컴퓨터의 역사 (1) - 20세기 이전

20세기 이전

장치는 수천 년 동안 계산을 돕기 위해 사용되어 왔습니다. 가장 초기의 셈 장치는 집계용 막대의 한 형태였을 것입니다. 이후 기록 보관 보조 도구에는 속이 빈 점토 용기에 밀봉된 가축이나 곡물과 같은 물품의 수를 나타내는 계산기가 포함되었는데,  점토 구체, 원뿔 등의 모양이었습니다.

 

주판은 처음에 산술 작업을 위해 사용되었습니다. 로마의 주판은 기원전 2400년경 바빌로니아에서 사용되었던 기구들로부터 개발되었습니다. 그 이후로, 많은 다른 형태의 계산판이나 표들이 발명되었습니다. 중세 유럽의 계산대에서는 체크무늬 천을 테이블 위에 놓고, 돈의 합계를 계산하는 데 도움을 주기 위해 일정한 규칙들에 따라 마커들이 그 위에서 움직입니다.

 

안티키테라 메커니즘(Antikythera mechanism)은 기원전 150~100년경 고대 그리스까지 거슬러 올라가는 가장 초기의 아날로그 컴퓨팅 장치입니다. 이 메커니즘은 천문학적 위치를 계산하기 위해 고안되었습니다. 1901년 키테라와 크레타 사이의 그리스 안티키테라 섬에서 떨어진 안티키테라 난파선에서 발견되었으며, 연대는 기원전 100년경으로 추정됩니다. 안티키테라 메커니즘과 비슷한 복잡성을 가진 장치는 14세기가 되어서야 다시 등장했습니다.

 

계산과 측정을 위한 많은 기계적인 도움들은 천문학과 항해 용도로 만들어졌습니다. 평면은 11세기 초 Abū Rayhān al-Bīrūnī 에 의해 발명된 별점도였습니다. 아스트롤라베는 기원전 1세기나 2세기에 헬레니즘 세계에서 발명되었고, 종종 Hipparchus에 의해 유래됩니다. 평면과 디오프라가 결합된 아스트롤라베는 사실상 구면 천문학에서 몇 가지 다른 종류의 문제들을 해결할 수 있는 아날로그 컴퓨터였습니다. 기계 달력 컴퓨터와 기어-휠을 통합하는 아스트롤라베는 1235년 페르시아 이스파한의 Abi Bakr에 의해 발명되었습니다. Abū Rayhān al-Bīrūnī는 서기 1000년 기어 트레인과 기어-휠이 있는 초기 고정식 지식 처리 기계인 최초의 기계 장치가 장착된 달의 태양 달력 아스트롤라베를 발명했습니다.

 

섹터(Sector)는 비율, 삼각법, 곱셈과 나눗셈의 문제를 푸는 데 사용되고 제곱근, 세제곱근 등 다양한 기능에 사용되는 계산 도구입니다. 16세기 후반에 개발되었으며 총기, 측량 및 항해 분야에서 응용되었습니다.

평면계(Planimeter)는 기계적 연결로 닫힌 도형의 면적을 계산하는 수동 기구였습니다.

 

계산자(Slide rule)은 로그 개념이 발표된 직후인 1620~1630년경 영국의 성직자 윌리엄 오드레드에 의해 발명되었습니다. 그것은 곱셈과 나눗셈을 할 수 있는 수동식 아날로그 컴퓨터입니다. 계산자의 개발이 진행됨에 따라, 추가된 눈금들은 로그와 지수, 원삼각형과 쌍곡삼각형 그리고 다른 함수들과 같은 초월 함수들뿐만 아니라, 역수, 제곱근과 제곱근, 정육면체와 세제곱근을 제공했습니다. 특별한 눈금이 있는 계산자는 경비행기에서 시간과 거리 계산에 사용되는 E6B 원형 계산자와 같이 일상적인 계산을 빠르게 수행할 수 있도록 여전히 사용됩니다.

 

1770년대에 스위스 시계 제조업자인 Pierre Jaquet-Droz는 퀼 펜을 잡고 쓸 수 있는 기계 인형을 만들었습니다. 그것의 내부 바퀴의 숫자와 순서를 바꿈으로써 다른 메시지들을 만들 수 있었습니다. 사실상 그것은 기계적으로 지시사항들을 읽기 위해 프로그램 될 수 있습니다. 다른 두 개의 복잡한 기계들과 함께, 그 인형은 스위스 뇌샤텔의 박물관 (Museum d'Art et d'Histoire)에 있고, 지금도 여전히 작동합니다.

 

1831년에서 1835년 사이에 수학자이자 공학자인 지오반니 플라나(Giovanni Plana)는 도르래와 원통으로 이루어진 시스템을 통해 윤년을 추적하고 변화하는 낮의 길이를 변화시키는 BCE 1부터 4000 CE까지 매년의 영구 달력을 예측할 수 있는 영구 달력 기계(perpetual calendar)를 고안했습니다. 1872년 스코틀랜드의 과학자 윌리엄 톰슨(William Thomson) 경에 의해 발명된 조수 예측 기계(tide-predicting machine)는 얕은 물에서 항해하는 데 매우 유용했습니다. 그것은 도르래와 전선으로 이루어진 시스템을 사용하여 특정 위치에서 정해진 기간 동안의 예측된 조수 수위를 자동으로 계산했습니다.

 

미분 분석기(differential analyser)는 미분방정식을 적분하여 풀도록 설계된 기계적 아날로그 컴퓨터로 휠 앤 디스크 메커니즘을 사용하여 적분을 수행했습니다. 1876년에 이미 윌리엄 톰슨 경은 그런 계산기의 구성 가능성에 대해 논의했지만 볼 앤 디스크 적분기의 제한된 출력 토크에 의해 방해를 받았습니다. 미분 분석기에서는 적분기 한 대의 출력이 다음 적분기의 입력, 즉 그래핑 출력을 구동했습니다. 토크 증폭기는 이 기계들이 작동할 수 있게 해 준 진보였습니다. 1920년대부터 바네바 부시와 다른 사람들은 기계적 미분 분석기를 개발했습니다.

1890년대에 스페인의 공학자 레오나르도 토레스 케베도(Leonardo Torres Quevedo)는 다항식의 실제적이고 복잡한 근을 해결할 수 있는 일련의 진보된 아날로그 기계를 개발하기 시작했고, 이것은 1901년에 파리 과학 아카데미에 의해 출판되었습니다.