컴퓨터에 있는 계산기의 역사

컴퓨터에 있는 계산기의 역사

컴퓨터는 계산기계일뿐만 아니라 동시에 정보처리기계이기도 하므로 본 항에서도 계산기계에 국한되지 않고 데이터처리기계에도 닿는다. 그다지 일반적인 어는 아니지만 컴퓨팅의 역사라고 파악하면 좋을 것이다. 계산의 역사 속에서의 위치 설정 인간이 실시하는 암산 이외의 계산은 조약돌 등을 카운트한 것으로부터 시작되어 숫자를 써내는 수법이 발전해, 이윽고 수동 조작을 실시하는 기구가 생겨났다. 네이피어 뼈와 산목, 계산자 등 수학을 응용한 기구도 만들어졌다. 한편 기계에 따라 기구 리프팅 등을 자동화하는 아이디어도 생기고 이것이 계산기계의 원점이다. 보다 대규모 계산을 기계에 의해 자동화할 수 있게 되었고, 또한 아날로그 컴퓨터도 발달하였다. 이윽고 전기공학이 다음으로 전자공학이 계산을 위해 응용되고, 또 수학에서도 계산임을 기계적으로 정의하는 것이 이루어졌다. 그리고 오늘날과 연결되는 프로그램 내장 방식의 컴퓨터가 되었다. 컴퓨터의 역사 개요 컴퓨터의 역사에서 도대체 무엇이 행해져 왔는지에 대해, 만약 단 한 줄 정도로 요약하면, 계산기의 고기능화, 고속화, 저가화, 대용량화가 행해져 왔다고 말할 수 있을 것이다. 계산기계의 역사란 우선 첫째, 컴퓨터 아키텍처(입출력, 데이터 보존, 연산 및 제어를 실시하는 시스템의 구성)의 역사이다. 또한 그것은 시스템의 각 장치를 구성하는 전자부품이나 기계의 역사이기도 하다. 또, 어떤 기종에서 다음 기종으로의 갱신 시에, 그것이 고속화나 기억 용량의 증대인 경우도 있는가 하면, 같은 능력으로 코스트나 크기가 작아졌다고 하는 경우도 있다(둘 다,라고 하는 경우도 있다). 자동계산기가 개발되기 이전에는 대부분의 계산은 인간이 손으로 했다. 인간의 계산을 보조하는 기구는 계산기, 기계는 계산기라고 불린다. 계산기를 사용해 계산하는 것을 생업으로 하는 인간을 계산수(영어로 컴퓨터) 등으로 불렀다. 계산수(19세기말에 여성이 채용되고 전쟁 전에는 여성이 다수 채용되었다)가 많이 늘어나면서 광간에서 계산기 또는 계산기를 이용해 계산을 하고 있는 사진이 몇 개 남아 있다. 예를 들어 항공기 설계에 필요한 항공역학적 계산 등을 그렇게 했다. ENIAC 등 1950년경 컴퓨터의 몇 가지에서 볼 수 있는 A는 자동 계산의 자동의 의미이다. 자동이 아닌 계산기의 예로서는, 주판이나 계산기를 이미지 하면 된다. 후자에서는 사칙연산까지는 기계가 실시하지만 조건판단에 의한 반복이 필요한 복잡한 계산은 인간의 조작으로서 실시할 필요가 있다. 여기서 지금까지의 계산기와 '컴퓨터'의 크게 다른 점은 조건판단을 포함한 프로그램을 실행할 수 있다는 것과 그 프로그램을 내장할 수 있는 어느 정도 큰 기억용량을 갖는다는 것이다. 컴퓨터는 수치계산의 자동화를 가능하게 하고, 또 수치계산에 한정되지 않는 일반적인 다양한 기호조작의 자동화를 가능하게 했다. 컴퓨터는 단순히 계산용 플랫폼일 뿐 아니라 제조공정 자동화, 전기통신, 장치제어, 오락, 교육 등에 사용돼 왔다. 다양한 분야의 요구에 의해 새로운 하드웨어가 발전해 왔다. 예를 들어, 보다 직관적이고 자연스러운 사용자 인터페이스를 위해 터치 패널이 고안되었다. 종이에 숫자를 적어 계산하는 것은 별도로, 최초의 계산보조기구는 사칙연산의 대상이 되는 수치를 인간의 손으로 설정하고 손으로 조작하여 연산을 수행하는 간단한 기구였다. 비교적 최근의 세련된 예로 계산자가 있다. 계산자에서는 로그자 위의 눈금으로 수치를 나타내고 커서 선을 맞추어 활자를 미끄러뜨려 연산을 한다. 수치는 이와 같이 연속적인 "아날로그" 값으로 나타낼 수 있으며, 수치에 대응하여 전압 등의 어떠한 물리량을 설정함으로써 나타낼 수 있다. 버네버 부시가 제2차 세계대전 이전에 개발한 미분해석기 등은 그런 아날로그 계산기의 일종이다. 또 수치는 숫자 정렬(디지털) 형태로도 표현할 수 있으며 기계에 따라 자동 처리할 수 있다. 전자는 물리량에 대응시키고 있기 때문에 다이내믹 레인지가 물리로 제한되는 데 반해 후자는 수로 표현하고 있기 때문에 필요한 만큼 자릿수를 늘림으로써 정확도의 요구에 대응할 수 있다. 아날로그와 디지털의 기계식 계산 기법은 함께 발전하여 많은 실용적 계산기가 생겨났다. 전기적 기법은 당초 기계식 계산장치의 동력원으로 쓰였으나 나중에 수치를 직접 전기로 표현함으로써 계산기의 속도와 정확도가 급격히 개선되어 갔다. 수치를 이산적인 이진 또는 십진 숫자와 전기적으로 나타내고 계전기에 의한 조합회로를 사용하여 연산할 수 있다. 전자공학에 의해, 수치를 전압이나 전류값으로 나타내고, 그것들을 증폭회로로 조작할 수도 있게 되었다. 전자공학의 발전으로 기계식이나 전기기계식의 종래 계산기보다 고속의 전자식 계산기가 가능해졌다. 진공관은 그 후반에 도체를 사용한 트랜지스터로 대체되었고, 또 곧 집적회로로 고도화되었다. 집적회로는 몇몇 반도체 기술의 세대교체와 끊임없는 지수적 미세화 향상으로 손톱만 한 크기의 반도체 칩 위에 수백만 개의 전자논리소자가 만들어지게 됐다. 이것에 의해, 빠르고 저렴한 디지털 컴퓨터가 널리 보급되게 되었다. 계산 기구 계산을 보조하는 기구의 사용은 수천 년 전부터 시작되어 대부분은 보통 손가락으로 수를 세는 것과 같은 방식인 일대일로 대응시켜 사용하는 것이었다. 초기 계수 기구로는 tally stick이라 불리는 원시적인 표와 같은 것이 있었다. 비옥한 초승달 지대에서 널리 사용된 기록 보관법으로는 조약돌(점토구, 점토추 등)을 가축이나 곡물의 개수만큼 용기에 넣어 봉인해 두는 방법이 있었다. 비슷한 예로 산수목이 있다. 중국의 생방송 이 상태에서 6302,715,408이라는 수치를 나타내고 있다. 최초기의 산술기구로서 주판이 있다. 로마 주판은 기원전 2400년경 바빌로니아에서 사용되기 시작했다. 이후 다양한 계산용 판과 탁이 발명되어 왔다. 중세 유럽에서는 테이블에 체크무늬 천을 펼쳐 놓고 그 위에서 마커를 어떤 규칙에 따라 움직여 금액을 계산하는 일이 이루어지고 있었다. 기계식 계산기는 고대부터 중세에 걸쳐 천문학에 관한 계산을 할 목적으로 여러 차례 고안되어 왔다. 고대 그리스(기원전 150년에서 100년경)에서는 안티키티라 섬의 기계나 아스트로라베가 만들어져, 이미 알려진 가장 오래된 아날로그 컴퓨터로 여겨지고 있다. 비슷한 초기 기구로 별자리 조견반이나 아부라이한 알비아니(기원전 1000년경)가 발명한 계산 기계, 앗=잘 칼리(기원전 1015년경)가 발명한 어느 위도에서도 사용할 수 있는 아스트롤라베 등이 있다. 이 밖에도 중세 이슬람에서는 천문학자와 기술자들이 다양한 천문용 아날로그 컴퓨터를 만들었고, 중국에서는 송나라 쑤송이 천문시계탑을 만들었다. 네이피어뼈 1206년 알=자자리가 '별시계'라는 천문시계를 발명했다. 세계 최초의 프로그램 가능한 아날로그 컴퓨터로 여겨지고 있다. 황도 12 별자리, 해와 달 궤도, 달상을 나타낼 수 있다. 달상을 나타낸 바늘이 문 위를 이동하고 문이 1시간 간격으로 자동으로 열린다. 그리고 5개의 로봇 악단이 음악을 연주한다. 동력원은 물레방아 구동 캠샤프트로 지렛대를 조작함으로써 얻어졌다. 낮과 밤의 길이를 프로그램 변경으로 바꿀 수 있도록 되어 있었다. 스코틀랜드 수학자이자 물리학자인 존 네이피어는 곱셈과 나눗셈이 각각 원래 수의 로그 가산 또는 뺄셈으로 실현될 수 있음을 깨달았다. 세계 최초의 로그표를 만드는 과정에서 다수의 곱셈을 수행해야 했기 때문에 네이피어는 곱셈과 나눗셈을 할 수 있는 주판과 같은 기구인 네이피어 뼈를 고안했다. 실수는 직선상의 거리 또는 간격으로 표현할 수 있으므로 1620년대에 계산척이 발명되어 곱셈이나 나눗셈을 그때까지 보다 현격히 빠르게 할 수 있게 되었다. 계산척은 기술자나 업무상에서 수학적인 계산을 필요로 하는 사람들이 수세기에 걸쳐 계속 사용해, 최종적으로 계산기의 등장으로 역할을 끝냈다.