나 진정한 의미의 디지털 컴퓨터는 영국의 발명가이자 수학자인 찰스 배비지가 고안했다고 인정되고 있다. 1830년대에 배비지는 해석 엔진(analytical engine)이라는 것을 고안했는데, 이것은 기본적인 산술연산들이 자체 계산에 따른 판단과 결합하도록 설계된 기계식 장치였다. 그의 구상은 현대의 디지털 컴퓨터가 가지는 기본요소를 대부분 포함하고 있는데, 예를 들면 순차 제어(sequential control：분기와 반복을 포함하는 프로그램식 제어), 산술 장치와 기억장치, 자동출력장치와 같은 것이다. 그런데 배비지의 계획은 결국 실현되지 못하고 한 세기가 훨씬 지나서 그의 기록이 재발견될 때까지 사람들에게서 잊혀졌다. 디지털 컴퓨터의 발전에 보다 중요한 공헌을 한 것은 영국의 수학자이자 논리학자인 조지 불의 연구이다. 1800년대 중반에 씌어진 여러 편의 소논문에서 불은 대수학에서 쓰이는 기호와, 논리적 형식이나 3단논법(연역법)을 표현하는 기호들 간의 유사성을 지적했다. 0과 1로써 연산하는 그의 형식론은 불대수의 기초가 되었는데 컴퓨터 스위칭 이론과 절차들이 여기에 기초를 두고 있다(→ 불대수).

1939년 미국의 수학자이며 물리학자인 존 애터너소프가 전자기계적인 디지털 컴퓨터의 실험적인 원형(原型)을 제작했으며, 1944년 하워드 에이컨과 IBM의 기술자 여러 명이 하버드 마크 1(Harvard Mark I)을 완성하였는데 이 기계는 데이터 처리연산을 대부분 전기 계전기(스위칭 기구) 방식으로 수행했다. 하버드 마크 1이 개발된 이후 디지털 컴퓨터는 빠른 속도로 발전했다. 논리회로의 진보로 대변되는 컴퓨터 장비의 진보를 몇 단계의 세대로 나누어 구분하는데 각 세대는 비슷한 기술수준을 가진 여러 컴퓨터를 포함한다.

1946년 펜실베이니아대학의 J. 프레스퍼 에커트와 존 W. 모클리가 에니악(electronic numerical integrator and calculator/ENIAC)을 제작하였는데 이는 최초의 범용 컴퓨터이며, 진정한 전자식 디지털 컴퓨터였다. 애터너소프의 기계와 마찬가지로 이 기계는 능동논리 소자로서 계전기 대신에 진공관을 사용했는데 이로 인하여 작동속도가 상당히 빨라졌다. 1947년 헝가리 태생의 수학자인 존 폰 노이만이 프로그램 내장식 컴퓨터의 개념을 도입했다. 데이터뿐만 아니라 명령어부호를 전기적으로 내용의 변경이 가능한 기억장소에 저장하려고 하는 그의 생각은 에드박(electronic discrete variable automatic computer/EDVAC)으로 구현되었다.

컴퓨터산업의 제1세대는 진공관시대로 IBM컴퓨터회사가 컴퓨터산업의 선두주자로 나서게 되었다.

컴퓨터의 제2세대는 트랜지스터를 내장한 디지털 컴퓨터가 상업적으로 이용될 수 있었던 1950년대 후반부터 시작되었다. 트랜지스터는 1947년 벨 전화연구소에 있던 3명의 미국의 물리학자 존 바딘, 월터 H. 브래튼, 윌리엄 B. 쇼클리에 의해 발명되었다. 이것은 진공관을 대체할 수 있다고 증명되었으며 1950년대 후반에는 여러 응용분야에서 진공관 대신 사용되게 되었다. 이런 반도체 소자의 유형은 이미 1948년 발명되었지만 진공관을 대체할 수 있기까지는 10년 이상의 연구 개발이 필요했다. 진공관에 비해 보다 작은 크기, 더 높은 신뢰성, 보다 적은 전력소모 때문에 트랜지스터는 거의 모든 면에서 진공관에 비해 월등했다. 이를 컴퓨터 회로에 사용함으로써 효율·크기·속도가 상당히 진보된 컴퓨터를 제작할 수 있게 되었다.  

컴퓨터산업의 제2시대는 고급 프로그래밍언어를 사용한 프로그래밍 기법과 실시간시스템, 운영체제의 개념들이 보편화되었다.

1960년대 후반과 70년대에 컴퓨터 하드웨어는 괄목할 만한 진보를 거두었다. 첫 번째의 주목할 만한 돌파구는 작은 실리콘 칩(chip) 위에 수백 개의 트랜지스터·저항기·다이오드를 내장하는 집적회로의 제작이었다. 이 마이크로 회로에 의해서 고속도·고용량·고 신뢰도를 가지는 메인 프레임(대용량) 컴퓨터를 비교적 저렴한 가격으로 만들 수 있었다. 마이크로 전자공학의 결과로 개발된 제3세대 컴퓨터의 또 다른 형태는 미니컴퓨터인데, 이는 표준의 메인 프레임에 비해서 크기는 대폭 작아졌지만 과학연구소 내에 있는 실험기구 전체를 제어할 만큼 충분한 성능을 가지고 있다.

고밀도 집적회로(LSI)의 기술이 발전을 거두면서 어린 아이의 손톱만한 실리콘 칩 위에 수천 개의 트랜지스터와 이와 관련된 부품을 집적하는 것이 가능해졌다. 이러한 마이크로 회로 기술은 컴퓨터 산업을 혁신시킨 2가지 소자를 생산하게 했는데, 이중 하나는 마이크로프로세서이다. 이는 중앙연산장치에 있는 산술·논리·제어 회로를 모두 포함하는 집적회로이다. 이것의 개발이 마이크로컴퓨터의 발달을 가져왔다(→ 색인：마이크로프로세서). 마이크로컴퓨터는 휴대용 텔레비전에 비해 크기는 작지만 상당한 계산 능력을 가지고 있다. LSI에서 발달한 또 다른 소자는 반도체 기억소자인데 이는 3~4개의 칩으로만 구성되어 있지만 미니  컴퓨터와 마이크로컴퓨터에서 충분한 기억 용량을 제공한다. 반도체 기억소자는 점차 많은 수의 메인 프레임에서 사용되기 시작했으며 짧은 접근시간과 고용량의 기억능력 때문에 특별히 고속이 요구되는 응용에 널리 사용되고 있다. 

컴퓨터산업의 제3시대에는 마이크로프로그래밍, 캐시메모리, 다중프로그래밍, 다중처리, 병렬처리, 가상메모리 등에 대한 개념이 확립되고 실현되었다. 

 

1980년대의 디지털 컴퓨터는 제4세대 컴퓨터로 자주 불리는데 이들의 특징은 초고밀도 집적회로(VLSI)의 공헌을 들 수 있다. 새로운 설계기술과 제작기술로 마이크로프로세서, 기억소자, 보조 칩(즉 마이크로프로세서와 입출력장치와의 접속을 도와주는 것)의 회로 밀도를 크게 높여 주어서 VLSI 칩 1개에는 대개 수십만 개의 전자 부품을 5㎟도 채 되지 않는 실리콘 칩 위에 포함하고 있다. 1980년대 초기에 생산된 마이크로컴퓨터의 대다수는 프로세서·기억장치·인터페이스 기능을 모두 1개의 칩에 설치하였으며, 이러한 장비 중 가장 정교한 것은 크기가 호주머니 정도밖에 되지 않지만 산업용 공작기계와 고성능의 제트 비행기를 조정하는 것이 가능하다.

 

프로그래밍 언어Programming language

프로그래밍 언어는 컴퓨터 시스템을 구동시키는 소프트웨어를 작성하기 위한 언어이다. 일반적으로 말할 때에는 프로그래밍 언어를 지원하는 소프트웨어, 곧 소프트웨어를 작성하기 위한 소프트웨어를 가리키는 때가 많고, 이때에는 프로그래밍 언어와 소프트웨어를 구분하지 않고 소프트웨어를 프로그래밍 언어로 보기도 한다. 예를 들면, 델파이는 프로그래밍 언어인 오브젝트 파스칼을 지원하는 소프트웨어를 작성하기 위한 소프트웨어일 뿐이지만, 델파이를 별개의 프로그래밍 언어로 보는 때가 더 많다.

저급 언어인 기계어와 어셈블리어부터 시작해서, 고급 언어인 베이직까지 상당히 많은 종류의 프로그래밍 언어가 존재한다.

저급 언어

기계어는 직접적으로 CPU가 해독할 수 있는 비트 단위로 쓰인 컴퓨터 언어를 통틀어 일컫는다. 기계어는 프로그램을 나타내는 가장 낮은 단계의 개념이다. 어셈블리어와 1 : 1로 쓰일 수 있다. 어셈블리어가 아직 만들어지기 전에는 기계어를 직접 입력하여 프로그램을 작성했다.

어셈블리어(assembly language)는 기계어와 일대일 대응이 되는 컴퓨터 프로그래밍의 저급언어이다. 기계어는 실제로 컴퓨터 CPU가 읽어서 실행할 수 있는 0과 1로 이루어진 명령어의 조합이다. 이러한 각 명령어에 대해 사람이 알아보기 쉬운 니모닉 기호(mnemonic symbol)를 정해 사람이 좀 더 쉽게 컴퓨터의 행동을 제어할 수 있도록 한 것이 어셈블리 언어이다.  

고급 언어

BASIC 베이식(BASIC: Beginner's All-purpose Symbolic Instruction Code)은 프로그래밍 언어의 하나이다.

절차형 언어로 1964년 다트머스 대학교의 존 케메니와 토머스 카트가 개발했다. 교육용으로 개발되어 언어의 문법이 쉬우며, 다트머스의 최초 제품 이래로 인터프리터 방식이 많았으나 최근에는 컴파일러 방식도 많다. 현재는 다양한 종류의 베이직이 존재하며 서로 문법도 많이 차이가 난다. 서로 다른 컴파일러 사이의 소스 코드는 호환되지 않는다.

Brainfuck 브레인퍽은 우어반 뮐러(Urban Müller)가 1993년 경에 만든 최소주의 컴퓨터 프로그래밍 언어이다. 이름에 포함된 fuck이 욕설이기 때문에, 정중한 표현을 위해서 때때로 Brainf*ck, Brainf***, 혹은 단순히 BF라고 부르기도 한다.

Befunge 비펀지는 스택 기반의 난해한 프로그래밍 언어로, 기존의 프로그래밍 언어들과는 다르게 프로그램이 2차원 공간 상에 배열되어 있다. ‘화살표’ 명령들은 명령의 흐름을 왼쪽, 오른쪽, 위, 아래로 향하게 하고, 반복문은 명령의 흐름을 원 모양으로 만들어서 구성된다.

C 프로그래밍 언어는 1970년대 초 켄 톰슨과 데니스 리치가 당시 새로 개발된 유닉스 운영체제에서 사용하기 위해 만든 프로그래밍 언어이다. 켄 톰슨은 BCPL언어를 필요에 맞추어 개조해서 "B"언어(언어를 개발한 벨 연구소의 B를 따서)라 명명했고, 이 B언어에서 C언어가 탄생했다. 유닉스 시스템의 바탕 프로그램은 모두 C로 씌여졌고, 많은 운영체제의 커널도 또한 C로 만들어졌다. 오늘날 많이 쓰이는 C++는 C에서 객체 지향형 언어로 발전된 것이다. 또 다른 다양한 최신 언어들도 그 뿌리를 C에 두고 있다.

C# (시 샤프)는 마이크로소프트에서 개발한 객체 지향 프로그래밍 언어로, 닷넷 프레임워크의 한 부분으로 만들어으며 나중에 ECMA (ECMA-334)와 ISO (ISO/IEC/23270)의 표준으로 자리잡았다. C++와 자바와 비슷한 문법을 가지고 있다.  

C++ 는 AT&T 벨 연구소의 비야네 스트롭스트룹이 1983년 발표하여 발전한 프로그래밍 언어이다.

 C 언어의 문법을 대부분 사용할 수 있으며, 객체지향성이 더해진 C 언어의 확장형이라고 생각할 수도 있다.  

D는 디지털 마르스의 월터 브라이트가 설계한 객체 지향 명령형 프로그래밍 언어이다. D는 C++의 후손으로 만들어졌으며,

 C++의 복잡도를 줄이면서 몇몇 기능을 추가하여 설계되었다. C++의 후손으로 제시된 다른 언어에는 Java와 C# 등이 있다.

파이썬(Python)은 1991년^[2] 프로그래머인 귀도 반 로섬(Guido van Rossum)^[3]이 발표한 고급 프로그래밍 언어로, 플랫폼 독립적이며 인터프리터식, 객체지향적, 동적 타이핑(dynamically typed) 대화형 언어이다. 파이썬이라는 이름은 귀도가 좋아하는 코미디 〈Monty Python's Flying Circus〉에서 따온 것이다.  

루비(Ruby)는1995년 일본의 프로그래머인 마츠모토 유키히로(松本行弘(まつもとゆきひろ))가 만들어 대중에게 소개하였으며 현재 GNU 일반 공중 사용 허가서 아래 공개되어 있다. 2008년 1월 현재 최신 안정 버전은 1.8.6 버전이다. 1.9.0 버전이 2007년 12월 발표되었으나 아직 개발버전으로 간주되고 있다. 루비 2.0 은 현재 여러 팀이 서로 다른 형태로 개발 중에 있다. 

Java 자바는 썬 마이크로시스템즈의 제임스 고슬링(James Gosling)과 다른 연구원들에 의해 개발된 객체 지향적 프로그래밍 언어로 무료로 제공되고 있다. 1991년 그린 프로젝트(Green Project)라는 이름으로 시작되어 1995년에 발표되었다. 처음에는 가전제품 내에 탑재되어 동작하는 프로그램을 위해 개발되었지만 현재 웹 어플리케이션 개발에 가장 많이 사용되는 언어 가운데 하나이고, 모바일 기기용 소프트웨어에도 널리 사용되고 있다. 현재 버전 6까지 출시되었다.

Pascal 파스칼은 1980년대와 1990년대 초반에 걸쳐 널리 사용된 프로그래밍 언어로, 당대의 가장 인기 있는 교육용 언어 중 하나였으며, 현재까지도 폭넓은 분야에서 사용되고 있다. 파스칼은 1969년에 스위스의 컴퓨터 과학자 니클라우스 버트가 개발하였다.

프롤로그

Fortran

Cobol

Lisp

Perl

R

그루비

 

비주얼 베이식[Visual Basic]

마이크로소프트사에서 개발한 윈도즈용 응용 프로그램 개발 언어. 윈도나 버튼을 양식(form)에 배치해 감으로써 그래픽 사용자 인터페이스(GUI)를 구사하는 프로그램을 매우 쉽게 개발할 수 있는 것이 특징이다. 중간 부호를 사용하기 때문에 실행 속도는 빠르지 않다. 버전 5.0에서는 인터넷 대응 기능이 강화되어 액티브 X 제어나 액티브 도큐먼트를 지원하고 있다.  

★★★★★

에니악[ENIAC](Electronic Numerical Integrator And Computer)은 1943년에서 1946년에 걸쳐서 펜실베이니아 대학의 모클리와 에커트가 제작한 세계 최초의 전자 컴퓨터이다. 1955년 10월까지 10년간 활용되었으며 현재는 스미소니언 박물관과 펜실베이니아 대학에 분산해 보관되고 있다. 에니악은 1만 8000여개의 진공관과 1500개의 릴레이가 있다(하나라도 고장이 나면 작동이 불가능 했다). 150㎾의 전력이 필요하다. 그 전력은 에니악이 가동되었을 때, 펜실베이니아에 있던 가로등이 모두 희미해질 만큼 전력을 많이 썼다고 한다.

에드삭[Electronic Delay Storage Automatic Calculator, EDSAC]

1949년 영국 케임브리지 대학의 윌크스(Maurice Wilkes) 등이 만든 세계 최초의 노이만형 컴퓨터. 오늘날 사용되고 있는 컴퓨터의 원형으로, 프로그램 기억 방식의 개념을 도입한 최초의 컴퓨터로서 1958년까지 가동되었다. 그러나 에니악과 같이 10진수 체계를 이용했고, 그 후 최초로 2진수를 사용한 에드박(EDVAC)으로 발전했다.

에드박[EDVAC](EDVAC;Electronic Discrete Variable Automatic Computer)은 최초의 전자식 컴퓨터들 가운데 하나였다. 에니악 이전의 컴퓨터와는 달리 10진수가 아닌 이진수로 처리하였고, 프로그램 내장 방식을 갖춘 컴퓨터였다.

 

PDA[Personal digital assistant, 피디에이]

PDA(Personal Digital Assistant, 개인 정보 단말기)는 터치 스크린을 주 입력장치로 사용하는 한 손에 들어올 만큼 작고 가벼운 컴퓨터이다. 개인의 일정관리, 주소록, 계산기 등의 기본 기능을 가지고 있으며, 데스크톱과 노트북 컴퓨터의 자료를 서로 주고 받기 쉽다. 과거 PDA가 기본적인 개인 일정관리가 중심이었다면, 지금 PDA는 점점 더 멀티미디어를 활용할 수 있는 기기로 진화하고 있다.

 

운영 체제[오퍼레이팅 시스템(OS, operating system).

시스템 소프트웨어의 핵심으로 사용자와 하드웨어 사이에서 사용자가 컴퓨터 하드웨어를 보다 쉽게 사용할 수 있도록 인터페이스를 제공해주는 프로그램들의 집합.

컴퓨터시스템의 자원을 관리하는 자원관리자라고도 함.

관리하는 자원으로는 프로세서, 기억장치, 입출력장치, 데이터나 정보, 통신장치 등이 있다.

ROM[read only memory]읽기용 기억 장치

①반도체 기억 장치의 하나로, 그 내용을 읽을 수는 있으나 바꿀 수는 없는 것. 읽고 쓰기가 모두 가능한 막기억 장치(RAM 또는 RWM)에 비교된다. 컴퓨터의 전원이 끊어져도 그 내용이 변함없이 유지되므로 보통 컴퓨터에 기본적인 운영 체계 기능이나 인터프린터 등을 내장시키는 데 이용된다. 많은 마이크로컴퓨터에서 읽기용 기억 장치(ROM)에 베이식(BASIC) 인터프린터를 내장하며, 시스템이 처음 가동될 때 디스크에서 운영 체계를 올려놓기(load)하는 루틴을 ROM에 내장하는 경우가 많고 어떤 컴퓨터는 운영 체계를 모두 ROM에 저장시키기도 한다. 컴퓨터 외에도 항구적인 기억 장치가 필요한 전자 기기에 널리 사용된다. ROM의 종류에는 만들 때 미리 그 내용이 기록되는 마스크(mask) 롬, 제조할 때는 내용이 없고 사용자가 필요에 따라 프로그램 할 수 있는 프로그램 가능 읽기용 기억 장치(PROM).