Ⅰ. 컴퓨터 이전의 계산기

  1. 주판 - 고대의 셈

                    [ 그림 1)] 주판

  서양에서는 원시적 수준의 서양식 주판이 기원전 3000년~4000년에 고안되었다. 로마인들은 주판알을 ‘Caluli'라고 불렀으며, 오늘날 ’Calculate‘의 어원이 되었다. 이후 서양식 주판은 6세기경 로마의 철학자 보이티우스(Boithus), 10세기경 교황 실베스터 2세(Sylvester Ⅱ)등에 의해 개량되었으며, 17세기에는 총의 탄도를 계산해 내는 도구에 대한 필요성에 따라 ’섹터‘라고 불리는 메커니즘을 갈릴레이를 포함한 여러 발명가들이 고안하였다. 한편 중국의 주판은 기원전 26세기경에 개발되었는데 배우기 쉽고 사용이 용이하며, 조금만 숙련된다면 매우 빨리 계산할 수 있기 때문에 아시아권에서는 최근까지 널리 이용되었다.

 2. 계산 기구와 그 선구자

  가. 네이피어의 봉 - Jhon Napier

                                        [ 그림 2)] 네이피어의 봉

  네이피어는 로그를 사용하여 상인들의 계산에 도움을 주게 되었고, 상인들은 아이보리나 나무로 만들어진 ‘네이피어의 봉’ 한 세트를 갖고 다니면서 곱셈, 나눗셈, 제곱근과 세제곱근을 계산하는 데 사용하였다. 각 봉은 그 위쪽에 자릿수에 대한 곱셈표를 표시했다. 이러한 ‘네이피어의 봉’은 곱셈의 계산에 매우 효율적이어서 이것이 개발된 후 약 300년간이나 애용되었다.

  나. 파스칼 계산기 - Blaise Pascal

                                     [그림 3)] 파스칼의 계산기

  파스칼 계산기는 다이얼에 의하여 십진수를 표시하는 6개의 원판이 두 개로 이루어져 있으며 각 원판에는 0에서 9까지의 십진수가 새겨져 있다. 다이얼을 이루는 두 개의 집합은 각 수를 기억하는 레지스터(register)로 사용되며, 한 레지스터는 계산 결과를 누적하는 누산기(accumulator)로 작동하고, 다른 하나는 누산기에 더하거나 빼는 값을 저장하는 데 사용된다. 파스칼 계산기에서 정립한 개념은 연산시 발생하는 올림수의 처리와, 보수에 의한 음수의 표현이 두 가지인데 이 개념은 현대 컴퓨터의 발전에 많은 영향을 미쳤고, 현재도 이 개념을 사용한다.

  다. 탁상 계산기 - Gottfried Wilhelm Von Leibniz

                               [그림 4)]라이프니츠 탁상 계산기

   독일의 라이프니츠(Gottfried Wilhelm Leibnitz, 1646-1716)는 1672년 파리에 머물고 있는 동안 호이겐스와 같은 수학자와 연구를 하며, 천문학적인 숫자의 계산을 할 수 있는 계산기구를 발명하기 위해 노력했다.

  본질적으로는 파스칼과 같은 톱니바퀴식이었지만, 이 계산기의 가장 중요한 요소는 stepped cylinder로서, 9개의 이를 가진 커다란 기어들을 사용하였다. 각각의 기어는 크기가 달라, 보다 작은 기어들이 그 위에 위치하며, 각각의 기어들은 피승수를 표시하고, 커다란 기어의 대응되는 숫자에 맞춰질 수 있도록 위치해 있다. 커다란 기어들 각각의 완전한 회전 한번은 일단 피승수로 기록되며, 승수는 큰 기어들의 회전수로 표시된다. 비록 기계는 작동했지만, 그 결과는 대부분 믿을 수 없는 수치였으며 사용하기에 불편했다.  이러한 라이프니츠의 구상은 천공카드 시스템을 개발한 홀러리스를 거쳐 현대 전자식 컴퓨터의 기초가 되었다고 한다. 라이프니츠는 알고리즘과 관련해서 현재의 전자계산기에 원리의 가까운 발상을 가졌었다.

  라. 자카드 방직기 - Joseph Marie Jacquard

 [그림 5)] 자카드의 방직기

자카드의 천공카드 시스템은 섬유산업에 일대 변혁을 몰고 왔을 뿐 아니라, 현대 컴퓨터 기술의 발전에 지대한 공헌을 끼쳤다. 천공카드의 원리는 후대 과학자들에 의해 응용돼 데이터를 산출하고 컴퓨터를 프로그래밍하는 등, 초기 컴퓨터를 위한 중요한 핵심 기술로 자리잡게 되었다.

  프랑스의 섬유제조업자였던 조셉-마리 자카드(Joseph Marie Jacquard)가 자신의 방직기계에 섬유 패턴을 자동으로 짜 넣기 위해 “천공카드(Punched card)”시스템을 개발하였다.

마. 차분기관과 해석기관 - Charles Babbage

                               [그림 6)] 차분기관

                           [그림 7)] 해석 기관

  그 후 영국의 수학자 부울(G. Boole)이 논리 대수를 창안하여 정보 이론에 관한 기반을 다졌으며, 조지와 슈츠는 배비지의 설계를 기초로 최초의 실용적인 기계적 컴퓨터를 만들었다. 배비지의 아이디어는 그가 죽은 지 73년 만에 바다건너 미국의 하버드 대학의 에이킨(H. Aiken) 교수에 의해 마크-I으로 실현되었다.

  바. 천공카드 시스템 - Herman Hollerith

[그림 7] 천공카드 시스템

홀러리스(H. Hollerith)가 1889년에 개발한 [그림 8]과 같은 천공 카드 시스템(Punch Card System : PCS)은 정보처리의 관점에서 중요한 업적을 남겼다. 천공 카드는 일괄처리의 효시가 되었고, 1890년 미국 국세 조사 업무의 자료 처리에 사용된 후 1960년대 말까지 통계와 사무 처리를 비롯한 여러 분야에 이용되었다. 미국 정부는 이 기계를 1890년 인구 센서스에 사용하여 과거에 7년 반이나 걸리던 인구 조사 자료 처리를 불과 2년 반 만에 완수하였다. 이 당시 홀러리스가 세운 회사가 오늘날 IBM사의 전신이 되었으며, ‘홀러리스 카드’라고 알려진 당시의 천공카드는 후에 ‘IBM 카드’로 알려지게 되었다.