[C-Architecture] 컴퓨터의 기능과 발전

컴퓨터의 기능

 

컴퓨터의 5대기능이라고 말하는 것들이 있다. 

 

• 입력기능 : 외부에서 데이터를 컴퓨터를 입력하는 행위
• 연산기능 : CPU가 데이터를 프로그램 코드에 따라 연산 및 가공하는 행위
• 출력기능 : 모니터나, 프린터등 출력기기에 cpu가 연산한 데이터를 보여주는 행위
• 저장기능 : 가공할 데이터 ,가공한 데이터를 메모리나 보조기억장치에 저장하는 행위
• 제어기능 : 여러 장치들이 순서대로, 실행될 수 있도록 또는 필요에 따라 실행 순서를 변경하도록 조정하며, 각종 제어 신호들을 발생하는 행위

 

위에는 인터넷에서 컴퓨터의 기능이라고 검색하면 일반적으로 나오는 것들인데, 학교에서 가르쳐준 기능 5개와는 조금 다르다. 

 

• 프로그램 실행 : CPU가 주기억장치로부터 프로그램 코드를 읽어서 실행
• 데이터 저장 : 프로그램 실행 결과로서 얻어진 데이터를 주 기억장치에 저장
• 데이터 이동 : 디스크 혹은 CD-ROM에 저장된 프로그램과 데이터 블록을 기억장치로 이동 
• 데이터 I/O : 5대기능 중 입력기능과 출력기능을 하나로 합침 
• 제어 기능 : 프로그램이 순서대로 실행되도록 필요에 따라서 순서를 변경 및 제어신호 발생

큰 틀은 비슷비슷 하나 아무대로 이 책을 쓴 사람은 일반적으로 사용되는 단어들을 쓰기 싫었는 모양이다. 

 

사실 데이터 이동이라는 내용도 보면 디스크가 하드디스크를 의미하는 것이 아닌 플로팅 디스크를 의미한다면 외부에서 데이터를 받아와서 기억장치에 입력하는 내용과 별반 다르지 않다. 

 

마지막으로 제어기능 내용을 보면 장치를 제어 한다기 보다, CPU가 입력받은 프로그램에 따라서 연산을 수행 할 수 있는 점에 초점을 둔 듯하다. 

 

컴퓨터의 발전 

기계어가 무엇인지 안다면 컴퓨터는 0과 1로 이루어지고 이를 바탕으로 컴퓨터가 연산하고 코드를 실행한다는 것을 알 것이다. 그렇다면 이 0과 1을 과연 컴퓨터는 어떻게 저장 할 수 있었을까 ? 

 

릴레이(relay)

 

이 릴레이는 아주 단순한 물체로 스위치로 작동된다. 스위치를 키면 회로에 전류가 흐르게 되고 스위치를 끄면 회로에 전류가 흐르지 않게 된다. 이러한 방식으로 해당 릴레이에 전류가 흐른다면 1 , 흐르지 않는다면 0이된다. 

 

위 사진은 요즘에 만든 작은 릴레이지만 예전 릴레이를 사용한 컴퓨터는 다음 사진처럼 엄청 컸다.

 

출처 : http://web.cecs.pdx.edu/~harry/Relay/

 

 

진공관(vacuum tube)

 

 

진공관은 오디오를 좋아하는 사람이라면 한번 쯤은 접해봤을 물건이다. 위키백과에 따르면 진공관은 본디 진공상태에서 전자의 운동을 조정하여 대역을 증폭시키는 역할을 하는 부품이다. 

 

그런데 꼭 한번쯤 들어봤을 최초의 현대식 컴퓨터라고 불리는 에니악은 이 진공관을 통해 bit의 수를 계산 했다. 저 진공관에 전류를 흘리게 되면 필라멘트에 열과 빛이 발생되게 되는데, 이 때 발생되는 열기 때문에 에니악은 에어컨을 80개나 달았다고 한다. 또한 진공관의 수명은 2~3 주였기에 2~3주를 기점으로 에니악에 달려있던 18000개의 진공관을 교체해야 한다고 한다.

 

또 다른 단점으로는 전기세가 무지막지하였다고 한다.

출처 : 위키 피디아

 

 

트랜지스터(transistor)

 

 

저마늄, 규소 따위의 반도체를 이용하여 전자 신호 및 전력을 증폭하거나 스위칭 하는 데 사용하는 반도체 소자이다. 

 

진공관, 릴레이 보다 훨씬 작은 크기를 가진 트랜지스터는 IBM에서 7030이라는 컴퓨터로 만들어졌다. 이 트랜지스터는 기존 진공관 보다 훨씬 작았을뿐아니라 , 전력소모나 발열 , 고장이 적어 비용과 성능이 향상되었다. 

 

출처 : https://smart.science.go.kr/scienceSubject/computer/view.action?menuCd=DOM_000000101001007000&subject_sid=237

진공관이나 릴레이보다 혁신적으로 크기가 줄었지만 그래도 트랜지스터 컴퓨터 또한 크기가 엄청 났다.

 

 

I/C 집적회로(Intergrated Circuit)

집적 회로는 능동소자(입력과 출력을 가진 소자) , 수동소자 (전기를 소비, 축적, 통과시키는 소자) 로 이루어지고 이 두가지를 초 소형으로 쌓아 올린 구조로 만든 완전한 소자를 말한다. 

 

트랜지스터또한 기존의 공간과 성능을 혁신적으로 향상시켰지만 이 IC집적 회로는 1mm제곱당 9백만개의 트랜지스터가 들어있다고 한다. 이 내용만으로도 얼마나 크기와 전력소모를 줄이고  속도를 향상 시켰는지 체감이 될 것이다. 

 

발전 과정에서 개선된 사항  

 

처리속도 향상 , 동일면적에서 저장용량 증가, 부품의 크기 감소, 가격 절감, 신뢰도 향상(고장이 적다.)