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기계식 계산기

last modified: 2015-11-20 12:40:22 by Contributors

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Mechanical computer

Contents

1. 소개
2. 구조
3. 역사
4. 전기-기계 계산기

1. 소개

메카니컬 컴퓨터. 톱니바퀴로 조합된 기어크랭크, 체인 등의 기계식 부품을 사용하여 만든 계산기. 단순한 주판 역시 크게 보면 기계식 계산기로 보기도 하지만, 기계공학에서는 동력이 전달되는 요소가 있어야 '기계'로 보기 때문에, 일반적으로는 적어도 기어박스 정도는 써줘야 기계식 계산기로 여긴다.

2. 구조

기계식 계산기의 내부구조는 끔찍하게 복잡하다. 톱니바퀴와 기어박스를 쓴 것이 가장 보편화 되었으나, 다양한 데이터를 자동으로 입력하고 기계적으로 방대한 계산을 구현하기 위해서 톱니바퀴와 기어박스의 구조에도 여러가지 다양한 아이디어가 활용되었다. 기계식 계산기 가운데는 유체나 전기회로를 사용하는 것도 존재한다.

3. 역사

덧셈, 뺄셈만 되던 파스칼의 기계식 계산기에서 시작된다. 파스칼의 계산기에 영향을 받아, 나눗셈과 곱셈까지 되는 라이프니츠의 계산기가 나타났다. 영국의 찰스 베비지는 미적분이 가능한 차분기관과 프로그램을 넣어서 보편적인 작동을 고려하는 해석기관을 구상했으나, 자금과 예산의 부족으로 실현에 이르지는 못했다.

상업 분야에서는 19세기 말에 러시아에서 오도너 계산기(Odhner Arithmometer)가 개발되어, 상용으로 이용하기 적합하고 대량 생산이 되었으며, 이를 계기로 톱니바퀴를 이용한 계산기가 상업적인 목적으로 널리 판매되었다.

20세기 초에는 군용 목적으로도 기계식 계산기가 널리 사용되었다. 너무나 빠르고 규모가 커진 항공전, 해상전이 이미 인간의 눈으로 보고 예측할 수 있는 범위를 벗어나고 있었기 때문이다. 대공포의 사격 통제를 위한 Kerrison Predictor, 폭격기가 폭격 위치를 예측하기 위한 Norden bombsight 등이 개발되어 실제로 사용되었고, 해군에서는 어뢰함포의 사격 통제를 위하여 기계식 계산기를 활용한 아날로그 제어 시스템을 사용했다.

2차 대전 이후에 개발된 르타(Curta) 계산기는 놀라울 정도로 컴팩트하게 만들어져서 한 손에 들어갈 만한 크기의 원통형 게산기로서, 1970년대에 전자계산기가 나올 때까지 널리 쓰였다. 초기 전자 계산기는 기계적으로도 신뢰성이 낮았기 때문에, 스포츠카 레이싱 같은 특수한 분야에서는 1980년대까지도 사용되었다.

우주개발에서도 기계식 계산기가 쓰였는데, 소련에서는 지구본을 자동으로 움직여서 지금의 GPS네비게이션 마냥 지구상에서 보는 우주선의 현재 위치를 알려주는 IMP "Globus" 라는 장치를 사용했다.

한편, 동양에서는 주판을 계속 사용하였다(…). 동아시아에서는 일본에서나 기계식 계산기를 도입했을 뿐, 그나마도 소수 밖에 안되서 제한적이었고, 사회 일반에서는 주판을 쓰는 인간 컴퓨터가 훨씬 많이 활약했다. 기계식 계산기를 도입하기에는 경제력이나 기술력 측면에서 가성비가 안 나오는 상황이어씩 때문인듯. 이렇게 대한민국, 일본, 중국 등은 대부분 기계식 계산기가 대량으로 쓰이는 시기를 거치지 않고 주판에서 바로 전자계산기로 도약했다.

4. 전기-기계 계산기

전기-기계 계산기는 기존의 기계식 계산기와는 달리 일반적인 동력을 쓰지 않고, 스윗치와 전자석 스윗치(Relay)를 이용하여 논리회로를 구성한 시스템이다. 전기기계식으로도 NOT, AND, OR, XOR 등의 기본적인 논리회로를 구현할 수 있기 때문에 사실상 현용 컴퓨터와 동등하게 작동할 수 있는 것이다. 물론 기계동작이 들어가므로 속도는 어쩔 수 없다.

하버드 마크1이 이런 구조로 이루어져 있다.
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