[컴퓨터 구조] 컴퓨터의 발전 과정과 컴퓨터의 종류(LSI/VLSI/ULSI)

컴퓨터는 크게 기계식 계산기, 전기 기계식 계산기, 전자식 계산기 3가지 단계를 거쳐 지금의 고성능 컴퓨터에 이르렀다. 그리고 지금 컴퓨터는 컴퓨터는 종류도 많고 이들의 경계도 모호하지만 집적회로(IC)와 세대에 따라 분류할 수 있다.

 

들어가기 앞서서 오늘 배울 것을 한 번에 정리하면 아래와 같다.

 

 

1. 컴퓨터의 역사 

앞서 컴퓨터는 기계식 계산기, 전기 기계식 계산기 전자식 계산기를 거쳐 지금에 왔다고 했다. 

차례대로 살펴보자.

 

1.1 기계식 계산기

초기의 계산을 하는 도구로서 가장 간단한 것은 주판이며 17세기에 이르도록 계산을 위한 특별한 도구가 없었다. 그러나 1642년 기계식 계산기가 등장했다. 기계식 계산기는 차분기관과 해석 기관이 있는데 차분기관의 발전한 게 해석 기관이다.

그런데 이때의 해석 기관은 초기의 계산기 구조로 제작 기술의 한계로 인해 실물을 제작하지는 못한 이론이다.

 

    (1) 차분기관 - 삼각함수를 유효숫자 5자리까지 계산해 종이에 표로 인쇄한 것

    (2) 해석 기관 - 방정식을 순차적으로 풀 수 있도록 고안된 기계식 계산기

 

여기서 해석 기관은 아래 세 가지로 나뉜다. 그리고 보다시피 컴퓨터의 기본 구조인 연산장치 기억장치 입출력 장치로 이루어져 있다. 신기하지 않은가? 초기의 컴퓨터도 이런 기본 요소는 갖췄다고 한다.

지금은 연산장치는 CPU 메모리는 램 등으로 있지만 이때는 MILL, STORE 같은 것이었다고 한다.

연산 장치	MILL
기억 장치	STORE
입/출력 장치	카드 판독기/프린터, 카드 천공기

 

 

1.2 전기 기계식 계산기

전기 기계식 계산기는 해석 기관을 실현시킨 것으로 MARK-I가 있다.

출처-https://www.thoughtco.com/howard-aiken-and-grace-hopper-4078389

 

1.3 전자식 계산기 

전자식 계산기는 진공관을 활용한 전자식 계산기로 속도와 신뢰도를 높였다. 컴퓨터의 발전 과정에 있어서 진공관 및 프로그램 내장 방식의 사용은 근대에서 현대로 넘어오는 분기점이 되었다.

 

이 전자식 계산기는 발전과정에 따라 아래 4가지로 나뉜다. 에니악은 프로그램 순서를 사람이 일일이 손으로 조작해야 해서 에드삭부터는 프로그램 내장 방식을 사용하였다.

그리고 기존의 컴퓨터는 과학 공학 군사용으로 사용된 것에 반해 유니박부터는 비교적 상용화되었다.

순서	컴퓨터명	설명
1	에니악	최초의 전자식 컴퓨터
2	에드삭	10진수, 프로그램 내장
3	에드박	2진수, 프로그램 내장(폰노이만 제시)
4	유니박	상용 컴퓨터

지금까지 컴퓨터의 발전 과정에 대해 간단하게 살펴보았고 이제 컴퓨터를 분류해보자.

 

 

 

2. 컴퓨터의 분류

2.1 집적회로(IC)의 규모에 따른 분류

집적회로는 전기회로를 구성하는 트랜지스터, 다이오드, 저항, 콘덴서, 코일 등이 하나의 반도체 기판 위에 분리될 수 없는 상태로 부착된 전자소자 시스템이다. 이 전자회로의 규모에 따라 아래와 같이 5가지로 분류할 수 있다.

SSI (Small Scale IC)	트랜지스터 수십개의 소규모 IC
MSI (Medium Scale IC)	트랜지스터 수백개의 중규모 IC
LSI (Large Scale IC)	트랜지스터 수천개의 대규모 IC
VLSI (Very Large Scale IC)	트랜지스터 수만개의 초대규모 IC
ULSI (Ultra Large Scale IC)	트랜지스터 수백만의 소규모 IC

(혹시 시험으로 외워야 한다면 간단하게 앞자리만 small, medium, large니까 s, m, l. 만 기억해서 SI를 붙이면 쉽게 기억하실 수 있습니다)

 

2.2 세대에 따른 분류

아래와 같이 5가지로 분류할 수가 있다. 현재는 5세대로 인공지능 병렬 처리 등 최신 기술이 많이 나와서 전체적으로 봤을 때 컴퓨터가 정말 많이 발전한 것을 알 수 있다.

1세대	HW 개발 중점, 진공관 사용
2세대	트랜지스터 사용(소형, 전력사용 줄임)
3세대	집적회로(IC) 사용
4세대	LSI 기술 출현, 실시간 처리
5세대	VLSI, ULSI 사용  - 병렬처리, 인공지능

 

 

 

3. 여러 법칙들

컴퓨터의 메모리와 트랜지스터에 관련해서 그시대 (1900년대)에는 계속 발전하는 추세다 보니 무어의 법칙 혹은 황의 법칙과 같이 증가하는 주기를 제시한 사람들이 있었으나 결국 둘 다 예상과는 다르게 증가하다가 시간에 지남에 따라 더 적게 증가해서 법칙은 깨졌다. 그래서 이런 법칙도 있었다 정도로 보면 될 것 같다.

 

    (1) 무어의 법칙 - 반도체 IC의 트랜지스터 수가 24개월마다 2배로 증가한다 주장

    (2) 황의 법칙 - 메모리의 발전으로 인해 1년에 2배씩 용량이 뛰어오를 것이라 주장

 

 

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그럼 지금까지 컴퓨터의 역사에 대해 간략하게 알아보았습니다. 다음 시간에는 폰 노이만 구조와 하버드 구조를 다루고 드디어 진법 변환 관련해 여러 가지 정수 표현에 대해 정리해볼 예정입니다.

 

긴 글 읽어주셔서 감사합니다!

모두 시험기간 파이팅 하세요.