짐승의 수(666) ; 컴퓨터

[jung8h]

4. 컴퓨터(영 computer, 문화어)

수식이나 논리적 언어로 표현된 계산을 수행하거나 작업을 통제하는 기계다. 사전에서 찾을 수 있는 위와 같은 정의는 정확하지만 가리키는 범위가 너무 넓어 이전의 컴퓨터와 현재의 컴퓨터 그리고 미래의 컴퓨터를 정확하게 설명하기는 어렵다. 더 의미 있는 질문은 '컴퓨터의 종류에는 어떤 것들이 있는가?' 아니면 '현재의 컴퓨터의 능력과 기능의 특별한 것은 무엇인가?'일 것이다.

파스칼은 세무사였던 아버지의 작업을 돕기 위해 덧셈과 뺄셈을 자동으로 수행하는 기계식 계산기를 고안했다. 1950년대 초에 '컴퓨팅 머신'(Computing Machine)이라는 말이 전산기를 지시하기 위해서 쓰였다. 마침내, 더 짧은 컴퓨터(computer)라는 말이 컴퓨팅 머신을 대체했다. 본래, 산술은 수학적인 문제와 밀접하게 연관되어 있지만, 현대 컴퓨터들은 값이 싸지고 용도가 다양해짐에 따라, 수학과는 관계없는 많은 일에도 쓰인다.

1) 어원

'컴퓨터'(Computer)는 먼저 계산한다는 뜻의 라틴어 'Computare'에서 유래하였다. 컴퓨터라는 말의 의미는 많이 변화해 왔다. 그러나 항상 그 때에 사용되고 컴퓨터의 능력을 표현하는 데에 어려움을 겪어왔다. 이 말은 본래 컴퓨터는 기계적인 도움의 유무에 관계없이 수학 계산을 수행하는 사람을 가리키는 말로 사용되었다, 현재에도 그렇게 사용되기도 한다. ODE2 목록에 따르면 1897년에 처음으로 기계적 계산을 수행하는 기계를 일컫는 말로 사용하였다. 1946년까지 여러 수식어가 소개되었다, 이것들은 여러 종류의 컴퓨터를 구별하기 위한 것들이었다. 이 수식어들은 아날로그, 디지털, 전자를 포함하고 있다. 컴퓨터를 한국어로 바꾸어 사용하기 위한 시도들이 있었고, 그 가운데 "셈을 하는 틀"이라 하여 셈틀이 있었는데 실제로 자주 쓰이지는 않았고 지금도 그러하다.

2) 컴퓨터의 기능

전자회로를 이용하여 자동적으로 계산이나 데이터를 처리하는 기계로 프로그래밍이 가능하다. 입력 자료를 받아들여 처리하고 그 정보를 저장하고 검색하여 결과를 출력하는 일을 한다. 아날로그 형과 디지털 형이 있으나 1960년 이후로는 거의 디지털 형만이 이용된다. 컴퓨터는 여러 가지 명령어로 구성된 프로그램의 지시에 따라 입력한 데이터를 분석·처리하여, 그 결과를 사용자에게 제공한다. 그러나 컴퓨터가 하나의 업무를 처리하기 위해서는 입력·제어·기억·연산·출력 등의 다섯 가지 장치가 서로 밀접하게 연관되어야만 종합적인 기능을 수행할 수 있다.

(1) 입력 기능

프로그램을 컴퓨터 내부로 읽어 들이는 기능으로서 입력 장치(키보드 / 마우스 / 마이크 / 스캐너 / 웹캠(카메라) / (노트북의 경우) 터치패드 등)에 갖추어져 있다.

(2) 제어 기능

프로그램의 명령을 하나씩 읽고 해석하여, 모든 장치의 동작을 지시하고 감독·통제하는 기능이다. 제어 기능은 컴퓨터에서 가장 핵심적인 기능으로 이러한 제어 기능이 있기 때문에 컴퓨터는 자동성을 갖는다. 제어 기능은 중앙 처리 장치(CPU)의 제어부에서 담당한다.

(3) 기억 기능

입력 장치로 읽어 들인 데이터나 프로그램, 중간 결과 및 처리된 결과를 기억하는 기능으로서 중앙 처리 장치의 주 기억 장치와 보조 기억 장치에 갖추어져 있다. (HDD (SSD)와 RAM 이 여기에 속한다.)

(4) 연산 기능

기억된 프로그램이나 데이터를 꺼내어 산술 연산이나 논리 연산 등을 하는 기능으로서 중앙 처리 장치(CPU)의 연산부에서 담당한다.

(5) 출력 기능

프로그램의 결과를 출력하는 장치를 말한다. (모니터, 프린터 등이 여기에 속한다.)

3) 컴퓨터의 대중화

1980년대 IBM사의 대형컴퓨터 위주였던 컴퓨터 시장은 MS사가 개발한 윈도 제품의 성공으로 컴퓨터의 대중화가 시작되었다. 그 뒤로 개인용 컴퓨터의 수요는 대형컴퓨터 시장 수요를 추월하게 되었다. 즉 컴퓨터의 대중화를 가능하게 한 주요 배경은 성능의 우수성과 저가격화, 그리고 소프트웨어의 발전이라 할 수 있다.

4) 네트워크와 인터넷

(1) 기원

1970년대에 미국 전역의 연구소들에 있는 컴퓨터들이 통신 기술을 통해 연결되기 시작했다. 이 작업은 ARPA의 후원을 받아 이루어졌으며 이 네트워크의 이름을 아파넷(ARPANET)이라 명명하였다. 아파넷의 토대가 된 기술은 꾸준히 발전하고, 학술기관 바깥으로 퍼져 나가서 인터넷이라 알려지게 되었다. 존 게이지(John Gage)와 썬 마이크로시스템즈의 빌 조이(Bill Joy)는 이를 “네트워크가 곧 컴퓨터가 되었다”고 표현하였다. 인터넷을 비롯한 네트워크의 발달로 운영 체제와 응용 프로그램들이 개인용 컴퓨터 바깥의 주변기기와 같은 다른 자원에도 접근할 수 있도록 변화되었다. 초기에 이런 설비에 접근할 수 있는 사람들은 한정되어 있었으나, 1990년대에 전자 우편과 월드 와이드 웹 등의 확산과 더불어 이더넷(Ethernet)과 ADSL 같은 값싸고 빠른 네트워킹 기술이 개발되어 컴퓨터 네트워킹은 여러 나라에서 일상화되었으며, 휴대통신 기술과 결합하여 유비쿼터스(Ubiquitous)라는 신조어를 만들기도 했다.

(2) 보안과 해킹

컴퓨터를 통해 제작된 콘텐츠나 컴퓨터를 이용한 콘텐츠를, 나쁜 뜻을 품은 제 3자가 해당 콘텐츠의 취약점을 찾아내어 자신의 이기적인 목적을 달성하는 것(원 저자의 의도하지 않은)을 크래킹이라고 하며 그것을 막는 행위를 보안이라고 한다. 크래킹의 예로, 네트워크의 보안 취약점을 공격하거나, 일부 전문가들의 단순한 자기 과시를 위한 바이러스의 유포 등 과거와는 달리, 현재에는 지워도 지워지지 않는 광고 팝업 창, 게임기의 정품 소프트웨어 인식 장치를 무력하게 하는 하드웨어, 키보드를 누를 때 생기는 전자파를 이용하여 해당 컴퓨터에 접속하지 않고도 바깥에서 암호를 알아내는 장치 등 소프트웨어적, 하드웨어적으로 넓은 범위로 확산되어 가고 있다.

참고로 해킹 행위가 불법인가 아닌가에 대한 것은 나라마다 다르며, 2004년 1월 이탈리아의 법원에서 모드 칩이 플레이스테이션 개발사인 소니의 독점을 막고 플레이스테이션2의 활용성을 더욱 높이려는 장치라 정의하고 사용자의 모드 칩 장착은 합법이라고 규정한 바가 있다.

(3) 엔터테인먼트

영화, 게임 등에서 흥미를 위한 도구로 이용된다.

(4) 디자인

비누 곽, 컵 등에서부터, 자동차, 비행기, 건축물에 이르기까지 실로 다양한 방면의 사물을 디자인하기 위해 이용된다.

(5) 시뮬레이션

컴퓨터 성능의 발전과 함께 컴퓨터 그래픽스(C.G.) 기술의 발전은 눈으로 확인하기 힘든 상황들을 컴퓨터에서 가상으로 진행해 볼 수 있게 했다. 대표적인 시뮬레이션으로는 원자와 전자의 위상, 기상 변화, 은하 간 충돌 등이 있으며, 실제로 경험하기엔 너무 위험하거나, 발생 확률이 극히 작아 경험하기 힘든 상황들이 주로 시뮬레이션 대상이 된다. 자연 과학 분야 중 원자, 전자, 쿼크 등으로 구성된 미립자계에서의 미립자간 충돌, 위상에 관한 연구에 주로 이용되었으며, 관측 시간 단위가 매우 큰 지질상태 변화를 적절한 시간 단위로 보여주거나, 항성, 은하, 블랙홀 등으로 구성된 우주 공간의 변화를 적절한 화면 크기로 보여주었다.

(6) 예술

  ① 컴퓨터 작곡

음악을 작곡하는 데 기계를 사용하려는 발상은 최근에 생겨난 것은 아니다. 이미 17세기 런던에 살던 사무엘 피프스란 사람이 만든 작곡 기계가 지금도 케임브리지 대학에 남아 있다. 어쨌든 명령받은 대로 일을 하는 것은 컴퓨터에게 아주 쉬운 일이며, 작곡에 관한 원칙을 짜 넣은 프로그램이 개발되어 있다. 또 프로그램의 일부를 바꿔 줌으로써, 그 때마다 다른 작품을 만들어 낼 수도 있다.

1955년에 처음으로 음악 작곡에 컴퓨터가 이용되었는데, 컴퓨터가 작곡한 음악은 인간이 작곡한 음악만큼 인기가 없었다. 그것은 아마 컴퓨터가 인간의 예술적 재능을 흉내 낼 수 없기 때문이거나, 아니면 좋은 음악을 작곡시킬 만큼 세련된 프로그램이 아직 개발되지 않았기 때문일 것이다. 하지만 최근에는 컴퓨터를 이용한 작곡이 급증하고 있고, 새로운 기법을 도입한 신세대 음악가들에 의해 다양한 모습이 선보이고 있다.

  ② 신시사이저

신시사이저는 연주용 키보드와 컴퓨터를 조합한 복잡한 전자 장치이다. 악음(樂音)은 3개의 서로 다른 상(相)으로 구성되어 있는데, 기음상(起音相)에서는 소리가 점점 강해지며, 그 뒤 얼마 동안 거의 일정한 상태로 머물다가 소음상(消音相)에서는 점점 작아져 간다. 이 3가지 상을 어떻게 거쳐 가느냐 하는 것은 악기에 따라 각각 특징이 있으며, 이 점이 각각의 악기에 독자적인 음색을 주는 것이다. 신시사이저는 각각의 상을 개별적으로 조정하여, 여러 가지 악기와 닮은 소리를 만들어 낼 수 있다. 연주는 키보드를 통해 이루어지며, 컴퓨터가 만들어 내는 음악은 마치 연주자가 선택한 악기에서 울려오는 듯이 들린다.

  ③ 컴퓨터와 상업미술 

예술이란 풍부한 상상력과 높은 기교에 의해서 새롭고 매력적인 것을 만들어 내는 과정이라고 할 수 있다. 현재 상업미술의 많은 분야에서는 컴퓨터의 도움을 받아 작품이 만들어지고 있다. 예를 들면 그래픽 디자이너는 작품의 안을 짤 때 컴퓨터를 이용하여 화면상에 러프 스케치를 그리고 색을 칠하고 선이나 문장을 자유로이 바꿀 수가 있다. 디자이너는 작업하는 동안 여러 가지 요소를 변화시켜, 필요하다면 그림 자체도 얼마든지 변경시켜 나간다. 만족스런 것이 완성되었을 때, 혹은 작성 도중이라도 화면상의 작품을 인쇄할 수가 있다. 이 경우 별도의 프로그램에 의해, 화상을 이루고 있는 수치의 정보를 컬러 작도기(作圖器)를 움직이는 데 필요한 지령으로 변환시킨다. 옷감 디자이너도 이와 마찬가지 방법을 사용하여, 실제로 옷감을 짜지 않고도 어떠한 무늬의 옷감이 될 것인가를 수요자에게 보여 줄 수 있다. 수요자가 그 무늬에 만족하면, 컴퓨터는 방직기를 작동시키는 데 필요한 일련의 명령을 하고 자동적으로 그 무늬의 옷감을 짜낸다.

  ④ 컴퓨터와 설계 디자인

기술자는 상상력을 구사하여 목표했던 기능을 발휘하는, 새롭고 매력 있는 장치나 기계를 만들어 내기 위해 계산, 대체안의 검토, 해(解)의 분석과 제시 등을 필요로 한다. 컴퓨터 원용 설계(CAD)는 이러한 작업의 모든 측면에서 기술자를 돕는다. CAD 프로그램은 흔히 마우스를 써서 설계 내용을 컴퓨터에 입력한다. 프로그램은 설계자의 명령을 숫자로 변환하고 처리하여, 화면에 그 물건의 형태를 나타낸다. 물론 3차원의 입체적 화상으로서 표시하는 프로그램도 개발되어 있다. 이 화상은 원하는 대로 그 모양이나 기능에 의해서 명확한 이미지를 얻을 수 있다. 이 부분에서 목표에 이르면, 다음에는 실제로 제작하기 위한 상세한 도면과 부품목록을 만들게 된다. 여기에는 2차원의 프로그램을 쓰며, 데이터는 3차원 프로그램으로부터 입력하든가 설계자가 직접 입력한다. 많은 사업에서 제도판은 컴퓨터 원용 프로그램과 데스크톱 컴퓨터로 인해 완전히 밀려나고 말았다. 화면상에서 도면이 완성되면 다른 프로그램을 사용하여, 도면의 수치에 의한 표현을 프린터를 작동시키기 위한 지령으로 변환한다. 부품을 해석하고, 그 기능을 예측하기 위해서는 별도의 프로그램을 사용하는데, 구조물에 하중이 가해졌을 때의 변화를 계산하는 것 등이 그 예이다. 또 부품 내부의 열이나 전류의 흐름을 그림으로 나타내거나, 부품을 만드는 데 필요한 비용을 계산하는 프로그램도 있다. 여러 가지 CAD 시스템을 제조 기계와 결합시켜, 설계에서 제조까지 일관된 공정을 형성할 수도 있다. 이 방식을 도입하는 데는 높은 비용과 복잡한 과정이 필요하기 때문에 별로 채택되지 않지만, 기업으로서 성공하기 위해 이 방식이 필요한 산업도 있다. 그 좋은 예가 자동차 산업이다. 디자이너가 아이디어를 스케치하면 그로부터 상세한 도면이 만들어진다. 컴퓨터에서는 이미 사용되고 있는 부품·제조·가공·기계에 대한 지식을 이용하여 그 제품을 만드는 데 필요한 작업 프로그램을 만든다. 각각의 부품을 만드는 제조·가공 기계의 준비가 완료되면, 필요한 일련의 명령이 기계에 직접 전달된다. 그리고 모든 부품이 갖추어지면, 컴퓨터는 그 사실을 기술자에게 알리고 기술자는 조립 작업을 개시한다. 예전 같으면 완벽한 시제품이 만들어질 때까지 몇 번이고 시제품을 만들어 보고, 마음에 들지 않으면 깨뜨려 버리는 작업을 되풀이했다. 그러나 컴퓨터 원용 기술을 이용하면, 시제품의 수를 줄이고 제품 개발 비용을 낮출 수가 있다.

  ⑤ 컴퓨터 그래픽스

컴퓨터를 사용하면 실험을 통해 얻어진 측정치를 그림의 형태로 바꾸어 표시할 수가 있다. 이렇게 그림으로 나타내는 것이 길다란 수치의 나열보다 훨씬 이해하기 쉬운데, 이것도 컴퓨터 그래픽스의 하나이다. 예를 들면, 각 지방의 강우량이나 환자의 몸 각 부분을 통과한 X선의 강도 등이 하나의 지도로 표시된다. 컴퓨터 그래픽스를 이용하여 측정치를 표시할 경우, 같은 값은 같은 색으로 나타나며, 색깔로서 값의 차이를 표현하고 있다. 이와 같이 측정값을 여러 색의 화상으로 표현함으로써, 실제로는 눈에 보이지 않은 대상에 대해, 경우에 따라서는 그 움직임에까지 직관적인 이미지를 줄 수가 있다.

(7) 인공위성과 컴퓨터 그래픽스

컴퓨터 그래픽스는 '랜드새트'와 같은 원격탐사 위성에서 촬영하여 보내온 지구의 모습을 나타내는 데도 이용된다. 이 인공위성은 여러 가지 파장의 빛을 사용하여 지구를 탐사하고, 지구로부터의 반사광의 강도를 전자적으로 기록하여 신호로써 보내오는데, 컴퓨터는 이 신호를 처리하여 채색 화상을 만든다. 보통의 사진에서는 촬영할 수 없는 것을 화상으로 만들 때에도 컴퓨터 그래픽스를 사용할 수가 있다. 예를 들면, 항성으로부터 오는 보이지 않는 전파의 강도를 측정하여 그 결과를 나타내거나, 레이더에 의한 비행기의 탐지, 일기 개황도 화면에 표시할 수 있다. 또한 수중 탐사의 음파 분석에도 컴퓨터를 사용한다. 물 위에 떠 있는 배로부터 아래를 향해 내보낸 음파의 반향의 강도를 측정하고, 그 결과를 해저지도로 표시한다. 이 방법으로 침몰한 배를 발견할 수도 있는데, 실제로 침몰한 타이타닉 호를 발견하는 데에도 활용되었다.

(8) 의학에서의 응용

병원에서는 환자 몸의 내부 영상을 얻기 위해 컴퓨터에 의한 화상 기술을 폭넓게 이용하고 있다. 어머니 태내에 있는 태아의 화상도 초음파와 컴퓨터를 이용하여 얻어진다. 의사는 그로써 태아가 정상으로 자라고 있는가를 진단할 수 있다. 인체에 함유되어 있는 화학 물질은 전자파를 이용한 핵자기공명 영상법(核磁氣共鳴映像法：NMRI)을 써서 조사할 수가 있다. 환자는 긴 원통 모양의 자석 속에 눕는다. 자장 속에서 원하는 각각 특정 주파수의 전자파를 흡수하므로, 몸 안에 있는 각각의 원자의 농도를 측정할 수가 있으며, 그 데이터를 컴퓨터를 이용하여 화상으로 만들어 내고 있는 것이다. 또 하나의 효과적인 영상법은 CT 스캐너이다. CT 스캐너는 X선원으로부터 방사상으로 발사한 X선을 환자 몸 안에 통과시킨 뒤 측정한다. X선원을 회전시킴으로써 인체의 단면을 여러 각도에서 볼 수가 있으며, 컴퓨터는 이것을 통해 완전한 화상을 만들어 낸다.

(9) 텔레비전 방송

텔레비전 방송에서도 컴퓨터는 중요한 역할을 맡고 있다. 최근의 텔레비전 방송에서 많이 볼 수 있는 것으로 컴퓨터 그래픽이 있다. 컴퓨터 그래픽은 여러 가지 수치 자료를 그림과 도표를 바꾸어 표시하는 것으로, 점·선·원·타원·문자 등을 표시하며 그림과 도표, 문자 등을 크게 확대, 축소할 수 있다. 또한 위치를 움직이거나 회전시킬 수 있다. 그리고 다른 화면과 겹쳐서 문자, 그림, 도표 등을 나타낼 수 있고, 물체의 입체적인 모습으로 나타낼 수 있다. 또한 글자, 그림, 도표 등의 색깔을 자유롭게 변환시킬 수 있다. 컴퓨터 그래픽은 이 밖에도 여러 가지 기능이 있어 시청자에게 보다 재미있고 알기 쉬운 그림과 도표를 보여 주고 있다.

5) 컴퓨터 직종과 학문분야

현대 사회에서 많은 직업군이 컴퓨터를 사용한다. 컴퓨터에 대한 연구, 프로그래밍, 활용 기술을 전문으로 하는 직종과 학과는 꾸준히 발전해왔다. 각 직종에 대한 전문 용어들은 계속 바뀌고 새로운 분야가 생겨나고 있다. 주요한 학문 분야는 다음과 같다.

(1) 컴퓨터 공학

전자공학의 한 분야로, 컴퓨터의 물리적인 연구와 그에 수반하는 요소들을 연구한다.

(2) 전산학

전산학은 효율적인 알고리즘을 개발하는 등, 논리적인 연산에 관련된 과정을 연구하는 학문이다. 전산학은 컴퓨터를 사용함으로써 문제들을 해결할 수 있는지, 어떻게 효과적으로 문제를 풀 수 있는지, 그리고 그런 프로그램을 어떻게 만들 것인지에 대한 답을 찾는다.

(3) 소프트웨어 공학

믿을 수 있는 소프트웨어 시스템을 개발하며, 개발에 드는 시간과 비용을 계산하고 줄이는 방법을 연구하여 실행한다.

(4) 정보시스템

정보 시스템은 사업체를 비롯한 다양한 조직 환경에서 컴퓨터 시스템 활용에 초점을 맞춘다.

(5) 연계 학문분야

다른 분야와 컴퓨터를 잇는 학문 분야가 많이 생겨나고 있다. 한 가지 예로 컴퓨터 기술을 응용해 지리 정보에 관한 문제를 처리하는 지리정보시스템 전문가를 들 수 있다.