스크랩 컴퓨터의 역사! (기계식 계산기)

[길동무]

초기의 컴퓨터, 주판에서 기계식 계산기까지

인류 역사상 최초의 컴퓨터(계산기)라고 할 수 있는 주판은 기원전 2400년경에 바빌로니아에서 원시적인 형태의 것이 개발된 이후, 기원전 200년경에 중국에서 개량을 거쳐 거의 2000년 이상 쓰였다. 하지만 주판은 사용방법을 익히는데 시간이 걸리고, 계산 과정의 상당 부분을 여전히 사람의 머리에 의존해야 했다.

자동으로 계산을 할 수 있는 최초의 계산도구는 17세기부터 본격적으로 개발되었다. 대표적인 것이 1623년에 독일의 빌헬름 시카드(Wilhelm Schickard)가 처음 발표한 기계식 계산기다. 기계식 계산기는 톱니나 피스톤과 같은 기계 부품으로 구성되었는데, 이를 사람이나 태엽의 힘으로 돌리면서 계산할 수 있었다. 다만, 이는 물리적으로 맞물린 기계 부품으로 구성된 탓에 구조가 복잡하고 고장이 잦아 관리가 어려웠으며, 복잡한 계산을 할수록 뻑뻑해져서 구동이 잘 되지 않았다는 단점이 있었다.

1642년 프랑스의 수학자 파스칼이 톱니바퀴 원리를 이용해 만든 파스칼린 계산기

세금공무원이었던 아버지의 수고를 덜어주고자 만들어 선물했다고 19세때 만들었다니 천재!

1672년 독일의 파리에 머물면서 동료 수학자인 호이겐스와 천문학적인 숫자를 계산할 수 있는 계산기를 발명하고자 연구를 시작한 라이프니츠에 의해 만들어진 계산기

 

  1823년 영국의 수학자 찰스 배비지에 의해 만들어진 차분기관. 경제적 문제로 이 기계를 완성시키지 못했다.증기로 작동되는 삼각 함수표를 이용하여 미분과 적분을 수행

1871년 찰스배비지가 만든 해석기관

해석기관은 증기기관을 동력으로 사용하며 30미터 길이에 10미터 넓이 정도의 크기를 가졌다. 프로그램과 데이터로 구성된 입력에는 천공 카드를 사용하였다. 출력에는 프린터와 곡선 플로터 그리고 종을 사용하였다. 또한 숫자를 카드에 구멍으로 뚫을 수 있도록 해 추후 다시 읽을 수 있게 하였다. 숫자는 고정 소수점을 갖는 10진수를 사용하였다.

해석기관에는 50자리의 숫자 1000개를 저장할 수 있는 저장소가 있으며, 산술 논리 장치는 사칙 연산과 비교 연산, 그리고 선택적으로 제곱근 계산 기능을 제공하였다

1889년 미국은 인구조사를 실시하게 되었는데 한번 인구조사를 실시하면 땅이 너무 넓어 7~8년씩 걸렸다고 한다. 그래서 미국에서는 인구조사 작업시간을 단축하기 위해 효율적인 통계 처리방식을 공모했다

이때 당선된 기계가 허만 홀러리스(Herman Hollerith, 1860-1929)가 만든 천공카드(punch card) 시스템. 구멍뚫린 카드를 이용해 통계를 처리하는 기계였다. 홀러리스는 1000원짜리 지폐 크기 만한 종이에 구멍을 뚫어 구멍의 유무로 인종, 연령, 직업 등 여러가지 자료를 나타낼 수 있다는 생각을 했다.

이 생각을 기초로 홀러리스는 천공 카드와 함께 태뷸레이터라는 기계를 만들었다. 태뷸레이터는 구멍을 뚫어 표시한 천공 카드를 읽어 통계를 낼 수 있는 장치였다. 그가 만든 천공 카드에는 20개씩 12줄 모두 240개의 구멍이 뚫려 있었다.

이 기계 활용후 미국 인구조사 기간은 6주, 최종 결과는 3년으로 줄어들었고 평범한 역무원이었던 허만 홀러리스는 IBM의 전신인 타뷸레이팅 머신(Tabulating Machine)이라는 회사를 차리게 되었다.

1904년에는 영국의 존 플래밍(John Ambrose Fleming)이 진공 상태에서 전자의 흐름을 조절해 신호의 변경과 증폭을 가능케 하는 장치인 ‘진공관(vacuum tube)’을 개발했으며, 1936년에 영국의 앨런 튜링(Alan Turing)이 입력과 연산, 그리고 출력과 기억을 연속적으로 할 수 있는 ‘튜링 기계(Turing Machine)’의 개념을 정의한 논문을 발표했다. 진공관의 개발과 튜링 기계의 발표로 인해 근대적인 컴퓨터의 핵심 부품 및 기본 동작원리가 확립되었다.

1936년 비운의 천재였던 앨런 튜링이 논문으로 발표했던 튜링기계, 이 논문을 발표할 당시 그는 고작 24세 였다고 한다. 애플사의 스티브 잡스의 로고의 비밀로도 유명한 앨런 튜링은 동성애자였다.

2차 세계대전이 한창일때 독일의 암호문을 풀어 낸 장본인이 영국인이었던 앨런 튜링, 그러나 그가 동성애자라는 사실이 밝혀집니다. 당시 영국에서는 동성애가 중대한 범죄행위였고 법정에 선 앨런에게 판사는 "호르몬 치료를 받으면 풀어주겠다"라고 제안을 합니다.

튜링은 그 제안을 받아 들여 호르몬 치료를 받기 시작하나 그 치료의 부작용으로 거의 몸이 여성처럼 변하게 됩니다. 때문에 점점 우울증에 빠진 그는 독극물을 주입한 사과를 먹고 자살을 하고 맙니다.

훗날 애플사의 스티브잡스가 그를 기려 애플사의 로고를 한입 베어 문 사과형태로 만들었습니다.

1944년에 하버드 대학 교수인 에이큰(H.H. Aiken)과 IBM 사가 공동으로 설계 제작한 세계 최초의 자동 계산기. 이 MARK-1은 전기 기계적 장치인 릴레이를 3,000개, 4마력의 모터를 사용하는 72개의 기어식 계산 기구로 구성되었다. 23자리의 10진수 곱셈을 4~5초에, 가감산은 초당 3회 하였고, 사칙연산에 사용할 데이터는 천공 카드로 읽어들이고, 출력은 천공 카드나 타자기로 하였으며, 연산의 제어는 종이 테이프를 사용하였다.