[컴퓨터구조] 컴퓨터 구조의 발전 과정

부품의 발전과정

1. 릴레이(relay)와 같은 기계식 부품들을 이용해서 구현

2. 주요 부품들을 트랜지스터/반도체 집적회로(IC)칩으로 대체

- 컴퓨터의 처리 속도 ↑

- 반도체 기억용량 칩 밀도 ↑ -> 저장 용량 ↑

- CPU 수 ↑, 하나의 칩에 여러 개의 CPU 코어 포함 -> 시스템 성능 ↑ 

 

 

컴퓨터의 발전과정

1642년 (Blaise Pascal) - 최초의 컴퓨터 (덧셈/뺄셈 가능)

덧셈, 뺄셈을 하는 기계적 카운터

• 다이얼 위치에 따라 10진수를 표시하는 6개의 원형판 2세트 
• 각 원형판은 일시적으로 숫자를 기억하는 레지스터로 사용

 

 

1671년 (Gottfried Leibniz) - 반복적 방법(Iterative) (덧셈/뺄셈 + 곱셈/나눗셈 가능)

Pascal의 계산기에 2개의 원형판을 추가

• 반복적 방법을 통해 곱셈/나눗셈 수행 가능
• 4가지 기능을 가진 계산기

 

 

19세기 (Charles Babbage) - Difference Engine

2가지 산술연산 + 프린터 기능을 가진 최초의 계산기계

• Pascal과 마찬가지로 덧셈/뺄셈만 수행 가능
• 연산결과를 금속천공기를 거쳐서 프린트

 

 

19세기 (Charles Babbage) - Analytical Engine

4가지 산술 연산 + I/O장치를 모두 갖춘 최초의 일반목적용 계산기계

- 프로그램 언어를 통한 프로그래밍 가능

- 프로그램의 실행 순서 변경 가능

• 수의 부호 검사를 통한 조건 분기
• 제어 카드를 이용한 실행 순서 변경

 

▶ 기본 구조

• 산술 연산 장치 : Mill
• 기억 장치 : Store
• 입력 장치 : 카드 판독기
• 출력 장치 : 카드 천공기/프린터

 

▶ 문제점

- 주요 부품들이 기계적 장치라서, 속도가 느리고 신뢰도가 낮다

 

 

1940년대 초 (Von Neumann) - ENIAC

진공관을 사용한 최초의 전자식 컴퓨터 

- 프로그램을 배선판에 연결해서 값을 추려내는 외부 프로그램 방식

- 10진수 사용 

- 개발 목적 : 대포의 정확한 각, 탄도거리 계산 (전쟁) 

 

▶ 문제점

- 프로그램을 저장하고, 변경할 수 없다

• 폰 노이만 설계 개념" 발표

 

※ 폰 노이만의 설계 개념 (stored - program)

- 2진수 체계 사용 (Binary Number System)

- 프로그램/데이터를 내부에 저장 

 

 

1945년 (Von Neumann) - EDVAC

"폰 노이만 설계 개념"을 실제로 적용한 컴퓨터

- 2진수 사용

 

1952년 (Von Neumann) - IAS 컴퓨터

프로그램 저장/변경이 가능한 최초의 컴퓨터

- "폰 노이만 아키텍쳐"를 최초로 적용

- 2진수 사용

 

※ 폰 노이만 아키텍쳐

- 프로그램 코드들을 기억장치에 저장된 순서대로 실행

- 기억장치 주소는 CPU 내부 레지스터인 PC(프로그램 카운터)에 의해 지정 

 

 

IAS 컴퓨터 기본구조

 

프로그램 제어 유니트

• 주기억장치로부터 명령어들을 1개씩 가져와서 실햄함으로써 IAS 작동

- 주기억장치로부터 한 번에 읽혀오는 명령어의 수가 2개이다

• 2개 중 하나는 프로그램 제어 유니트로 바로 보내져서 실행
• 나머지 하나는 명령어 버퍼에 저장되어 있다가 다음 명령어 실행 사이클에 실행