[컴퓨터 구조] 세대별 컴퓨터의 발전 및 특징

컴퓨터란?

컴퓨터는 전자식 데이터 처리 시스템(EDPS: Electronic Data Processing System)이다.

데이터를 처리하고 저장하며, 다양한 작업을 수행하는 전자기기이다.

컴퓨터 시스템이란?

컴퓨터 시스템은 특정 목적을 달성하기 위해 상호작용하는 구성 요소들의 집합이다.

이 구성 요소들은 데이터를 입력하고 처리하며, 결과를 출력하는 역할을 한다. 주요 구성 요소는 다음과 같다

• 기억장치(memory): 데이터를 저장하는 장치로, 사람의 뇌와 같다.
• 중앙처리장치(CPU): 데이터를 처리하는 장치로, 컴퓨터의 두뇌와 같다.
• 입력장치(input device): 키보드나 마우스처럼 데이터를 입력하는 장치이다.
• 출력장치(output device): 모니터나 프린터처럼 결과를 사용자에게 전달하는 장치이다.

컴퓨터의 발전 세대

컴퓨터는 사용된 기술에 따라 여러 세대로 나눌 수 있으며, 각 세대는 컴퓨터의 성능과 특성이 달라진다.

제 1세대 컴퓨터 (1940년대 중반 - 1950년대 중반)

• 진공관 사용: 제 1세대 컴퓨터는 진공관을 사용하여 데이터를 처리하였다. 대표적인 컴퓨터로는 ENIAC이 있다.
• 폰 노이만 구조: 프로그램을 기억장치에 저장하고 순차적으로 실행하는 프로그램 내장 방식이 제안되었다.
  • 프로그램 내장 방식은 컴퓨터가 연산할 명령어와 데이터를 모두 기억장치에 저장하고, 순차적으로 명령어를 꺼내어 실행하는 방식을 의미한다. 이 방식 덕분에 컴퓨터는 더 복잡한 작업을 효율적으로 처리할 수 있게 되었으며, 프로그램이 자신의 명령어를 수정하는 것이 가능해졌다.
• 한계: 크기가 매우 크고, 전력 소모가 많았으며, 프로그래밍이 복잡하였다.

제 2세대 컴퓨터 (1950년대 후반 - 1960년대 중반)

• 트랜지스터 도입: 제 2세대에서는 진공관 대신 트랜지스터를 사용하여 성능이 크게 향상되었다.
• 고급 프로그래밍 언어 도입: 포트란(FORTRAN), 코볼(COBOL)과 같은 고급 프로그래밍 언어가 등장하여 프로그래밍이 훨씬 쉬워졌다.
• 대표 컴퓨터: IBM 1401, UNIVAC III 등이 대표적이다.

제 3세대 컴퓨터 (1960년대 후반 - 1970년대 중반)

• 집적회로(IC) 사용: 트랜지스터 대신 집적회로를 사용하여 성능이 크게 향상되었다.
• 멀티프로그래밍: 여러 프로그램을 동시에 실행할 수 있는 기능이 도입되었다.
• 운영체제 등장: 이 시기에는 운영체제가 본격적으로 등장하였다.

제 4세대 컴퓨터 (1970년대 중반 - 1990년대 중반)

• 마이크로프로세서 도입: CPU가 하나의 칩에 통합되어 컴퓨터의 소형화가 이루어졌다.
• 개인용 컴퓨터(PC)의 등장: IBM PC, Apple Macintosh 등의 개인용 컴퓨터가 등장하여 컴퓨터가 가정과 사무실에 널리 보급되었다.
• 네트워크 발전: 인터넷과 같은 네트워크 기술이 발전하면서 컴퓨터 간의 통신이 가능해졌다.

차세대 컴퓨터

• 양자 컴퓨터: 양자 역학의 원리를 사용하여 기존 컴퓨터보다 훨씬 더 복잡한 문제를 빠르게 처리할 수 있는 기술이다.
• 인공지능(AI) 컴퓨터: 자율 학습, 예측, 분석 등이 가능한 AI 기술이 통합된 컴퓨터이다.
• 뉴로모픽 컴퓨팅: 인간의 뇌 구조를 모방한 컴퓨팅 기술로, 인공지능 연산에 최적화되어 있다.