사람이 순서대로 발명한 컴퓨터

컴퓨팅 도구의 진화는 '매듭 노트'의 매듭부터 산술 칩, 주판 계산자, 기계식 컴퓨터, 등. 그들은 다양한 역사적 시기에 각자의 역사적 역할을 수행해 왔으며 동시에 전자 컴퓨터의 개발과 설계에 영감을 주었습니다.

1889년 미국 과학자 허먼 홀러리(Herman Hollery)는 계산 데이터를 저장하기 위해 전기를 기반으로 하는 전기 도표 작성 기계를 개발했습니다.

1930년 미국의 과학자 베네바 부시(Vannevar Bush)는 세계 최초의 아날로그 전자 컴퓨터를 만들었습니다.

1946년 2월 14일, 미군이 맞춤 제작한 세계 최초의 전자 컴퓨터 '전자 수치 및 계산기(ENIAC Electronic Numerical And Calculator)'가 펜실베니아 대학에서 출시됐다. ENIAC(중국명: ENIAC)은 미국 Auberdine Weapons Testing Site에서 탄도학 계산 요구 사항을 충족하기 위해 개발한 계산기입니다. 이 계산기는 17,840개의 전자관을 사용하고 크기는 80피트 × 8피트이며 무게는 28t(톤)입니다. 소비전력은 170kW, 컴퓨팅 속도는 초당 5,000번의 추가 작업, 비용은 약 487,000달러이다. ENIAC의 등장은 전자컴퓨터 시대의 도래를 알리는 획기적인 의미를 지닌다. 향후 60년 동안 컴퓨터 기술은 놀라운 속도로 발전했습니다. 모든 기술의 성능 대비 가격 비율은 30년 안에 6배나 증가할 수 있습니다.

1세대 : 진공관 디지털 머신(1946~1958)

하드웨어적으로는 로직 부품은 진공관을, 메인 메모리는 수은 지연선을 사용했다

전자관 디지털 컴퓨터

, 음극선 오실로스코프 관 정전 메모리, 자기 드럼, 자기 코어는 자기 테이프를 사용합니다. 소프트웨어는 기계어와 어셈블리어를 사용합니다. 응용 분야는 주로 군사 및 과학 컴퓨팅입니다.

큰 크기, 높은 전력 소비 및 낮은 신뢰성이 특징입니다. 속도가 느리고(일반적으로 초당 수천~수만회) 비용이 많이 들지만, 미래 컴퓨터 발전의 기반이 된다.

2세대: 트랜지스터 디지털 머신(1958-1964)

하드웨어측 운영 체제, 고급 언어 및 해당 컴파일러. 응용 분야는 주로 과학 컴퓨팅과 트랜잭션 처리이며 산업 제어 분야에도 진출하기 시작했습니다. 크기 감소, 에너지 소비 감소, 신뢰성 향상, 컴퓨팅 속도 향상(일반적으로 초당 100,000회 작업, 최대 300만회 작업 가능) 및 1세대 컴퓨터에 비해 성능이 크게 향상된 것이 특징입니다.

3세대 : 집적회로 디지털머신(1964~1970)

하드웨어적으로는 로직 부품에 중소형 집적회로(MSI, SSI)를 사용하고, 주 메모리는 여전히 자기 코어를 사용합니다. 소프트웨어 측면에서는 시분할형 운영체제와 구조화된 대규모 프로그래밍 방식이 등장했다. 속도가 빨라지고(일반적으로 초당 수백만에서 수천만 번) 신뢰성이 크게 향상되었으며 가격은 더욱 인하되었으며 제품이 일반화, 직렬화, 표준화되었습니다. 응용 분야가 워드 프로세싱, 그래픽 및 이미지 프로세싱 분야로 진출하기 시작했습니다.

4세대: 대규모 집적 회로 기계(1970년~현재)

하드웨어 측면에서 논리 부품은 대규모 및 초대형 집적 회로(LSI 및 VLSI). 소프트웨어 측면에서는 데이터베이스 관리 시스템, 네트워크 관리 시스템 및 객체 지향 언어가 등장했습니다. 특징은 1971년 미국 실리콘밸리에서 세계 최초의 마이크로프로세서가 탄생해 마이크로컴퓨터의 새로운 시대를 열었다는 점이다. 응용 분야는 점차 과학 컴퓨팅, 트랜잭션 관리, 프로세스 제어에서 가정으로 이동하고 있습니다.

집적화 기술의 발달로 인해 반도체 칩은 집적도가 더욱 높아졌으며, 각 칩에는 수만 개, 심지어 수백만 개의 트랜지스터를 수용할 수 있으며, 연산 장치와 컨트롤러를 하나의 칩으로 집적시킬 수 있습니다. 그 결과 마이크로프로세서가 등장하게 되었고, 마이크로프로세서와 대규모 및 초대형 집적회로를 사용하여 우리가 흔히 마이크로컴퓨터 또는 PC라고 부르는 마이크로컴퓨터를 조립할 수 있게 되었습니다. 마이크로컴퓨터는 작고 저렴하며 사용하기 쉽지만, 그 기능과 연산 속도는 과거 대형 컴퓨터와 같거나 심지어 뛰어넘었습니다. 한편, 대규모 및 초대형 집적회로로 제조된 다양한 로직 칩을 사용하여 크기는 그리 크지 않지만 1억, 심지어 수십억의 속도로 작동할 수 있는 슈퍼컴퓨터를 만들어 왔습니다. 우리나라는 1983년 초당 1억 연산을 수행할 수 있는 갤럭시Ⅰ 슈퍼컴퓨터 개발에 성공한 데 이어 1993년에는 초당 10억 연산을 수행할 수 있는 갤럭시Ⅱ 범용 병렬 슈퍼컴퓨터 개발에 성공했다. 이 기간에는 차세대 프로그래밍 언어, 데이터베이스 관리 시스템 및 네트워크 소프트웨어도 탄생했습니다.

물리적 구성 요소와 장치의 변화에 ​​따라 컴퓨터 호스트가 업그레이드되었을 뿐만 아니라 외부 장치도 끊임없이 변화하고 있습니다. 예를 들어, 외장형 메모리는 초기 음극선 표시관에서 자기 코어, 자기 드럼으로 발전했고, 이후에는 범용 자기 디스크(CD-ROM)로 발전했습니다.

과학기술의 발전과 다양한 컴퓨터 기술 및 네트워크 기술의 급속한 발전으로 컴퓨터의 발전은 단일 기능, 대용량에서 다중 기능으로 발전하는 급속한 새로운 시대로 접어들었습니다. . 복잡하고 작은 규모, 네트워크화된 리소스 등

컴퓨터의 미래는 변수로 가득 차 있습니다. 성능이 크게 향상된다는 것은 의심의 여지가 없지만 성능 향상을 달성할 수 있는 방법은 많습니다. 그러나 실질적인 성능 향상만이 컴퓨터 개발의 유일한 경로는 아닙니다. 컴퓨터 개발도 점점 더 사용자 친화적으로 변하는 동시에 환경 보호에도 관심을 기울여야 합니다.

컴퓨터는 출현 이후 4세대의 기계어, 프로그래밍 언어, 간단한 운영 체제와 Linux, Macos, BSD, Windows와 같은 최신 운영 체제를 경험했으며 실행 속도도 크게 향상되었습니다. 4세대 현대 컴퓨터의 컴퓨팅 속도는 초당 수십억 번의 연산에 도달했습니다. 컴퓨터 역시 군사과학 연구용으로만 사용되던 것에서 모든 사람이 소유하는 것으로 진화했습니다. 컴퓨터의 강력한 응용 기능으로 인해 앞으로 컴퓨터 성능은 소형화, 네트워킹, 지능화, 거대화 방향으로 발전해야 합니다. 크기.

거대화

거대화란 첨단 과학 기술의 요구를 충족시키기 위해 고속, 대용량 저장 용량 및 강력한 슈퍼컴퓨터를 개발하는 것을 의미합니다. 사람들이 특히 군사, 과학 연구 및 교육 분야에서 점점 더 컴퓨터에 의존하게 되면서 컴퓨터 저장 공간과 작동 속도에 대한 요구 사항도 점점 더 높아질 것입니다. 또한, 컴퓨터의 기능은 더욱 다양해졌습니다.

소형화

마이크로프로세서(CPU)의 등장과 함께 마이크로프로세서가 컴퓨터에 사용되기 시작하면서 컴퓨터의 크기와 가격이 줄어들었다. 한편, 소프트웨어 산업의 급속한 발전은 컴퓨터 내부 운영체제의 편의성을 향상시켰고, 컴퓨터 주변기기 역시 더욱 완성도를 높여왔다. 컴퓨터 이론과 기술의 지속적인 발전으로 인해 마이크로컴퓨터는 사회 전반의 다양한 산업과 부서에 빠르게 침투하여 사람들의 생활과 학습에 필수품이 되었습니다. 지난 40년 동안 컴퓨터의 크기는 지속적으로 줄어들어 왔으며, 데스크탑 컴퓨터, 노트북 컴퓨터, PDA, 태블릿 컴퓨터 등은 점차 소형화되어 사람들에게 편리한 서비스를 제공하고 있습니다. 따라서 앞으로도 컴퓨터는 계속해서 소형화되고 그 크기도 점점 작아질 것입니다.

네트워크화

인터넷은 전 세계의 컴퓨터를 연결하며 인터넷 시대로 접어들었습니다. 컴퓨터 네트워킹은 인간세상을 완전히 변화시켰습니다. 사람들은 인터넷(OICQ, 웨이보 등)을 통해 소통하고 교류하며, 교육자원(문학평론, 원격교육 등), 정보(바이두, 구글) 등을 공유합니다. 특히 무선 네트워크의 출현으로 사람들의 네트워크 사용 편의성이 크게 향상되었습니다. 앞으로 컴퓨터는 네트워킹 쪽으로 더욱 발전할 것입니다.

인공지능

컴퓨터 인공지능은 미래 발전에서 피할 수 없는 추세입니다. 현대 컴퓨터는 강력한 기능과 실행 속도를 가지고 있지만 인간의 두뇌에 비해 지능과 논리 능력은 여전히 ​​향상되어야 합니다. 인간은 컴퓨터가 인간의 사고를 더 잘 반영하여 컴퓨터가 인간의 논리적 사고와 판단 능력을 갖게 하고, 사고를 통해 인간과 소통할 수 있도록 하기 위해 끊임없이 탐구하고 있으며, 기존의 코딩 프로그램에 의존하여 컴퓨터를 구동하던 방식을 버리고 직접 제어할 수 있다. 컴퓨터에게 명령을 내리다.

멀티미디어

기존 컴퓨터에서 처리되는 정보는 주로 문자와 숫자입니다. 실제로 사람들은 사진, 텍스트, 사운드, 이미지 등 다양한 형태의 멀티미디어 정보에 더 익숙해져 있습니다. 멀티미디어 기술은 그래픽, 이미지, 오디오, 비디오, 텍스트를 통합하여 정보 처리의 대상과 내용을 현실 세계에 더 가깝게 만듭니다.

기술의 결합

컴퓨터 마이크로프로세서(CPU)는 트랜지스터를 기본 구성요소로 사용한다. 프로세서가 계속해서 발전하고 업그레이드 속도가 빨라지면 컴퓨터 구조와 구성요소에도 큰 변화가 일어날 것이다. . 광전자기술, 양자기술, 생명공학의 발전으로 새로운 컴퓨터의 발전이 크게 촉진되었습니다.

1980년대부터 ALU와 제어 장치(둘은 중앙 처리 장치, 즉 CPU를 합성함)가 점차 마이크로프로세서라고 불리는 집적 회로에 통합되었습니다. 이 유형의 컴퓨터의 작업 모드는 매우 직관적입니다. 한 클럭 주기 내에서 컴퓨터는 먼저 메모리에서 명령과 데이터를 가져온 다음 명령을 실행하고 데이터를 저장한 후 다음 명령을 가져옵니다. 이 과정은 종료 명령을 받을 때까지 반복적으로 실행됩니다. 산술 장치에 의해 실행되는 명령어 세트는 컨트롤러가 해석하는 매우 제한적이고 간단한 명령어로 세심하게 정의된 세트입니다.

분자 컴퓨터

분자 컴퓨터는 크기가 작고 전력 소모가 적으며 작동 속도가 빠르고 저장 용량이 큽니다. 분자 컴퓨터는 분자 결정의 전하 형태로 정보를 흡수하고 이를 보다 효율적인 방식으로 구성함으로써 작동합니다. 분자 컴퓨터의 컴퓨팅 프로세스는 단백질 분자와 주변의 물리적, 화학적 매체 간의 상호 작용 프로세스입니다. 스위치는 효소이며, 프로그램은 효소 합성 시스템 자체와 단백질 구조에서 매우 분명합니다. 생체분자로 구성된 컴퓨터는 생화학적 환경은 물론 생물학적 유기체에서도 작동할 수 있는 능력을 갖고 있으며, 다른 분자의 형태로 외부 환경과 교환할 수 있다. 따라서 의료 진단 및 치료, 유전자 추적 및 생체공학 분야에서 대체할 수 없는 역할을 담당하게 될 것입니다. 분자 칩의 크기는 크게 줄어들고 효율성은 크게 향상됐다. 분자 컴퓨터가 작업을 완료하는 데 걸리는 시간은 10피코초에 불과해 인간의 사고 속도보다 100만 배 빠르다. 분자 컴퓨터는 놀라운 저장 용량을 가지고 있습니다. 1입방미터의 DNA 솔루션은 1조조의 이진 데이터를 저장할 수 있습니다. 분자 컴퓨터는 전자 컴퓨터의 10억분의 1에 불과한 매우 적은 에너지를 소비합니다.

분자칩의 원료가 단백질 분자이기 때문에 분자컴퓨터는 자가복구 기능을 가질 뿐만 아니라 생체와 직접 연결될 수도 있다.

양자형

양자컴퓨터는 원자의 양자적 성질을 정보처리에 이용하는 신개념 컴퓨터이다. 양자 이론은 비상호작용 하에서 원자가 언제든지 두 가지 상태에 있다고 믿으며, 이를 양자 초상태라고 합니다. 원자는 회전합니다. 즉, 동시에 위아래로 양방향으로 회전합니다. 이는 전자 컴퓨터의 0과 1과 정확히 일치합니다. 원자 그룹이 모이면 전자 컴퓨터처럼 선형적인 작업을 수행하는 것이 아니라 가능한 모든 작업을 동시에 수행합니다. 예를 들어 양자 컴퓨터는 데이터를 처리할 때 단계별로 수행하지 않고 완료합니다. 동시에. 원자 40개를 합치면 오늘날 슈퍼컴퓨터의 성능과 맞먹는다. 양자컴퓨터는 양자상태의 원자를 중앙프로세서와 메모리로 사용하는데, 연산속도는 펜티엄4 칩보다 10억배 빠르다. 마치 인터넷 전체를 순식간에 뒤져 무엇이든 쉽게 해독할 수 있는 정보 로켓과도 같다. 보안 비밀번호 해커 임무가 너무 쉬워서 CIA가 특별히 관심을 갖는 것은 당연했습니다.

Photon

Photon 컴퓨터

1990년 초 미국의 Bell 연구소는 세계 최초의 광자 컴퓨터를 만들었습니다.

포톤 컴퓨터(Photon Computer)는 광신호를 이용해 디지털 연산, 논리 연산, 정보 저장 및 처리를 수행하는 새로운 형태의 컴퓨터이다. 광자 컴퓨터의 기본 구성 요소는 레이저, 렌즈 및 핵 거울을 포함하는 통합 광학 회로입니다. 광자는 전자보다 빠르기 때문에 광자 컴퓨터는 최대 1조 번까지 실행될 수 있습니다. 저장 용량은 현대 컴퓨터의 수만 배에 달하며, 언어, 그래픽, 제스처도 인식하고 합성할 수 있습니다.

많은 국가에서 광컴퓨터 연구에 막대한 투자를 해왔습니다. 현대 광학, 컴퓨터 기술, 마이크로전자 공학 기술의 결합으로 광자 컴퓨터는 가까운 미래에 인류의 공통 도구가 될 것입니다.

나노

나노컴퓨터는 나노기술을 이용해 개발된 새로운 형태의 고성능 컴퓨터이다. 나노튜브 구성요소는 크기가 수 나노미터에서 수십 나노미터에 달하고 질감이 견고하며 매우 강한 전도성을 갖고 있어 컴퓨터 제조에 사용되는 실리콘 칩을 대체할 수 있습니다. "나노"는 측정 단위입니다. 1나노미터는 10(-9)미터와 같습니다. 이는 수소 원자 직경의 약 10배입니다. 나노기술은 1980년대 초부터 급속도로 발전한 새로운 첨단 과학 연구 분야로, 인간이 개별 원자를 자신의 의지에 따라 직접 조작하고 특정 기능을 갖춘 제품을 만드는 것이 궁극적인 목표입니다. 나노기술은 센서, 모터, 각종 프로세서 등을 실리콘 칩 위에 올려 시스템을 구성하는 미세전자기계 시스템에서 출발한다. 나노 기술을 사용하여 개발된 컴퓨터 메모리 칩은 크기가 수백 원자에 불과하며 이는 인간 머리카락 직경의 1000분의 1에 해당합니다. 나노컴퓨터는 에너지가 거의 필요하지 않을 뿐만 아니라 오늘날의 컴퓨터보다 몇 배 더 강력합니다.

생물학

1980년대부터 생명공학자들은 인간의 두뇌 사고와 생각을 시뮬레이션할 수 있는 장치를 개발하기 위해 인간의 두뇌, 뉴런 및 수용체 연구에 많은 에너지를 쏟았습니다. 저전력, 고효율 6세대 컴퓨터-생물학적 컴퓨터. 단백질로 만들어진 컴퓨터 칩은 일반 컴퓨터 저장 용량의 최대 10억 배에 달하는 저장 용량을 저장할 수 있습니다. 생물학적 컴퓨터 구성 요소의 밀도는 뇌 뉴런의 밀도보다 100만 배 더 높으며, 정보 전송 속도도 인간의 두뇌 사고 속도보다 100만 배 빠릅니다. 분산형 연상기억을 구현할 수 있는 것이 특징이다. 그리고 인간과 동물의 학습 기능을 어느 정도 시뮬레이션할 수 있습니다. 지식이 있고, 학습할 수 있고, 추론할 수 있는 컴퓨터입니다. 자연어, 소리, 텍스트, 이미지를 이해하는 능력과 말하는 능력이 있어 인간과 기계가 자연어로 직접 소통할 수 있습니다. 지속적으로 학습된 지식을 바탕으로 기존의 사고, 연관, 추론, 결론 도출을 할 수 있고, 복잡한 문제를 해결할 수 있으며 관련 지식을 수집, 암기, 인출하는 능력을 갖습니다.