컴퓨팅 하드웨어의 역사

History of computing hardware
컴퓨팅의 역사
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컴퓨터과학 용어집

컴퓨팅 하드웨어의 역사는 초기의 간단한 장치에서 현대의 컴퓨터까지 계산을 돕기 위한 발전을 다룹니다.

계산을 위한 첫 번째 보조 도구는 조작자가 기본 산술 연산의 초기 값을 설정한 다음 장치를 조작하여 결과를 얻어야 하는 순수한 기계 장치였습니다.나중에, 컴퓨터는 숫자를 연속적인 형태(예를 들어, 축의 회전, 또는 전압)로 나타냈습니다.숫자는 숫자 형태로 나타낼 수도 있고, 메커니즘에 의해 자동으로 조작될 수도 있습니다.이 접근 방식은 일반적으로 더 복잡한 메커니즘을 필요로 했지만, 결과의 정밀도를 크게 높였습니다.트랜지스터 기술의 발달과 집적회로 칩의 발달은 트랜지스터 컴퓨터에서 시작하여 집적회로 컴퓨터로 이어지는 일련의 돌파구를 가져왔고, 디지털 컴퓨터가 아날로그 컴퓨터를 대체하게 했습니다.그 후 LSI(Metal-Oxide-Semiconductor)는 반도체 메모리와 마이크로프로세서를 가능하게 했고, 1970년대에는 소형화된 개인용 컴퓨터(PC)라는 또 다른 획기적인 발전을 이끌었습니다.컴퓨터의 가격은 점차 낮아져서 1990년대에는 개인용 컴퓨터가, 그리고 2000년대에는 모바일 컴퓨터(스마트폰과 태블릿)가 유비쿼터스화되었습니다.

초기 장치

참고 항목:1950년 이전 컴퓨팅 하드웨어의 연표

고대와 중세

이상고 뼈는 구석기 시대의 [a]집대성으로 여겨집니다.
수안판 (이 주판에 표시된 숫자는 6,302,715,408입니다.)

장치는 수천 년 동안 계산을 돕기 위해 사용되어 왔으며, 대부분 손가락과 일대일 대응을 사용했습니다.가장 초기의 계산 장치는 아마도 집계 스틱의 한 형태였을 것입니다.에스와티니와 남아프리카 사이의 산에서 발견된 레봄보 뼈는 가장 오래된 수학 [2]유물일 지도 모릅니다.그것은 기원전 3만 5천년 전의 것으로,[3][4] 개코원숭이의 피블라에 의도적으로 잘려진 29개의 다른 노치들로 이루어져 있습니다.비옥한 초승달 지대의 후기 기록 보관 보조 도구는 가축이나 곡물로 추정되는 물품의 수를 나타내는 Calculi(점토구, 원뿔형 등)를 포함하고 있으며, 이는 굽지 않은 속이 빈 [b][6][c]점토 용기에 밀봉되어 있습니다.카운트 로드를 사용하는 것이 한 예입니다.주판은 일찍이 산술 작업에 사용되었습니다.우리가 오늘날 로마 주판이라고 부르는 것은 일찍이 기원전 2700년경부터 2300년경까지 바빌로니아에서 사용되었습니다.그 이후로 많은 다른 형태의 계산판이나 표가 발명되었습니다.중세 유럽의 셈집에서는, 체크무늬 천이 테이블 위에 놓여지고, 돈의 액수를 계산하는 데 도움이 되는, 특정한 규칙에 따라 그 위에서 마커들이 움직였습니다.

고대와 중세 시대에 천문학적 계산을 수행하기 위해 여러 개의 아날로그 컴퓨터가 만들어졌습니다.이것들은 헬레니즘 세계 (기원전 [8]150년경–100년경)의 아스트롤라베와 안티키테라 메커니즘을 포함했습니다.로마 이집트에서, 알렉산드리아의 영웅 (서기 10년경–70년)은 오토마타와 프로그램 될 수 있는 [9]카트를 포함한 기계 장치들을 만들었습니다.하나 또는 다른 유형의 계산을 수행하기 위해 사용되는 다른 초기 기계적 장치로는 Al-Biruni(c. AD 1000)에 의해 발명된 평면구 및 기타 기계적 컴퓨팅 장치; Al-Zarqali(c.)에 의해 등화점 및 보편적 위도 독립 아스트롤라베.서기 1015년); 다른 중세 무슬림 천문학자들과 기술자들의 천문 아날로그 컴퓨터; 그리고 송나라 때 수송의 천문 시계탑 (1094년).1206년 이스마일 알자자리가 발명한 수력 기계식 천문 시계인 캐슬 시계는 최초의 프로그래밍이 가능한 아날로그 [disputed (for: The cited source doesn't support the claim, and the claim is misleading.) – discuss][10][11][12]컴퓨터였습니다.라몬 럴은 논리 조합론을 통해 철학적 질문(이 경우 기독교와 관련된)에 대한 답을 계산하는 개념적 기계인 럴리안 서클은 논리 조합론을 통해 (이 경우 기독교와 관련된) 철학적 질문에 대한 답을 계산하는 개념적 기계입니다.이 아이디어는 수 세기 후에 라이프니츠에 의해 채택되었고, 따라서 컴퓨팅과 정보 과학의 기초 요소 중 하나입니다.

르네상스 계산도구

스코틀랜드의 수학자이자 물리학자인 존 네이피어는 수들의 곱셈과 나눗셈이 각각 그 수들의 로그의 덧셈과 뺄셈에 의해 수행될 수 있다는 것을 발견했습니다.네이피어는 첫 번째 로그 테이블을 생성하는 동안 여러 번 지루한 곱셈을 수행해야 했습니다.그가 곱셈과 [d]나눗셈을 포함하는 계산을 크게 단순화한 주판 같은 장치인 '나피에의 뼈'를 설계한 것은 바로 이 시점이었습니다.

현대적인 슬라이드 룰

실수는 선 위의 거리나 간격으로 나타낼 수 있기 때문에, 슬라이드 규칙은 네이피어의 작업 직후인 1620년대에 발명되어 곱셈과 나눗셈 연산을 이전에 [13]가능했던 것보다 훨씬 빠르게 수행할 수 있게 되었습니다.에드먼드 건터는 옥스포드 대학에서 단일 로그 눈금으로 계산 장치를 만들었습니다.그의 장치는 곱셈과 나눗셈을 포함한 산술 계산을 크게 단순화시켰습니다.윌리엄 오트레드는 1630년에 그의 원형 미끄럼틀 규칙으로 이것을 크게 개선시켰습니다.그는 이것을 따라 1632년에 현대적인 슬라이드 규칙을 만들었고, 본질적으로 두 개의 건터 규칙을 조합하여 손으로 잡았습니다.슬라이드 규칙은 포켓 [14]계산기가 발명되기 전까지 여러 세대의 엔지니어들과 수학적으로 관련된 전문 작업자들에 의해 사용되었습니다.

기계식 계산기

1609년 Guidobaldo del Monte는 1도의 분수를 계산하는 기계적인 곱셈기를 만들었습니다.4개의 기어로 이루어진 시스템에 기초하여, 한 사분면에서 지수의 회전은 반대 [15]사분면에서 다른 지수의 60 회전에 해당합니다.이 기계 덕분에 1도, 2도, 3도, 4분의 1도 계산의 오류를 피할 수 있습니다.Guidobaldo는 기계적 계산을 위해 기어를 사용하는 것을 기록한 최초의 사례입니다.

독일의 수학자인 빌헬름 쉬카르트는 1623년 네이피어의 막대의 기계화된 형태와 세계 최초의 기계적 덧셈 기계를 결합한 계산기를 설계했습니다.단일 톱니 기어를 사용했기 때문에 캐리 메커니즘이 [16]끼일 수 있는 상황이 발생했습니다.1624년 화재로 적어도 하나의 기계가 파괴되었고, 쉬카드는 다른 기계를 만들 수 없을 정도로 낙담한 것으로 믿어집니다.

파스칼의 계산기 뒤를 통해 볼 수 있습니다.파스칼은 1642년에 그의 기계를 발명했습니다.

아직 10대였던 1642년, 블레즈 파스칼은 기계를 계산하는 선구적인 일들을 시작했고 3년간의 노력과 50개의[17] 시제품들을 만든 후에 기계 [18][19]계산기를 발명했습니다.그는 그 후 [20]10년 동안 20대의 (파스칼의 계산기 또는 파스칼린이라고 불리는) 이 기계들을 만들었습니다.9개의 파스칼린이 살아남았는데 대부분 유럽 박물관에 [e]전시되어 있습니다.Schickard와 Pascal 중 어느 쪽을 "기계 계산기의 발명가"로 간주해야 하는지에 대한 지속적인 논쟁이 존재하며, 고려해야 할 문제의 범위는 다른 [21]곳에서 논의됩니다.

1680년경의 존 네이피어의 계산표 세트

고트프리트 빌헬름 폰 라이프니츠는 1672년경 계단 계산기와 그의 유명한 계단 드럼 메커니즘을 발명했습니다.그는 덧셈과 뺄셈뿐만 아니라 곱셈과 나눗셈이 가능하도록 이동식 캐리지를 사용할 수 있는 기계를 만들기 위해 시도했습니다.라이프니츠는 "기계를 [22]사용한다면 다른 사람에게 안전하게 밀려날 수 있는 계산의 노동에 노예처럼 시간을 빼앗기는 것은 훌륭한 사람들에게는 가치가 없는 일입니다."라고 말한 적이 있습니다.그러나 라이프니츠는 완전히 성공적인 운반 메커니즘을 통합하지는 못했습니다.라이프니츠는 또한 모든 현대 컴퓨터의 중심 요소인 이진법을 [23]설명했습니다.그러나 1940년대까지 많은 후속 디자인(1822년의 Charles Babbage의 기계와 심지어 1945년의 ENIAC까지 포함)은 십진법에 [f]기초했습니다.

1851년 이전에 만들어진 산술계의 세부 사항.한 자리 승수 커서(아이보리 상단)가 가장 왼쪽 커서입니다.

1820년경, Charles Xavier Thomas de Colmar는 금세기의 나머지 기간 동안 최초의 성공적이고 대량 생산된 기계식 계산기인 Thomas Armithometer를 만들었습니다.이것은 덧셈과 뺄셈에 사용될 수 있으며, 조작자는 이동 가능한 캐리지를 사용하여 곱셈과 [24]나눗셈을 길게 하는 과정으로 나눌 수 있습니다.그것은 라이프니츠가 발명한 것과 비슷한 개념의 계단식 드럼을 사용했습니다.기계식 계산기는 1970년대까지 사용되었습니다.

천공 카드 데이터 처리

1804년, 프랑스의 직공인 Joseph Marie Jacquard는 직물의 패턴이 천공된 카드로 만들어진 종이 테이프에 의해 조절되는 직조기를 개발했습니다.베틀의 기계적인 디자인을 바꾸지 않고 종이 테이프를 바꿀 수 있었습니다.이것은 프로그램 가능성에 있어서 획기적인 성과였습니다.그의 기계는 비슷한 직조 직기에 비해 개선된 것이었습니다.펀치 카드에는 Basile Bouchon이 제안한 기계와 같이 펀치 밴드가 선행되었습니다.이러한 밴드는 자동 피아노 및 최근 수치 제어 공작 기계를 위한 정보 기록에 영감을 줄 것입니다.

IBM 펀칭 카드 계산기, 1936

1880년대 후반,[25] 미국인 Herman Hollerith는 기계로 읽을 수 있는 천공 카드에 데이터 저장장치를 발명했습니다.이 구멍 뚫린 카드들을 처리하기 위해, 그는 타뷸레이터와 키 펀치 기계를 발명했습니다.그의 기계는 전기 기계 릴레이와 계수기를 [26]사용했습니다.홀러리스의 방법은 1890년 미국 인구조사에서 사용되었습니다.그 센서스는 이전 센서스보다 [27]2년 더 빨리 처리되었습니다.Hollerith의 회사는 결국 IBM의 핵심이 되었습니다.

1920년까지 전자기계 표제작기는 누적 [28]합계를 더하고 뺄 수 있게 되었습니다.기계 기능은 수십 개의 와이어 점퍼를 착탈식 컨트롤 패널에 삽입하는 방식으로 진행되었습니다.1935년 미국이 사회보장제도를 도입했을 때 IBM 펀칭 카드 시스템은 2,600만 [29]명의 근로자 기록을 처리하는 데 사용되었습니다.펀칭 카드는 회계 및 관리를 위해 업계 및 정부에서 널리 사용되었습니다.

Punched-card methods에 대한 Leslie Comrie의 논문과 1940년 W. J. Eckert의 과학적 계산에서의 Punched-card[30] methods in Scientific Computation에 대한 논문은 Punched-card methods를 설명하였는데, Punched-card methods는 미분방정식을 풀거나 부동소수점 표현을 사용하여 곱셈과 나눗셈을 수행하기에 충분히 발전된 기술을 설명했습니다.모두 천공 카드와 장치 기록기에 [31]저장됩니다.이러한 기계는 제2차 세계 대전 동안 암호 통계 처리를 위해 사용되었을 뿐만 아니라 수많은 관리 [citation needed]용도로 사용되었습니다.콜롬비아 대학교 천문 계산국은 컴퓨터 [32][33]기술의 최첨단을 대표하는 천문학적 계산을 수행했습니다.

계산기

주요 기사 : 계산기
커타 계산기는 곱셈과 나눗셈도 할 수 있습니다.

20세기까지, 전기 모터를 사용하기 위해 이전의 기계식 계산기, 금전 등록기, 회계 기계 등이 다시 설계되었고, 기어 위치는 변수의 상태를 나타냅니다."컴퓨터"라는 단어는 주로 이러한 계산기를 사용하여 수학적 [34]계산을 수행하는 여성들에게 부여된 직함이었습니다.1920년대까지, 날씨 예측에 대한 영국 과학자 Lewis Fry Richardson의 관심은 그가 날씨를 모델링하기 위해 인간 컴퓨터와 수치 분석을 제안하도록 이끌었습니다; 오늘날까지, 지구에서 가장 강력한 컴퓨터들은 나비에를 사용하여 그것의 날씨를 적절하게 모델링하기 위해 필요합니다.–스토크스 방정식.[35]

Friden, Marchant Calculator, Monroe와 같은 회사들은 1930년대부터 더하고, 빼고, 곱하고, [36]나눌 수 있는 데스크톱 기계식 계산기를 만들었습니다.1948년 오스트리아의 발명가 커트 헤르츠타크가 이 커타를 소개했습니다.그것은 작고 손으로 쪼갠 기계식 계산기였고, 그래서 고트프리트 라이프니츠의 계단 계산기와 토마스의 산술계의 후손이었습니다.

세계 최초의 모든 전자 데스크톱 계산기는 [37][38]1961년에 출시된 영국의 벨 펀치 애니타(Bell Punch Anita)였습니다.진공관, 냉음극관, 데카트론 등을 회로에 사용했고, 12개의 냉음극 "닉시"관을 디스플레이에 사용했습니다.ANITA는 유일한 전자 데스크톱 계산기였기 때문에 잘 팔렸고, 조용하고 빨랐습니다.1963년 6월 미국이 제조한 프리덴 EC-130은 5인치(13cm) CRT에 4개의 13자리 숫자를 쌓아올린 올 트랜지스터 디자인을 갖추고 역폴란드 표기법(RPN)을 도입하여 튜브 기술을 대체했습니다.

최초의 범용 컴퓨팅 장치

주요 기사:해석 엔진
배비지의 차분기관 한 부분

영국의 기계공학자이자 수학자인 찰스 배비지(Charles Babbage)는 프로그래밍이 가능한 컴퓨터의 개념을 만들었습니다.종종 [39]"컴퓨터의 아버지"로 여겨지는 그는 19세기 초에 최초의 기계식 컴퓨터를 개념화하고 발명했습니다.항해 계산을 돕기 위해 설계된 그의 혁명적인 차이 엔진을 작업한 후, 그는 1833년에 훨씬 더 일반적인 설계인 해석 엔진이 가능하다는 것을 깨달았습니다.프로그램과 데이터의 입력은 자카드 직기와 같은 기계 직기를 지시하는 방법인 천공 카드를 통해 기계에 제공되어야 했습니다.출력을 위해 기계에는 프린터, 곡선 플로터 및 벨이 있습니다.이 기계는 나중에 읽을 카드에 숫자를 입력할 수도 있습니다.일반적인 베이스-10 고정점 산술을 사용했습니다.

엔진은 산술 논리 유닛, 조건부 분기 및 루프 형태의 제어 흐름, 통합 메모리를 통합하여 현대 용어로 [40][41]튜링-완전이라고 표현할 수 있는 범용 컴퓨터를 위한 최초의 설계를 만들었습니다.

각각 40자리의 10진수 숫자 1,000개(ca. 16.7 kB)를 저장할 수 있는 저장소 또는 메모리가 있어야 했습니다."밀"이라고 불리는 산술 단위는 네 가지 산술 연산을 모두 수행할 수 있으며, 비교와 선택적으로 제곱근을 수행할 수도 있습니다.처음에는 일반적으로 원형의 [42]배치로 곡선을 그리며 긴 저장소가 한쪽으로 빠져나가는 차 엔진으로 구상되었습니다. (이후 도면에서는 규칙화된 격자 배치를 보여줍니다.)[43]현대 컴퓨터의 중앙 처리 장치(CPU)처럼, 공장은 사용자의 프로그램이 [44]지정할 수 있는 더 복잡한 명령을 수행하기 위해 회전하는 드럼에 삽입된 페그 형태로 저장되기 위해 현대 CPU의 마이크로코드와 거의 동일한 자체 내부 절차에 의존합니다.

런던 과학박물관에 전시된 배비지의 해석 엔진 일부 시범 모델

사용자가 사용할 프로그래밍 언어는 현대 어셈블리 언어와 유사했습니다.고리와 조건부 분기가 가능했기 때문에 생각한 언어는 나중에 앨런 튜링이 정의한 튜링-완전한 언어였을 것입니다.펀치 카드는 산술 연산, 수치 상수, 로드 및 저장 연산 등 세 가지 유형이 사용되었으며, 스토어에서 산술 단위 또는 후면으로 번호를 전송합니다.세 종류의 카드에 대한 독자가 세 개 따로 있었습니다.

그 기계는 그 시대보다 약 1세기 앞섰습니다.그러나, 그 프로젝트를 위한 수석 기계 제작자와의 부품 분쟁을 포함한 여러 가지 문제들로 인해 프로젝트가 지연되었습니다.그의 기계를 위한 모든 부품은 수작업으로 만들어야 했습니다. 수천 개의 부품을 가진 기계에게는 이것이 큰 문제였습니다.결국, 이 프로젝트는 영국 정부의 자금 지원 중단 결정으로 해체되었습니다.배비지가 분석 엔진을 완성하지 못한 것은 정치와 재정의 어려움뿐만 아니라 점점 더 정교한 컴퓨터를 개발하고 누구보다 빨리 나아가려는 그의 열망 때문이라고 할 수 있습니다.에이다 러브레이스는 루이지 페데리코 메나브레아의 "분석 엔진의 스케치"에 주석을 번역하고 추가했습니다.이것은 프로그래밍에 대한 최초의 출판된 설명인 것으로 보이며, 그래서 에이다 러브레이스는 최초의 [45]컴퓨터 프로그래머로 널리 여겨집니다.

배비지의 뒤를 이어 아일랜드 더블린에 있는 옥수수 상인의 점원인 퍼시 러드게이트가 있었습니다.그는 [46][47]1909년에 출판된 작품에서 설명한 프로그래밍이 가능한 기계식 컴퓨터를 독자적으로 설계했습니다.

다른 두 발명가인 레오나르도 토레스 케베도와 바네바르 부시도 배비지의 연구를 바탕으로 한 연구를 수행했습니다.1914년에 토레스는 자동화에 관한 에세이를 출판했는데, 거기서 그는 기계 해석 엔진을 만드는 배비지의 노력에 대해 썼고 읽기 전용 프로그램에 의해 제어되는 전기 기계 해석 기계를 설계했습니다.그 논문은 부동 소수점 [48][49][50]산술의 아이디어도 소개했습니다.1920년, 그는 파리 회의에서 연산을 [51]자동으로 수행할 수 있는 산술 단위인 전기기계 산술계를 발표했습니다.부시의 논문 Instrumental Analysis(1936)는 기존 IBM 펀치 카드 머신을 사용하여 배비지의 디자인을 구현하는 것에 대해 논의했습니다.같은 해에 그는 전자 디지털 [52]컴퓨터를 만드는 문제를 조사하기 위해 Rapid Arithmetical Machine 프로젝트를 시작했습니다.

아날로그 컴퓨터

주요 기사:아날로그 컴퓨터
자세한 정보:기계 컴퓨터
윌리엄 톰슨 경의 세 번째 조수 예측 기계 설계, 1879-81

20세기 전반에 아날로그 컴퓨터는 컴퓨터의 미래로 여겨졌습니다.이 장치들은 수치가 변화함에 따라 다양한 양을 상징적으로 나타내던 디지털 컴퓨터와는 달리, 전기적, 기계적 또는 유압적 양과 같은 물리적 현상의 지속적으로 변화할 수 있는 측면을 사용하여 문제를 모델링했습니다.아날로그 컴퓨터는 이산적인 값을 사용하지 않고 연속적인 값을 사용하기 때문에 튜링 [53]기계에서와 같이 정확한 동등성을 가지고 프로세스를 안정적으로 반복할 수 없습니다.

최초의 현대식 아날로그 컴퓨터는 1872년 윌리엄 톰슨 경(훗날 켈빈 경)에 의해 발명된 조수 예측 기계였습니다.도르래와 와이어 시스템을 사용하여 특정 위치에서 정해진 기간 동안 예측된 조수의 수위를 자동으로 계산하여 얕은 물에서 항해하는 데 큰 유용성이 있었습니다.그의 장치는 아날로그 [54]컴퓨팅의 발전에 밑거름이 되었습니다.

미분 분석기는 바퀴와 디스크 메커니즘을 사용하여 적분하여 미분 방정식을 풀도록 설계된 기계식 아날로그 컴퓨터로, 1876년에 더 유명한 켈빈 경의 형인 제임스 톰슨에 의해 개념화되었습니다.그는 그러한 계산기의 가능한 구성을 탐구했지만 볼 앤 디스크 [55]적분기의 제한된 출력 토크에 방해를 받았습니다.차동 분석기에서, 하나의 적분기의 출력은 다음 적분기의 입력, 즉 그래핑 출력을 구동했습니다.

Leonardo Torres Quevedo가 1895년부터 개발한 일련의 아날로그 계산기 중에는 복소수 다항식을 포함하여 8차의 임의 다항식의 근을 1000분의 [56][57][58]1까지 정밀도로 계산할 수 있는 기계도 포함되어 있습니다.

A MK. I 드리프트 시이트.폭격기의 손끝 바로 앞에 있는 레버는 고도를 설정하고, 손마디 근처에 있는 바퀴는 바람과 공기의 속도를 설정합니다.

아날로그 컴퓨팅의 중요한 발전은 장거리 함포 배치를 위한 최초의 화기 제어 시스템의 개발이었습니다.19세기 후반 포탄의 비행시간을 고려할 때 포탄의 사거리가 급격히 증가했을 때, 그것은 더 이상 적절한 조준점을 계산하는 간단한 문제가 아니었습니다.배에 탑승한 다양한 탐지자들이 거리 측정과 관측을 중앙 위치 추적 스테이션으로 중계합니다.그곳에서 소방 방향 팀은 코리올리스 효과, 공기에 대한 기상 효과, 기타 조정을 위한 다양한 조정뿐만 아니라 배와 목표물의 위치, 속도, 방향을 측정했습니다. 그리고 나서 컴퓨터는 포탑에 놓을 수 있는 발사 용액을 출력했습니다.1912년 영국의 엔지니어 아서 폴런은 (당시에는 아르고 [citation needed]시계라고 불림) 최초의 전기 동력 기계식 아날로그 컴퓨터를 개발했습니다.그것은 [citation needed]제1차 세계대전에서 러시아 제국 해군에 의해 사용되었습니다.1916년 중반까지 대안적인 드레이어 테이블 화재 통제 시스템이 영국의 수도 선박에 장착되었습니다.

공중 폭격의 정확성을 돕기 위해 기계 장치도 사용되었습니다.드리프트 사이트(Drift Sight)는 1916년 해리 윔페리스(Harry Wimperis)가 영국 해군 항공 서비스를 위해 개발한 첫 번째 원조입니다. 공중에서 풍속을 측정하고 이 측정을 사용하여 폭탄의 궤적에 대한 바람의 영향을 계산했습니다.이 시스템은 나중에 Course Setting Bomb Sight와 함께 개선되었고, 제2차 세계 대전의 폭격 조준경, Mark XIV 폭격기 사령부와 Norden[59](미국 육군 공군)과 함께 절정에 이르렀습니다.

기계적 아날로그 컴퓨팅 기술은 1927년부터 MIT에서 H. L. Hazen과 Vannevar Bush가 만든 차동 [60]분석기로 절정에 이르렀습니다. 이 분석기는 James Thomson의 기계적 적분기와 H. W. Nieman이 발명한 토크 증폭기를 기반으로 구축되었습니다.이 장치들 중 12개는 노후화가 분명해지기 전에 만들어 졌습니다. 가장 강력한 것은 ENIAC가 세워진 펜실베니아 대학교 무어 전기공학부에서 만들어 졌습니다.

완전한 전자 아날로그 컴퓨터는 1942년 Helmut Hölzer에 의해 Peenemünde Army Research [61][62][63]Center에서 만들어졌습니다.

1950년대까지 디지털 전자 컴퓨터의 성공은 대부분의 아날로그 컴퓨팅 기계에 종말을 고했지만, 디지털 전자 장치에 의해 제어되는 하이브리드 아날로그 컴퓨터는 1950년대와 1960년대, 그리고 그 이후에 일부 전문화된 응용 프로그램에서 상당한 용도로 사용되었습니다.

디지털 컴퓨터의 등장

1962년 4대의 초기 컴퓨터에서 나온 부품들.왼쪽부터 오른쪽까지: ENIAC 보드, EDVAC 보드, ORDVAC 보드, BRLESC-I 보드로 소형화 추세를 나타냄.

현대 컴퓨터의 원리는 컴퓨터 과학자 앨런 튜링(Alan Turing)에 의해 처음 기술되었으며, 그는 1936년 그의 중요한 [64]논문인 계산 가능한 숫자에 관한 논문에서 이 아이디어를 제시했습니다.튜링은 증명과 계산의 한계에 관한 쿠르트 괴델의 1931년 결과를 재구성하여, 괴델의 보편적인 산술 기반 형식 언어를 튜링 기계로 알려진 형식적이고 간단한 가상의 장치로 대체했습니다.그는 어떤 기계가 알고리즘으로 표현 가능하다면 어떤 생각할 수 있는 수학적 계산을 수행할 수 있다는 것을 증명했습니다.그는 계속해서 튜링 기계의 정지 문제가 결정할 수 없다는 것을 보여줌으로써 Entscheidungs 문제에 대한 해결책이 없음을 증명했습니다: 일반적으로, 주어진 튜링 기계가 결코 정지할지를 알고리즘적으로 결정하는 것은 불가능합니다.

그는 또한 "보편적인 기계"(현재는 보편적인 튜링 기계로 알려져 있음)라는 개념을 도입했는데, 이러한 기계는 다른 어떤 기계의 작업도 수행할 수 있거나, 다시 말해서, 테이프에 저장된 프로그램을 실행함으로써 계산할 수 있는 모든 것을 계산할 수 있으며, 이는 기계가 프로그램 할 수 있도록 한다는 것을 증명할 수 있습니다.폰 노이만은 현대 컴퓨터의 중심 개념이 이 [65]논문에 기인한다는 것을 인정했습니다.튜링 기계는 오늘날까지 계산 이론의 중심 연구 대상입니다.현대의 컴퓨터는 유한한 메모리 저장소에 의해 부과되는 한계를 제외하고는 튜링-완전, 즉 보편적인 튜링 기계와 동등한 알고리즘 실행 능력을 가지고 있다고 합니다.

전자기계 컴퓨터

자세한 정보:기계식 컴퓨터 ① 전기기계식 컴퓨터

현대 컴퓨팅의 시대는 제2차 세계 대전 이전과 도중에 많은 발전을 이루면서 시작되었습니다.이 시기에 만들어진 대부분의 디지털 컴퓨터는 전기 기계식이었습니다. 전기 스위치는 계산을 수행하기 위해 기계식 릴레이를 구동했습니다.이 장치들은 작동 속도가 낮았고 결국 진공관을 사용하는 훨씬 더 빠른 모든 전기 컴퓨터로 대체되었습니다.

Z2는 전기기계 릴레이 컴퓨터의 초기 예 중 하나이며 1940년 독일 엔지니어 Konrad Zuse에 의해 만들어졌습니다.이것은 그의 초기 Z1에 대한 개선이었습니다. 같은 기계 메모리를 사용했지만 산술 및 제어 로직을 전기 릴레이 [66]회로로 대체했습니다.

같은 해, 폭탄이라고 불리는 전기 기계 장치들은 제2차 세계 대전 동안 독일의 에니그마 기계로 암호화된 비밀 메시지를 해독하는 것을 돕기 위해 영국의 암호학자들에 의해 만들어졌습니다.폭탄의 초기 디자인은 1939년 앨런 [67]튜링에 의해 블레츨리 공원의 영국 정부 코드 앤 사이퍼 학교(GC&CS)에서 만들어졌고, 1940년 고든 [68]웰치먼에 의해 고안된 중요한 개선안으로 만들어졌습니다.엔지니어링 설계와 시공은 영국 표제작 기계 회사의 해롤드 킨의 작품입니다.이 장치는 1938년 폴란드 암호국 암호학자 마리안 레예프스키(Marian Rejewski)에 의해 설계되었으며, "암호 폭탄"(폴란드어: bomba kryptologicalzna)으로 알려진 장치로부터 상당한 발전을 이루었습니다.

최초의 완전 자동 디지털(전기 기계) 컴퓨터인 Zuse의 Z3 복제품

1941년, Zuse는 그의 초기 기계를 따라 Z3를 [66]개발했습니다. Z3는 세계 최초로 작동하는 전자 기계식 프로그래밍이 가능한 완전 자동 디지털 [69]컴퓨터입니다.Z3는 2000개의 릴레이로 제작되었으며, 약 [70]5~10Hz의 클럭 주파수에서 작동하는 22비트 워드 길이를 구현했습니다.프로그램 코드와 데이터는 천공 필름에 저장되었습니다.부동 소수점 숫자와 같은 수많은 진보를 개척한 점에서 현대 기계와 상당히 유사했습니다.구현하기 어려운 십진법 체계(Charles Babbage의 초기 설계에서 사용)를 더 단순한 이진법으로 대체한 것은 당시 [71]사용 가능한 기술을 고려할 때 Zuse의 기계가 더 쉽게 제작되고 잠재적으로 더 신뢰할 수 있다는 것을 의미했습니다.Z3는 1998년 라울 [72]로하스에 의해 튜링-완전 기계임이 증명되었습니다.1936년 두 건의 특허 출원에서 Zuse는 기계 명령어를 데이터에 사용되는 동일한 스토리지에 저장할 수 있을 것으로 예상했습니다. 폰 노이만 아키텍처로 알려진 것에 대한 주요 통찰력으로 1948년 미국에서 전기 기계식 IBM SSEC에, 영국에서 완전 전기식 Manchester [73]Baby에 처음 구현되었습니다.

제2차 세계 대전 중에 연합군의 폭격 작전 중에 그의 기계들 중 일부가 파괴되면서 쥬세는 좌절을 겪었습니다.비록 적어도 IBM이 1946년에 Zuse의 특허에 대한 옵션의 대가로 그의 전후 스타트업 회사에 자금을 지원했을 때 그것을 알고 있었지만, 그의 작업은 훨씬 나중까지 영국과 미국의 엔지니어들에게 대부분 알려지지 않은 것으로 남아있었습니다.

1944년, 하버드 마크 I은 IBM의 엔디콧 [74]연구소에서 만들어졌습니다.Z3와 비슷한 범용 전기기계 컴퓨터였지만 튜링이 완벽하지는 않았습니다.

디지털 계산

디지털이라는 용어는 George Robert Stibitz에 의해 처음 제안되었으며 전압과 같은 신호가 값을 직접적으로 나타내는 것이 아니라 그것을 인코딩하기 위해 사용되는 것을 말합니다.1937년 11월, 당시 [75]벨 연구소(1930년 ~ 1941년)에서 근무하던 스티비츠(Stibitz)는 나중에 "모델 K"라고 부르는 릴레이 기반 계산기를 완성했고, 이 계산기는 최초의 이진법 [76]가산기가 되었습니다.일반적으로 신호에는 낮음(보통 0을 나타냄)과 높음(보통 1을 나타냄)의 두 가지 상태가 있지만, 때때로 특히 고밀도 메모리에서는 세 가지 값의 논리가 사용됩니다.현대의 컴퓨터들은 일반적으로 이진 논리를 사용하지만, 많은 초기 기계들은 십진법 컴퓨터였습니다.이 기계에서 데이터의 기본 단위는 십진 숫자로, 이진 코드화된 십진 숫자 또는 BCD, 이진 코드, 초과 코드-3 및 다섯 개 중 두 개의 코드를 포함한 여러 방식 중 하나로 인코딩되었습니다.

디지털 컴퓨팅의 수학적 기초는 영국의 수학자 조지 불이 1854년에 출판한 그의 작품 사상의 법칙에서 개발한 부울 대수입니다.그의 부울 대수는 1860년대에 윌리엄 제본스와 찰스 샌더스 피어스에 의해 더욱 정교화되었고, 에른스트 슈뢰더와 A. N.[77] 화이트헤드에 의해 체계적으로 처음 제시되었습니다.1879년 고틀롭 프레게는 논리에 대한 공식적인 접근법을 개발하고 논리 [78]방정식에 대한 최초의 논리 언어를 제안합니다.

1930년대에 미국의 전자공학자 클로드 섀넌과 소련의 논리학자 빅터 셰스타코프는 부울 논리의 개념과 현재 디지털 [79]컴퓨터에 널리 퍼져있는 논리 게이트라고 불리는 특정 전기 회로 사이에 일대일 대응관계를 보여주었습니다.그들은 전자 릴레이와 스위치가 부울 [80]대수의 표현을 실현할 수 있다는 것을 보여주었습니다.본 논문은 실질적인 디지털 회로 설계를 기초로 하였습니다.또한 Shannon의 논문은 4비트 디지털 [81]이진 덧셈기에 대한 정확한 회로도를 제공합니다.

전자정보처리

Iowa State University, Durham Center 1층에 있는 Atanasoff – Berry Computer 복제본

순수 전자 회로 소자는 곧 기계적, 전기적 등가물을 대체했고, 디지털 계산이 아날로그를 대체했습니다.Z3, Atanasoff-Berry Computer, Colosus Computer, ENIAC 등의 기계는 릴레이나 밸브(진공 튜브)가 포함된 회로를 사용하여 수작업으로 제작되었으며, 입력 및 주(비 휘발성) 저장 [82]매체로 천공 카드 또는 천공 종이 테이프를 사용하는 경우가 많았습니다.

엔지니어 토미 플라워스(Tommy Flowers)는 1926년 우체국 통신부에 입사했습니다.1930년대 돌리스 힐에 있는 연구소에서 일하는 동안, 그는 전화 교환을 위한 전자제품의 가능한 사용을 탐구하기 시작했습니다.그가 1934년에 만든 실험 장비는 5년 후에 가동에 들어갔고, 전화 교환망의 일부를 전자 [54]데이터 처리 시스템으로 바꾸어 수천 개의 진공관을 사용했습니다.

미국에서는 1940년 아서 디킨슨(IBM)이 최초의 디지털 전자 [83]컴퓨터를 발명했습니다.이 계산 장치는 제어, 계산 및 출력(최초의 전광판)[84]을 완전히 전자적으로 처리했습니다.존 빈센트 아타나소프와 클리포드 E.Iowa State University의 Berry는 1942년 [85]최초의 이진 전자 디지털 계산 [86]장치인 Atanasoff–Berry Computer (ABC)를 개발했습니다.이 설계는 반전자적(전기-기계적 제어 및 전자적 계산)이었고, 기억을 위해 기계적으로 회전하는 드럼에 커패시터가 고정된 약 300개의 진공관을 사용했습니다.그러나 종이 카드 작성기/판독기는 신뢰할 수 없었고 재생 드럼 접촉 시스템은 기계적이었습니다.이 기계의 특수 목적 특성과 변경 가능한 저장 프로그램의 부족은 현대의 [87]컴퓨터와 차별화됩니다.

주로 진공관을 사용하여 논리를 만든 컴퓨터는 현재 1세대 컴퓨터로 알려져 있습니다.

전자 프로그램이 가능한 컴퓨터

주요 기사:콜로수스 컴퓨터와 에니악
콜로수스는 최초의 전자 디지털 프로그래밍이 가능한 컴퓨팅 장치였으며, 제2차 세계 대전 동안 독일 암호를 해독하는 데 사용되었습니다.1970년대까지 군사기밀로서 알려지지 않은 채로 남아 있었습니다.

제2차 세계 대전 동안 런던에서 북쪽으로 64km 떨어진 블레츨리 공원의 영국 암호 해독가들은 암호화된 적의 군사 통신을 깨는 데 많은 성공을 거두었습니다.독일의 암호화 기계인 에니그마는 전기 기계 [88]폭탄의 도움으로 처음 공격을 받았습니다.그들은 전기적으로 구현된 논리적 추론의 체인을 수행함으로써 가능한 에니그마 설정을 배제했습니다.대부분의 가능성은 모순으로 이어졌고, 남아있는 몇 가지는 손으로 테스트할 수 있었습니다.

독일인들은 또한 에니그마와는 매우 다른 일련의 텔레프린터 암호 시스템을 개발했습니다.로렌츠 SZ 40/42 기계는 영국이 암호명 "투니"로 명명한 육군 고위급 통신에 사용되었습니다.로렌츠 메시지의 첫 가로채기는 1941년에 시작되었습니다.Tunny에 대한 공격의 일환으로 Max Newman과 그의 동료들은 암호 [89]해독을 돕는 고정 기능 기계인 Heath Robinson을 개발했습니다.우체국 연구소의[90] 수석 엔지니어인 Tommy Flowers는 Alan[91] [92][93]Turing에 의해 Max Newman에게 추천되었고 1943년 2월 초부터 11개월 동안 더 유연한 Colosus 컴퓨터를 설계하고 제작했습니다.1943년 12월 성능 테스트 후, 콜로서스는 블레츨리 공원으로 운송되었고, 1944년 1월[94] 18일에 배달되었고, 2월 [95]5일에 첫 메시지를 공격했습니다.1945년 5월 독일이 항복했을 때 블레츨리 [96]공원에는 10명의 거상이 일하고 있었습니다.

10호 거상의 전시 사진

콜로수스는 세계 최초의 전자 디지털 프로그래밍이 가능한 [54]컴퓨터였습니다.많은 수의 밸브(진공 튜브)를 사용했습니다.종이 테이프 입력이 있었고 [97]데이터에 대해 다양한 부울 논리 연산을 수행할 수 있도록 구성되어 있었지만 튜링이 완벽하지는 않았습니다.콜로수스에 입력된 데이터는 암호화된 가로챈 메시지의 종이 테이프 전사를 광전식으로 판독하는 것이었습니다.데이터를 저장할 내부 저장소가 없고, 데이터를 여러 번 읽고 다시 읽을 수 있도록 연속적인 루프로 배열되었습니다.판독 메커니즘은 종이 테이프가 40ft/s(12.2m/s; 27.3mph)의 속도로 움직이면서 초당 5,000자로 작동했습니다.콜로수스 마크 1에는 1500개의 열이온 밸브(튜브)가 들어 있었지만 2400개의 밸브와 5개의 프로세서가 병렬로 배치된 마크 2는 마크 1보다 작동 속도가 5배 빠르고 간단하여 디코딩 프로세스가 크게 빨라졌습니다.마크 2는 마크 1을 제작하는 동안 설계되었습니다.Tommy Flowers가 다른 [98]프로젝트로 넘어갔을 때 Allen Coombs가 Colosus Mark 2 프로젝트의 리더쉽을 이어 받았습니다.최초의 마크 2 거상은 1944년 6월 1일 연합군의 노르망디 침공에 맞춰 작전을 개시했습니다.

콜로수스의 대부분의 사용은 "바퀴 세팅"이라고 불리는 메시지를 위한 튜니 로터의 시작 위치를 결정하는 것이었습니다.Colosus는 시프트 레지스터와 수축기 어레이를 최초로 사용하여 5개의 동시 테스트를 가능하게 했으며, 각 테스트에는 최대 100개의 Boolean 계산이 포함되었습니다.이를 통해 종이 [99]테이프의 한 번 전송에 대해 다섯 가지 가능한 시작 위치를 검사할 수 있었습니다.휠 세팅뿐만 아니라 나중에 콜로시는 "휠 브레이킹"으로 알려진 핀 패턴을 결정하는 데 도움이 되는 메커니즘을 포함했습니다.두 모델 모두 이전 모델들과는 달리 스위치와 플러그 패널을 사용하여 프로그래밍이 가능했습니다.

ENIAC는 최초의 튜링 완성형 전자 장치였으며, 미국 [100]육군을 위해 탄도학 궤적 계산을 수행했습니다.

이 기계를 사용하지 않았다면 연합군은 점령된 유럽 전역에서 독일군 최고사령부(OKW)와 그들의 군대 지휘부 사이의 방대한 양의 암호화된 고위급 전보 메시지를 읽음으로써 얻은 매우 귀중한 정보를 빼앗겼을 것입니다.그들의 존재, 디자인 그리고 사용에 대한 세부사항들은 1970년대까지 비밀에 부쳐졌습니다.윈스턴 처칠은 냉전이 다가오는 동안 영국군이 로렌츠 SZ 암호기(독일 로터 스트림 암호기에서)를 해독할 수 있었다는 것을 비밀로 하기 위해 개인적으로 사람의 손보다 크지 않은 조각으로 파괴 명령을 내렸습니다.기계 중 2대는 새로 만들어진 GCHQ로 옮겨졌고 나머지는 파괴되었습니다.결과적으로,[g] 컴퓨터는 컴퓨팅의 많은 역사에 포함되지 않았습니다.콜로수스 기계 중 하나의 재구성된 작업 복사본이 현재 블레츨리 공원에 전시되어 있습니다.

ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer)는 미국에서 만들어진 최초의 전자 프로그램 가능 컴퓨터였습니다.비록 ENIAC가 콜로시와 비슷한 기술을 사용했지만, 그것은 훨씬 더 빠르고 유연했으며 튜링이 완벽했습니다.콜로시와 마찬가지로 ENIAC의 "프로그램"은 패치 케이블과 스위치의 상태에 따라 정의되었으며, 이는 나중에 저장된 프로그램 전자 기계와는 거리가 멀었습니다.프로그램이 작성되면 플러그와 스위치를 수동으로 재설정하여 기계에 기계적으로 설정해야 했습니다.에니악의 프로그래머들은 [101]수학자로 훈련 받은 여성들이었습니다.

그것은 전자제품의 빠른 속도와 많은 복잡한 문제에 대해 프로그래밍 할 수 있는 능력을 결합했습니다.이것은 다른 어떤 기계보다 1000배 빠른 초당 5000번을 더하거나 뺄 수 있었습니다.그것은 또한 곱하기, 나누기, 제곱근을 가지는 모듈을 가지고 있었습니다.고속 메모리는 20단어(약 80바이트에 해당)로 제한되었습니다.펜실베이니아 대학의 존 모츨리와 J. 프레스퍼 에커트의 지휘 아래 건설된 ENIAC의 개발과 건설은 1943년부터 1945년 말까지 지속되었습니다.이 기계는 무게가 30톤에 달하는 거대한 기계로 200킬로와트의 전력을 사용했고 18,000개 이상의 진공관, 1,500개의 릴레이, 그리고 수십만 개의 저항기, 커패시터, 그리고 인덕터를 [102]포함했습니다.그 당시 기계 신뢰성에 있어 일반적인 문제였던 튜브 소진의 영향을 최소화하는 것이 주요 엔지니어링 업적 중 하나였습니다.그 기계는 그 후 10년 동안 거의 일정하게 사용되었습니다.

저장 프로그램 컴퓨터

주요 기사:저장 프로그램 컴퓨터
자세한 정보:진공관 컴퓨터 목록
폰 노이만 건축설계, 1947

저장 프로그램 컴퓨터의 이론적 근거는 앨런 튜링(Alan Turing)이 1936년에 발표한 계산 가능한 [64]숫자에 관한 논문에서 제안했습니다.튜링이 프린스턴에서 박사과정을 밟고 있을 때, 존 폰 노이만은 그를 알게 되었고 보편적인 컴퓨팅 [103]기계에 대한 그의 개념에 흥미를 느끼게 되었습니다.

초기의 컴퓨팅 머신은 스위치나 패치 패널(또는 플러그보드)을 사용하여 전기적 연결을 변경함으로써 변경될 수 있는 '프로그램'이라고 알려진 일련의 단계를 실행했습니다.그러나 이러한 '재프로그래밍' 과정은 엔지니어들이 흐름도를 작성하고 [104]기계를 물리적으로 다시 배선해야 하는 어려움과 시간이 많이 소요되는 경우가 많았습니다.반면에 저장된 프로그램 컴퓨터는 메모리에 일련의 명령어(프로그램)를 저장하도록 설계되었습니다(일반적으로 저장된 데이터와 동일한 메모리).

ENIAC 발명가 John Muchly와 J. Presper Eckert는 Electronic Discrete Variable Automatic Computer (EDVAC)라고 불리는 기계의 제작과 설계 작업을 ENIAC가 완전히 가동되기 전에 펜실베니아 대학교 무어 전기 공학 학교에서 시작할 것을 제안했습니다.이 설계는 ENIAC의 구축 과정에서 구상된 여러 가지 중요한 아키텍처 및 논리적 개선과 고속 직렬 액세스 [105]메모리를 구현했습니다.하지만, 에커트와 모츨리는 그 프로젝트를 떠났고, 그 건설은 허둥지둥했습니다.

1945년 폰 노이만은 무어 학교를 방문하여 그가 본 것에 대한 메모를 작성했고, 그는 프로젝트에 그것을 보냈습니다.그곳의 미군 연락책은 EDVAC에 관한 보고서 초안으로 타이핑되어 회람되었습니다.초안은 에커트와 모츨리를 언급하지 않았고,[54] 불완전한 성격과 일부 아이디어의 출처에 대한 의문스러운 귀속 부족에도 불구하고, 그것이 서술한 컴퓨터 아키텍처는 '본 노이만 아키텍처'로 알려지게 되었습니다.

1945년 튜링은 영국 국립 물리학 연구소에 들어가 전자 저장 프로그램 디지털 컴퓨터 개발에 착수했습니다.1945년 말 그의 보고서 '제안된 전자 계산기'는 그러한 장치에 대한 최초의 합리적이고 상세한 사양이었습니다.튜링은 1946년 3월 국립 물리학 연구소(NPL) 집행위원회에 좀 더 상세한 논문을 제출하여 저장 프로그램 컴퓨터, 즉 자동 컴퓨팅 엔진(ACE)이라고 불리는 장치의 최초의 실질적으로 완전한 설계를 제공했습니다.

튜링은 컴퓨터 메모리의 속도와 크기가 중요한 [106]: p.4 요소라고 생각하여 오늘날 25KB라고 불리는 1MHz 속도로 액세스할 수 있는 고속 메모리를 제안했습니다.ACE는 서브루틴 호출을 구현한 반면 EDVAC는 구현하지 않았고 ACE는 프로그래밍 언어의 초기 형태인 축약된 컴퓨터 명령어를 사용하기도 했습니다.

맨체스터 베이비

주요 기사:맨체스터 베이비
Three tall racks containing electronic circuit boards
재건된 최초의 전자 저장 프로그램 컴퓨터인 맨체스터 베이비의 한 부분.

맨체스터 베이비 (Small Scale Experimental Machine, SSEM)는 세계 최초의 전자 저장 프로그램 컴퓨터였습니다.프레데릭 C에 의해 맨체스터 빅토리아 대학에 지어졌습니다. 윌리엄스, 톰 킬번, 제프 투틸은 1948년 [107]6월 21일 첫 프로그램을 실행했습니다.

이 기계는 실용적인 컴퓨터가 아니라 최초의 랜덤 액세스 디지털 저장 [108]장치인 Williams 튜브의 테스트베드로 설계되었습니다.1946년과 1947년 맨체스터 대학의 프레디 윌리엄스(Freddie[109][110] Williams)와 톰 킬번(Tom Kilburn)이 발명한 음극선관으로 2차 방출이라는 효과를 이용해 전자 바이너리 데이터를 일시적으로 저장했으며 초기 여러 컴퓨터에서 성공적으로 사용되었습니다.

1998년 회고록에서 작고 원시적인 것으로 묘사된 아기는 현대 전자 [111]컴퓨터에 필수적인 모든 요소를 포함한 최초의 작업 기계였습니다.디자인의 타당성을 입증하자마자, 그 디자인을 더 사용하기 쉬운 컴퓨터인 맨체스터 마크 1로 개발하려는 프로젝트가 대학에서 시작되었습니다.마크 1은 곧 세계 최초의 상용 범용 [112]컴퓨터인 페란티 마크 1의 원형이 되었습니다.

아기는 32비트 단어 길이와 32개 단어의 기억력을 가지고 있었습니다.가능한 가장 간단한 저장 프로그램 컴퓨터로 설계되었기 때문에 하드웨어로 구현된 산술 연산은 뺄셈과 네거티브뿐이었고, 다른 산술 연산은 소프트웨어로 구현되었습니다.기계를 위해 작성된 세 개의 프로그램 중 첫 번째 프로그램은 2(262,144)의18 가장 높은 적합한 나눗셈을 찾았는데, 이 계산은 실행하는 데 오랜 시간이 걸릴 것으로 알려져 있었고, 따라서 나눗셈이 나눗셈을 반복적으로 뺄 때 구현되었기 때문에 나눗셈이 2 - 1부터 아래 방향의 모든18 정수를 테스트함으로써 컴퓨터의 신뢰성을 증명할 수 있었습니다.이 프로그램은 17개의 명령으로 구성되어 있으며 52분 동안 실행된 후 아기가 350만 번의 작업(유효 CPU 속도 1.1 kIPS의 경우)을 수행한 후 정답인 131,072에 도달했습니다.답변에 대한 연속적인 근사치는 보관에 사용된 Williams 튜브에 고정된 패턴을 반영한 출력 CRT의 점 패턴으로 표시되었습니다.

맨체스터 마크 1

SSEM은 맨체스터 [113]대학에서 맨체스터 마크 1의 발전을 이끌었습니다.작업은 1948년 8월에 시작되었고, 첫 번째 버전은 1949년 4월까지 운영되었습니다. 1949년 6월 16일/17일 밤에 메르센 소수점을 찾기 위해 작성된 프로그램은 9시간 동안 오류 없이 실행되었습니다.이 기계의 성공적인 작동은 영국 언론에 널리 보도되었는데, 영국 언론은 이 기계를 독자들에게 설명할 때 "전자 두뇌"라는 문구를 사용했습니다.

컴퓨터는 특히 역사적으로 중요한데, 이는 프로그램이 메모리의 단어 배열을 통해 순차적으로 읽기 쉽게 만든 혁신인 인덱스 레지스터의 선구적인 포함 때문입니다.34개의 특허가 이 기계의 개발에서 비롯되었고, 디자인에 숨겨진 많은 아이디어는 페란티 마크 1 뿐만 아니라 IBM 701과 702와 같은 후속 상용 제품에 포함되었습니다.수석 디자이너 프레데릭 C. Williams와 Tom Kilburn은 마크 1에 대한 그들의 경험으로부터 컴퓨터가 순수한 수학보다 과학적인 역할에 더 많이 사용될 것이라고 결론지었습니다.1951년, 그들은 부동 소수점 유닛을 포함하는 마크 1의 후속 제품인 멕에 대한 개발 작업을 시작했습니다.

EDSAC

EDSAC

1949년 영국 캠브리지 대학 수학 연구소의 모리스 윌크스와 그의 팀이 설계하고 구축한 최초의 현대 디지털 저장 프로그램[114] 컴퓨터가 될 또 다른 경쟁자는 [115]EDSAC이었습니다.이 기계는 존 폰 노이만(John von Neumann)의 EDVAC에 대한 보고서 초안의 중요한 첫 번째 초안에서 영감을 받았으며 유용하게 작동하는 최초의 전자 디지털 저장 프로그램 [h]컴퓨터 중 하나였습니다.

EDSAC은 1949년 5월 6일에 최초의 프로그램을 실행하였는데, 이때 사각형 표와[118] 소수 목록을 계산했습니다.EDSAC은 또한 식품 제조 회사인 J. Lyons & Co. Ltd.에 의해 사용된 최초의 상업적으로 응용된 컴퓨터인 LEO I의 기초가 되기도 했습니다.[119] EDSAC 1은 마침내 1965년까지 사용되었던 EDSAC 2에 의해 1958년 7월 11일에 종료되었습니다.

"두뇌"[컴퓨터]가 언젠가는 [서민] 수준으로 내려와 우리의 소득세와 장부 계산을 도울지도 모릅니다.하지만 이것은 추측이고 아직까지 그런 징후는 없습니다.

— British newspaper The Star in a June 1949 news article about the EDSAC computer, long before the era of the personal computers.[120]

EDVAC

EDVAC

ENIAC 발명가 John Mouchly와 J. Presper Eckert는 1944년 8월 EDVAC의 건설을 제안했고, ENIAC가 완전히 가동되기 전에 펜실베이니아 대학교 무어 전기공학부에서 EDVAC의 설계 작업이 시작되었습니다.이 설계는 ENIAC의 구축 과정에서 구상된 여러 가지 중요한 아키텍처 및 논리적 개선과 고속 직렬 액세스 [105]메모리를 구현했습니다.하지만, 에커트와 모츨리는 그 프로젝트를 떠났고, 그 건설은 허둥지둥했습니다.

그것은 마침내 1949년 8월 애버딘 프루빙 그라운드에 있는 미 육군 탄도 연구소에 전달되었지만, 많은 문제들 때문에, 컴퓨터는 1951년에야 작동을 시작했고, 그리고 나서 제한적으로만 작동했습니다.

상용 컴퓨터

최초의 상업용 컴퓨터는 페란티가 제작하여 1951년 2월 맨체스터 대학에 납품한 페란티 마크 1이었습니다.그것은 맨체스터 마크 1을 기반으로 했습니다.맨체스터 마크 1에 비해 크게 향상된 점은 1차 저장소(랜덤 액세스 윌리엄스 튜브 사용), 2차 저장소(자기 드럼 사용), 더 빠른 곱셈기 및 추가 명령의 크기였습니다.기본 주기 시간은 1.2 밀리초였고, 곱셈은 약 2.16 밀리초 안에 완료될 수 있었습니다.그 곱셈기는 기계의 4,050개의 진공관(밸브)[121]의 거의 4분의 1을 사용했습니다.디자인이 마크 1 스타로 수정되기 전에 토론토 대학에서 두 번째 기계를 구입했습니다.1953년에서 1957년 사이에 적어도 7대의 기계가 인도되었고, 그 중 하나는 암스테르담의 [122]셸 연구소로 옮겨졌습니다.

1947년 10월, 찻집으로 유명하지만 새로운 사무실 관리 기술에 강한 관심을 가진 영국의 요식회사 J. Lyons & Company의 이사들은 컴퓨터의 상업적 발전을 촉진하는 데 적극적인 역할을 하기로 결정했습니다.LEOI 컴퓨터(Lyons Electronic Office)는 1951년 4월에[123] 작동하기 시작했고 세계 최초로 일상적인 사무실 컴퓨터 작업을 실행했습니다.1951년 11월 17일 J. Lyons 회사는 LEO에서 [i]베이커리 평가 작업의 주간 운영을 시작했습니다.

1951년 6월, UNIVAC I (Universal Automatic Computer)가 미국 인구조사국에 전달되었습니다.레밍턴 랜드는 결국 46대의 기계를 각각 미화 1백만 달러(2023년 [124]기준 1,130만 달러) 이상에 팔았습니다.UNIVAC는 최초의 "대량 생산" 컴퓨터였습니다.5200개의 진공관을 사용했고 125kW의 전력을 소비했습니다.주요 스토리지는 11개의 십진 숫자와 부호(72비트 단어)의 1,000개의 단어를 저장할 수 있는 직렬 액세스 수은 지연선이었습니다.

1952년 Compagnie des Machines Bull은 Gamma 3 컴퓨터를 출시했고, 이것은 유럽에서 큰 성공을 거두었고, 결국 1,200대 이상을 팔았고, 최초의 컴퓨터는 1,[125]000대 이상을 생산했습니다.Gamma 3는 과학적 컴퓨팅을 위한 유선 부동 소수점 라이브러리뿐만 아니라 듀얼 모드, 소프트웨어 전환 [125]가능, BCD 및 바이너리 ALU 등 당시로서는 혁신적인 기능을 갖추고 있었습니다.E에.T 구성에서 감마 3 드럼 메모리는 16,384 워드(약 100 kB)의 용량에 대해 약 50,000개의 명령어를 맞출 수 있으며, 이는 그 시간 동안의 큰 양입니다.

IBM 650의 전면 패널

UNIVAC와 비교했을 때, IBM은 1954년에 더 작고, 더 저렴한 컴퓨터를 선보였고,[j][127] 이는 매우 인기가 있음을 증명했습니다.IBM 650의 무게는 900kg이 넘었고, 부착된 전원 공급 장치의 무게는 약 1350kg이었으며, 둘 다 약 1.5 × 0.9 × 1.8m의 별도 캐비닛에 보관되어 있었습니다.이 시스템은 미화 500,000달러[128](2023년 기준 545만 달러) 또는 월 3,500달러(2023년 [124]기준 40,000달러)에 임대될 수 있습니다.그것의 드럼 메모리는 원래 2,000개의 10자리 단어였고, 나중에 4,000개의 단어로 확장되었습니다.이와 같은 기억력 제한은 이후 수십 년 동안 프로그래밍을 지배하는 것이었습니다.프로그램 명령은 코드가 실행될 때 회전하는 드럼에서 가져온 것입니다.드럼 메모리를 사용한 효율적인 실행은 하드웨어 아키텍처와 명령어 형식이 다음 명령어의 주소를 포함하는 소프트웨어(Symbolic Optimal Assembly Program, SOAP)[129]의 조합으로 이루어졌습니다. (소스 프로그램의 정적 분석에 의해 가능한 범위 내에서) 최적의 주소에 명령어를 할당했습니다.따라서 필요에 따라 판독할 드럼의 다음 행에 많은 지침이 배치되었고 드럼 회전을 위한 추가 대기 시간이 단축되었습니다.

마이크로프로그래밍

1951년, 영국의 과학자 모리스 윌크스는 컴퓨터의 중앙 처리 장치가 초고속 ROM의 소형, 고도로 전문화된 컴퓨터 프로그램에 의해 제어될 수 있다는 깨달음으로부터 마이크로프로그래밍의 개념을 발전시켰습니다.마이크로프로그래밍을 통해 기본 명령어 집합을 기본 프로그램(현재 펌웨어 또는 마이크로코드라고 [130]함)으로 정의하거나 확장할 수 있습니다.이 개념은 CPU 개발을 크게 단순화시켰습니다.그는 1951년 맨체스터 대학 컴퓨터 창립 컨퍼런스에서 처음으로 이를 설명한 [citation needed]후 1955년 IEEE 스펙트럼에 확장된 형태로 발표했습니다.

메인프레임 및 기타 컴퓨터의 CPU 및 부동 소수점 장치에 널리 사용되었으며, 설계를 단순화하기 위해 동일한 여러 개의 "비트 슬라이스"를 사용한 EDSAC [131]2에서 처음으로 구현되었습니다.프로세서의 [k]각 비트마다 교체 가능한 튜브 어셈블리가 사용되었습니다.

자기 메모리

X/Y 라인 일치 전류 설정에서 자기 코어 메모리의 4×4 평면도.X와 Y는 구동 라인이고, S는 감지, Z는 억제입니다.화살표는 쓰기 위한 전류의 방향을 나타냅니다.

자기 드럼 메모리는 제2차 세계 대전 동안 미국 해군을 위해 개발되었으며 1946년과 1947년에 Engineering Research Associates (ERA)에서 작업이 계속되었습니다.당시 유니박의 일부였던 ERA는 1953년 2월 발표된 1103호에 드럼 메모리를 포함시켰습니다.최초의 대량생산된 컴퓨터인 IBM 650 또한 1953년에 발표된 약 8.5 킬로바이트의 드럼 메모리를 가지고 있었습니다.

1949년 특허를 받은 마그네틱[133] 코어 메모리는 1953년 [134]8월에 회오리 컴퓨터를 위한 첫 사용법이 입증되었습니다.상용화는 빠르게 진행되었습니다.마그네틱 코어는 1955년 7월에 출시된 IBM 702의 주변기기에 사용되었으며, 이후 702 자체에도 사용되었습니다.IBM 704(1955)와 페란티 머큐리(1957)는 마그네틱 코어 메모리를 사용했습니다.1970년대 반도체 메모리로 대체되면서 이 분야에서 두각을 나타냈습니다.마그네틱 코어는 1975년경에 부피가 정점에 이르렀고 그 [135]이후에는 사용량과 시장 점유율이 감소했습니다.

1980년 후반까지도 자기 코어 메인 메모리와 스왑용 드럼을 사용하는 PDP-11/45 기계는 많은 원래 UNIX 사이트에서 여전히 사용되고 있었습니다.

초기 디지털 컴퓨터의 특성

자세한 정보:해석 엔진 § 다른 초기 컴퓨터와의 비교
1940년대 초기 디지털 컴퓨터의 특성 정의 (컴퓨팅 하드웨어 역사상)
이름. 첫 번째 작동 수체계 컴퓨팅 매커니즘 프로그래밍 튜링 완전의
Arthur H. Dickinson IBM(미국) 1940년 1월 십진법 전자의 프로그래밍할 수 아니요.
요제프 데쉬 NCR (미국) 1940년 3월 십진법 전자의 프로그래밍할 수 아니요.
주즈 Z3 (독일) 1941년 5월 이진법 부동점 전기기계학 35mm 필름 스톡 천공으로 프로그램 제어(조건부 분기 없음) 이론상 (1998)
아타나소프 – 베리 컴퓨터 (미국) 1942 이진법 전자의 프로그래밍할 수 없음 — 단일 목적 아니요.
거상 마크 1 (영국) 1944년 2월 이진법 전자의 패치 케이블 및 스위치로 프로그램 제어 아니요.
하버드 마크 I – IBM ASCC (미국) 1944년 5월 십진법 전기기계학 24채널 천공 종이 테이프로 프로그램 제어(조건부 분기 없음) 디베터블
거상 마크 2 (영국) 1944년6월 이진법 전자의 패치 케이블 및 스위치로 프로그램 제어 억측[136]
Zuse Z4 (독일) 1945년 3월 이진 부동 소수점 전기기계학 35mm 필름 스톡 천공으로 프로그램 제어 1950년에
에니악 (미국) 1946년 2월 십진법 전자의 패치 케이블 및 스위치로 프로그램 제어 네.
수정된 ENIAC (미국) 1948년4월 십진법 전자의 함수표를 프로그램 ROM으로 사용하는 읽기 전용 저장 프로그래밍 메커니즘 네.
ARC2 (SEC) (영국) 1948년5월 이진법 전자의 회전하는 드럼 메모리에 저장된 프로그램 네.
맨체스터 베이비 (영국) 1948년6월 이진법 전자의 Williams 브라운관 메모리에 저장된 프로그램 네.
맨체스터 마크 1 (영국) 1949년4월 이진법 전자의 Williams 음극선관 메모리 및 자기 드럼 메모리에 저장된 프로그램 네.
EDSAC (영국) 1949년5월 이진법 전자의 수은 지연라인 메모리에 저장된 프로그램 네.
CSIRAC (오스트레일리아) 1949년11월 이진법 전자의 수은 지연라인 메모리에 저장된 프로그램 네.

트랜지스터 컴퓨터

주요 기사:트랜지스터 컴퓨터
자세한 정보:트랜지스터화된 컴퓨터 목록
바이폴라 접합 트랜지스터

양극성 트랜지스터는 1947년에 발명되었습니다.1955년부터 트랜지스터는 컴퓨터 디자인의 [137]진공관을 대체하여 컴퓨터의 "제2세대"를 낳았습니다.진공관과 비교하여 트랜지스터는 진공관보다 작고 전력이 적게 소모되므로 열을 적게 방출하는 장점이 있습니다.실리콘 접합 트랜지스터는 진공관보다 훨씬 안정적이었고 사용 수명도 길었습니다.트랜지스터화된 컴퓨터는 비교적 좁은 공간에 수만 개의 이진 논리 회로를 포함할 수 있습니다.트랜지스터는 컴퓨터의 크기, 초기 비용 및 운영 비용을 크게 낮췄습니다.일반적으로 2세대 컴퓨터는 IBM Standard Modular [138]System과 같은 많은 수의 인쇄회로기판으로 구성되었으며, 각각 1~4개의 논리 게이트 또는 플립플롭을 운반했습니다.

맨체스터 대학에서는 톰 킬번이 이끄는 팀이 밸브 대신 새로 개발한 트랜지스터를 이용해 기계를 설계하고 제작했습니다.처음에 사용 가능한 장치는 게르마늄 점 접촉 트랜지스터뿐이었는데, 교체한 밸브보다 신뢰성은 낮았지만 [139]전력 소모는 훨씬 적었습니다.그들의 첫번째, 그리고 세계 최초의 트랜지스터화된 컴퓨터는 [140]1953년에 가동되었고,[140] 두번째 버전은 1955년 4월에 그곳에서 완성되었습니다.1955년형은 200개의 트랜지스터와 1,300개의 고체 다이오드를 사용했고 150와트의 전력 소비를 했습니다.그러나 이 기계는 밸브를 사용하여 125 kHz 클럭 파형을 생성하고 회로에서 자기 드럼 메모리를 읽고 쓰기 때문에 완전히 트랜지스터화된 컴퓨터는 처음이 아니었습니다.

이러한 구분은 1955년 [141]하웰의 원자력 연구 기관의 전자 부서에 의해 만들어진 하웰 사관생도로 이어집니다.이 디자인은 영국 국립 물리학 연구소에서 설계된 여러 개의 움직이는 헤드가 있는 64 킬로바이트의 자기 드럼 메모리 스토어를 특징으로 합니다.1953년까지 이 팀은 Royal Radar Establation의 작은 자기 드럼을 읽고 쓰는 트랜지스터 회로를 가지고 있었습니다.이 기계는 [142][141]클럭 파형을 생성하기 위해 밸브를 사용할 필요가 없도록 58kHz의 낮은 클럭 속도를 사용했습니다.

CADE는 영국 회사 Standard Telephones and Cables에서 제공하는 324개의 점 접촉 트랜지스터를 사용했습니다. 점 접촉 트랜지스터가 너무 노이즈가 많기 때문에 드럼에서 읽은 데이터에 대해 1단 증폭기에 76개의 접합 트랜지스터를 사용했습니다.1956년 8월부터 CADE는 정기적인 컴퓨팅 서비스를 제공하고 있었으며, 이 기간 동안 80시간 [143][144]이상의 연속적인 컴퓨팅 실행을 수행하는 경우가 많았습니다.점 접촉 및 합금 접합 트랜지스터의 초기 배치의 신뢰성 문제는 기계의 고장 간 평균 시간이 약 90분임을 의미했지만, 바이폴라 접합 트랜지스터를 보다 신뢰성 있게 사용할 [145]수 있게 되자 이 문제가 개선되었습니다.

맨체스터 대학 트랜지스터 컴퓨터의 디자인은 메트로폴리탄-비커스의 지역 엔지니어링 회사인 Metrovick 950에 채택되었으며, 이는 세계 [146]최초의 상업용 트랜지스터 컴퓨터입니다.1956년에 처음으로 완성된 메트로빅 950대가 6대 제작되었습니다.그들은 회사의 여러 부서에 성공적으로 배치되어 약 5년 [140]동안 사용되었습니다.2세대 컴퓨터인 IBM 1401은 세계 시장의 약 3분의 1을 점유했습니다.IBM은 1960년에서 1964년 사이에 1만개 이상의 1401개를 설치했습니다.

트랜지스터 주변장치

트랜지스터화된 전자 장치는 CPU(중앙 처리 장치)뿐만 아니라 주변 장치도 향상시켰습니다.2세대 디스크 데이터 스토리지 장치는 수천만 개의 문자와 숫자를 저장할 수 있었습니다.고속 데이터 전송을 통해 CPU에 연결된 고정 디스크 저장 장치 옆에는 이동식 디스크 데이터 저장 장치가 있었습니다.이동식 디스크 팩은 몇 초 안에 다른 팩과 쉽게 교환할 수 있습니다.이동식 디스크의 용량이 고정식 디스크보다 작더라도 교환이 가능하기 때문에 가까운 데이터의 양이 거의 무제한으로 보장됩니다.마그네틱 테이프는 디스크보다 저렴한 비용으로 이 데이터를 보관할 수 있는 기능을 제공했습니다.

많은 2세대 CPU가 주변 장치 통신을 보조 프로세서에 위임했습니다.예를 들어, 통신 프로세서가 카드 판독 및 펀칭을 제어하는 동안 메인 CPU는 계산 및 바이너리 브랜치 명령을 실행했습니다.하나의 데이터 버스는 CPU의 페치 실행 사이클 속도로 메인 CPU와 코어 메모리 사이의 데이터를 저장하고, 다른 데이터 버스는 일반적으로 주변 장치에 서비스를 제공합니다.PDP-1에서 코어 메모리의 사이클 시간은 5마이크로초였습니다. 따라서 대부분의 산술 명령어는 10마이크로초(초당 100,000번의 연산)가 걸렸는데, 이는 명령어에 하나, 피연산자 데이터 페치에 하나 등 적어도 두 번의 메모리 사이클이 필요했기 때문입니다.

2세대 원격 터미널 장치(종종 Friden Flexowriter와 같은 텔레프린터 형태)의 [l]사용이 크게 증가했습니다.전화 연결은 초기 원격 단말기에 충분한 속도를 제공했고 원격 단말기와 컴퓨팅 센터 사이의 수백 킬로미터 분리를 가능하게 했습니다.결국 이러한 독립형 컴퓨터 네트워크는 상호 연결된 네트워크, [m]즉 인터넷으로 일반화될 것입니다.

트랜지스터 슈퍼컴퓨터

1963년 1월 맨체스터 아틀라스 대학

1960년대 초반에는 슈퍼컴퓨터가 등장했습니다.아틀라스는 맨체스터 대학교, 페란티 대학교, 플레시 대학교가 공동으로 개발한 것으로, 맨체스터 대학교에 처음 설치되어 1962년에 세계 최초의 슈퍼컴퓨터 중 하나로 공식적으로 의뢰되었습니다.[149] 당시 세계에서 가장 강력한 컴퓨터로 여겨졌습니다.Atlas가 오프라인으로 전환될 때마다 영국의 컴퓨터 용량의 절반이 [150]손실되었다고 합니다.이산 게르마늄 트랜지스터를 사용한 2세대 기계였습니다.아틀라스는 또한 아틀라스 슈퍼바이저를 개척하였는데, 이는 "많은 사람들이 최초로 인식할 수 있는 현대적 [151]운영 체제라고 생각합니다."

미국의 경우, Control Data Corporation(CDC)에 있는 일련의 컴퓨터들이 혁신적인 디자인과 병렬성을 사용하여 탁월한 계산 [152]성능을 달성하도록 Seymour Cray에 의해 설계되었습니다.1964년에 출시된 CDC 6600은 일반적으로 최초의 [153][154]슈퍼컴퓨터로 여겨집니다.CDC 6600은 이전 모델인 IBM 7030 스트레치를 약 3배 능가했습니다.CDC 6600은 1964년부터 1969년까지 1메가플롭스의 성능으로 세계에서 가장 빠른 컴퓨터였으며, 그 당시 그 지위를 후임 CDC 7600에게 넘겨줬습니다.

집적회로 컴퓨터

주요 기사:컴퓨팅 하드웨어의 역사(1960년대~현재) ① 3세대

디지털 전자 컴퓨터의 "3세대"는 집적 회로 (IC) 칩을 논리의 기초로 사용했습니다.

집적 회로에 대한 아이디어는 국방부의 왕립 레이더 시설에서 일하는 한 레이더 과학자 제프리 W.A.에 의해 구상되었습니다. 덤머.

최초의 작동 집적 회로는 텍사스 인스트루먼트의 잭 [155]킬비와 페어차일드 반도체의 로버트 노이스에 의해 발명되었습니다.킬비는 1958년 [156]7월에 집적 회로에 대한 초기 아이디어를 기록하여 1958년 9월 12일에 최초로 작동하는 집적 예를 성공적으로 보여주었습니다.킬비의 발명품은 하이브리드 집적 회로(hybrid IC)[157]였습니다.외부 전선 연결이 있어 대량 [158]생산이 어려웠습니다.

노이스는 킬비 [159]이후 반년 만에 집적회로에 대한 자신만의 아이디어를 생각해 냈습니다.노이스의 발명품은 모놀리식 집적회로([160][158]IC) 칩이었습니다.그의 칩은 킬비가 해결하지 못했던 많은 현실적인 문제들을 해결했습니다.페어차일드 반도체에서 생산된 이 칩은 실리콘으로 만들어진 반면 킬비의 칩은 게르마늄으로 만들어졌습니다.Noice의 모놀리식 IC의 기본은 Fairchild의 평면 프로세스로, 인쇄 회로와 동일한 원리를 사용하여 집적 회로를 배치할 수 있게 했습니다.평면 공정은 1959년 초 노이스의 동료 장 호에르니(Jean Hoerni)가 모하메드 M을 기반으로 개발했습니다. 1950년대 후반 [161][162][163]벨 연구소에서 이산화규소에 의한 반도체 표면 패시베이션에 대한 아탈라의 연구.

3세대(집적회로) 컴퓨터는 1960년대 초 정부 목적으로 개발된 컴퓨터에서 처음 등장했고, 그 후 1960년대 중반부터 상업용 컴퓨터에서 등장했습니다.최초의 실리콘 IC 컴퓨터는 아폴로 안내 컴퓨터 또는 [164]AGC였습니다.그 시대의 가장 강력한 컴퓨터는 아니지만, 아폴로 우주선의 크기, 질량, 그리고 힘에 대한 극도의 제약은 AGC가 단지 70파운드(32kg)의 무게로 이전의 어떤 컴퓨터보다 훨씬 더 작고 더 밀도가 높아야 했습니다.각각의 달 착륙 임무는 사령부와 달 상승 모듈에 각각 하나씩 있는 두 개의 AGC를 운반했습니다.

반도체 메모리

주요 기사:반도체 메모리

MOSFET(금속-산화물-반도체 전계효과 트랜지스터 또는 MOS 트랜지스터)는 모하메드 M에 의해 발명되었습니다. 1959년 [165]벨 연구소의 아탈라와 다원 칸.MOSFET은 데이터 처리 외에도 메모리 셀 저장 요소로서 MOS 트랜지스터를 실용적으로 사용할 수 있게 해주었습니다. 메모리 셀 저장 요소는 이전에 마그네틱 코어가 제공하던 기능입니다.MOS 메모리라고도 알려진 반도체 메모리는 마그네틱 코어 [166]메모리보다 값이 싸고 전력 소모가 적었습니다.정적 램(SRAM) 형태의 MOS 랜덤 액세스 메모리(RAM)는 1964년 [166][167]페어차일드 반도체의 존 슈미트(John Schmidt)에 의해 개발되었습니다.1966년 IBM Thomas J. Watson Research Center의 Robert Dennard가 MOS 동적 램(DRAM)[168]을 개발했습니다.1967년 벨 연구소의 다원 칸과 사이먼 세즈는 EPROM, EEPROM, 플래시 [169][170]메모리와 같은 MOS 비휘발성 메모리의 기초가 되는 플로팅 게이트 MOSFET을 개발했습니다.

마이크로프로세서 컴퓨터

주요 기사:컴퓨팅 하드웨어의 역사 (1960년대~현재) ① 4세대

디지털 전자 컴퓨터의 "4세대"는 마이크로프로세서를 논리의 기초로 삼았습니다.마이크로프로세서는 MOS IC([171]MOS Integrated Circuit) 칩에 기원을 두고 있습니다.MOSFET의 급속한 확장으로 인해 MOSIC 칩은 무어의 법칙에 의해 예측된 속도로 복잡성이 급격히 증가하여 1960년대 후반까지 단일 MOS 칩에 수백 개의 트랜지스터를 탑재한 대규모 통합(LSI)이 이루어졌습니다.MOSLSI 칩을 컴퓨팅에 적용하는 것은 엔지니어들이 하나의 MOSLSI [171]칩에 완전한 컴퓨터 프로세서를 담을 수 있다는 것을 인식하기 시작하면서 최초의 마이크로프로세서의 기초가 되었습니다.

어떤 장치가 최초의 마이크로프로세서였는지에 대한 주제는 논란의 여지가 있는데, 부분적으로는 "마이크로프로세서"라는 용어의 정확한 정의에 대한 합의가 부족하기 때문입니다.1969년의 4상 시스템 AL-1과 1970년의 Garrett Ai Research MP944는 여러 MOSLSI [171]칩으로 개발된 최초의 멀티칩 마이크로프로세서였습니다.최초의 단일 칩 마이크로프로세서는 단일 PMOS LSI [171]칩으로 개발된 Intel 4004였습니다.[172]인텔의 테드 호프, 페데리코 패긴, 마사토시 시마, 스탠리 마조르가 디자인하고 구현했으며 [n]1971년에 출시되었습니다.계산기 제조업체인 부시콤의 사사키 타다시와 시마 마사토시는 CPU가 [174][172]인텔이 공급하는 단일 MOSLSI 칩일 수 있다는 초기 통찰력을 가지고 있었습니다.

12MHz, RAM, EPROM 및 I/O에서 실행되는 CPU를 포함하는 8비트 마이크로컨트롤러인 Intel 8742의 다이

초기의 마이크로프로세서 IC들이 말 그대로 컴퓨터의 프로세서, 즉 중앙 처리 장치만을 포함하고 있었던 반면, 그들의 진보적인 발전은 자연스럽게 컴퓨터의 내부 전자 부품의 대부분 또는 전부를 포함하는 칩으로 이어졌습니다.오른쪽 이미지의 집적 회로(예: Intel 8742)는 동일한 칩에 12MHz, 128바이트의 RAM, 2048바이트의 EPROM 및 I/O로 실행되는 CPU를 포함하는 8비트 마이크로컨트롤러입니다.

1960년대에는 2세대 [o]기술과 3세대 기술 사이에 상당한 중복이 있었습니다.IBM은 1964년 IBM System/360용 하이브리드 회로에 IBM Solid Logic Technology 모듈을 구현했습니다.1975년까지 스페리 유니백은 UNIVAC 494와 같은 2세대 기계의 제조를 계속했습니다.B5000과 같은 Burroughs의 대형 시스템은 스택 머신이었으며, 이는 더 간단한 프로그래밍을 가능하게 했습니다.이러한 푸시다운 오토마톤은 나중에 미니 컴퓨터와 마이크로프로세서에도 구현되어 프로그래밍 언어 설계에 영향을 미쳤습니다.미니 컴퓨터는 산업체, 기업체 및 [175]대학의 저비용 컴퓨터 센터 역할을 했습니다.EDA(Electronic Design Automation)를 위한 프로그램 중 하나인 미니 컴퓨터에 집적회로를 강조한 시뮬레이션 프로그램이나 SPICE(1971)로 아날로그 회로를 시뮬레이션하는 것이 가능해졌습니다.마이크로프로세서는 개인과 중소기업이 소유할 수 있는 작고 저렴한 컴퓨터인 마이크로컴퓨터의 개발로 이어졌습니다.1970년대에 처음으로 등장한 마이크로컴퓨터는 1980년대와 그 이후에 널리 보급되었습니다.

알테어 8800

어떤 특정 제품이 최초의 마이크로컴퓨터 시스템으로 여겨지는지는 논쟁의 문제이지만, 가장 초기의 제품 중 하나는 인텔 8008을 [176]사용하여 "1973년 초"에 출시된 R2E의 Micral N(프랑수아 제르넬, 앙드레 트뤼옹)입니다.상업적으로 이용 가능한 최초의 마이크로컴퓨터 키트는 1975년 1월 Popular Electronics의 표지 기사에서 발표된 인텔 8080 기반 알테어 8800이었습니다.그러나 Altair 8800은 초기 패키지에 256바이트의 DRAM만 포함하고 토글 스위치와 LED 레지스터 디스플레이 외에는 입출력이 없는 극히 제한적인 시스템이었습니다.그럼에도 불구하고, 그것은 첫 해에 수백 개의 판매고를 올리며 처음에는 놀랍게도 인기를 끌었고, 수요는 빠르게 공급을 앞질렀습니다.Cromemco와 Processor Technology와 같은 몇몇 초기 타사 공급업체들은 곧 Altair 8800을 위한 S-100 버스 하드웨어를 추가로 공급하기 시작했습니다.

1975년 4월 하노버 박람회에서 올리베티는 P6060을 선보였는데, P6060은 세계 최초로 미리 조립된 완전한 개인용 컴퓨터 시스템입니다.중앙 처리 장치는 코드 이름이 PUCE1과 PUCE2인 두 개의 카드로 구성되었으며, 대부분의 다른 개인용 컴퓨터와 달리 마이크로프로세서가 아닌 TTL 구성 요소로 만들어졌습니다.8" 플로피 디스크 드라이브 1개 또는 2개, 32자 플라즈마 디스플레이, 80열 그래픽 열 프린터, 48KB RAM, BASIC 언어를 갖추고 있었습니다.무게는 40kg (88파운드) 이었습니다.완전한 시스템으로서 이는 알테어에서 중요한 진전이었지만 결코 같은 성공을 거두지는 못했습니다.외장형 플로피 디스크 드라이브를 장착한 IBM의 유사한 제품과 경쟁 관계에 있었습니다.

1975년부터 1977년까지 MOS Technology KIM-1, Altair 8800, 그리고 Apple I의 일부 버전과 같은 대부분의 마이크로컴퓨터는 셀프 작업을 위한 키트로 판매되었습니다.1977년까지 애플 II, 탠디 TRS-80, 최초의 SWTPC 컴퓨터, 코모도어 PET 등이 도입되면서 사전 조립된 시스템은 큰 입지를 차지하지 못했습니다.컴퓨팅은 마이크로컴퓨터 아키텍처와 함께 발전해 왔으며, 더 큰 형제들로부터 기능이 추가되어 현재 대부분의 시장 부문에서 우위를 차지하고 있습니다.

CERN의 팀 버너스 리(Tim Berners-Lee)와 로버트 카일로(Robert Cailliau)는 NeXT 컴퓨터와 객체 지향 개발 도구 및 라이브러리를 사용하여 세계 최초의 웹 서버 소프트웨어인 CERN httpd를 개발했으며 최초의 웹 브라우저인 WorldWideWeb을 작성하는 데도 사용했습니다.

컴퓨터처럼 복잡한 시스템은 매우 높은 신뢰성을 요구합니다.ENIAC는 1947년부터 1955년까지 8년간 운영을 계속하다가 폐쇄되었습니다.진공관이 고장날 수 있지만 시스템을 다운시키지 않고 교체할 수 있습니다.ENIAC을 종료하지 않는 간단한 전략을 통해 장애가 크게 줄었습니다.진공관 SAGE 방공 컴퓨터는 매우 신뢰성이 높아졌습니다. 한 쌍으로 설치된 한 개의 오프 라인 튜브는 컴퓨터가 의도적으로 전력을 감소시켜 검색했을 때 장애가 발생할 가능성이 높았습니다.핫플러그 방식의 하드 디스크는 과거의 핫플러그 방식의 진공관과 같이 지속적으로 작동하는 동안 수리의 전통을 이어갑니다.비록 유닉스와 같은 운영 체제는 고장난 하드웨어를 감지하기 위해 시동 시 메모리 테스트를 실시했지만, 반도체 메모리는 일반적으로 작동 시 오류가 없습니다.오늘날 안정적인 성능을 요구하는 요구사항은 서버 팜이 제공 [177]플랫폼인 경우 더욱 엄격해집니다.Google은 하드웨어 장애를 복구하기 위해 내결함성 소프트웨어를 사용하여 이를 관리했으며, 서비스 [178][179]이벤트 중에 전체 서버 팜을 즉시 교체하는 개념으로 작업하고 있습니다.

21세기에는 멀티 코어 CPU가 [180]상용화되었습니다.CAM(content-addressable memory)[181]은 네트워킹에 사용될 수 있을 정도로 저렴해졌으며, 프로그래밍 언어에 사용할 하드웨어 CAM을 구현한 컴퓨터 시스템은 아직 없지만 현대 마이크로프로세서에서 온칩 캐시 메모리에 자주 사용됩니다.현재 소프트웨어의 CAM(또는 연관 배열)은 프로그래밍 언어에 특화되어 있습니다.반도체 메모리 셀 어레이는 매우 규칙적인 구조이며, 제조업체들은 그들의 공정을 증명합니다. 이를 통해 메모리 제품의 가격을 낮출 수 있습니다.1980년대에 CMOS 논리 게이트는 다른 회로 유형처럼 빠르게 만들 수 있는 장치로 발전했습니다. 따라서 컴퓨터 전력 소비를 크게 줄일 수 있었습니다.다른 논리 유형에 기반한 게이트의 연속 전류 인출과는 달리 CMOS 게이트는 논리 [182]상태 간의 '전환' 중에 누설을 제외하고는 상당한 전류만 인출합니다.

CMOS 회로는 컴퓨터가 이제는 어디에나 있는 상품이 될 수 있게 해주었고 그리팅 카드와 전화에서 위성에 이르기까지 다양한 형태로 내장되어 있습니다.작동 중에 소멸되는 열 설계 전력은 작동 속도 계산만큼이나 필수적인 요소가 되었습니다.2006년에 서버는 미국 [183]전체 에너지 예산의 1.5%를 소비했습니다.컴퓨터 데이터 센터의 에너지 소비는 2011년까지 세계 소비의 2배에서 3%로 증가할 것으로 예상되었습니다.SoC(System on Chip)는 더 많은 집적 회로를 단일 칩으로 압축했습니다. SoC는 전화와 PC가 단일 핸드헬드 무선 모바일 [184]장치로 융합할 수 있도록 합니다.

양자 컴퓨팅은 컴퓨팅 분야에서 떠오르는 기술입니다.MIT 테크놀로지 리뷰는 2017년 11월 10일 IBM이 50 큐비트 컴퓨터를 개발했다고 발표했습니다. 현재 양자 상태는 50 마이크로초 [185]동안 지속됩니다.구글 연구원들은 2021년 [186]7월 14일 네이처에 보고된 바와 같이 50 마이크로초의 시간 제한을 연장할 수 있었습니다. 양자 오류 [186]수정을 위해 데이터 큐비트 체인에 단일 논리 큐비트를 확산함으로써 안정성을 100배로 확장했습니다.피지컬 리뷰 X는 2018년 [187]11월 26일 '스핀 큐비트에 대한 실행 가능한 판독 방법으로서 단일 게이트 감지'(실리콘의 단일 삼중항 스핀 상태)에 대한 기술을 보고했습니다.Google 팀은 RF 펄스 변조기 칩을 3 켈빈으로 작동시키는 데 성공하여 0.3 켈빈으로 작동하도록 설정된 72 큐비트 컴퓨터의 극저온 현상을 단순화했습니다. 그러나 판독 회로와 다른 드라이버는 여전히 [188][p]극저온 상태로 유지됩니다.참조: 양자[190][191] 지상주의 실리콘 큐비트 시스템은 비국소적 [192]거리에서 얽힘을 증명했습니다.

컴퓨팅 하드웨어와 그 소프트웨어는 심지어 [193]우주의 작동에 대한 은유가 되었습니다.

에필로그

Burks, Goldstine 그리고 von [194]Neumann에 의한 1947년의 중요한 기사의 역사로부터 이 분야의 발전의 속도에 대한 징후를 유추할 수 있습니다.누구나 무엇이든 쓸 시간이 있을 때쯤이면, 그것은 쓸모가 없었습니다.1945년 이후, 다른 사람들은 존 폰 노이만의 EDVAC에 대한 보고서 초안을 읽고 즉시 자신의 시스템을 구현하기 시작했습니다.오늘날까지 전 [q][r]세계적으로 빠른 발전 속도가 계속되고 있습니다.

참고 항목

메모들

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참고문헌

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