오늘 끝나면
전자식 컴퓨터의 탄생
- ✓진공관이 움직이는 부품 없이 전기로 스위칭해 기계식보다 수천 배 빨랐다는 것을 설명할 수 있다
- ✓콜로서스(1943)와 ENIAC(1945)이 진공관 기반 최초의 대형 전자 계산기였다는 것을 안다
- ✓관이 많아지면 처리량과 고장률이 같이 오르고, 프로그래밍이 배선을 다시 꽂는 일이었다는 것을 말할 수 있다
실습 미션
오른쪽 슬라이더로 진공관 수를 1만8천까지 올려 처리속도와 평균 무고장 시간이 어떻게 엇갈리는지 확인한다.
성공 조건
- □관 수를 늘리면 처리속도가 오르는 걸 확인한다
- □동시에 평균 무고장 시간이 짧아지는 걸 확인한다
- □1만8천 개에서 몇 분마다 고장 나는지 읽는다
진공관 · 콜로서스 · ENIAC · 전자식 계산
전자식 컴퓨터의 탄생
톱니바퀴를 진공관으로 갈아탔다. 움직이는 부품 없이 전기 신호만으로 계산하는 거대 기계가 처음 등장했다.
톱니바퀴를 버리고 진공관으로
이전 계산기는 톱니바퀴와 릴레이를 물리적으로 움직여 계산했다. 부품이 움직이니 느렸다.
진공관은 움직이는 부품이 없다. 안의 필라멘트를 달궈 전자를 흘리고, 전기로 그 흐름을 켜고 끈다.
스위치가 손가락이 아니라 전기 신호로 1초에 수천 번 깜빡인다. 그래서 기계식보다 수천 배 빨라졌다.
이 한 부품의 교체가 곧 컴퓨터를 '전자식'으로 바꾼 사건이다.
초당 스위칭
5,000회
100번 스위칭에
20ms
전기 신호로 켜고 끔. 진공관은 움직이는 부품이 없어 같은 일을 수천 배 빨리 함.
콜로서스와 ENIAC, 첫 거대 기계
1943년, 영국이 독일 암호 해독용으로 콜로서스를 만들었다. 진공관 약 1,600~2,400개로 굴린 최초의 대형 전자 계산기였다.
1945년, 미국 펜실베이니아대의 에커트와 모클리가 ENIAC을 완성했다. 진공관 약 1만8천 개를 한 기계에 욱여넣었다.
무게는 약 30톤이고, 방 하나를 가득 채웠다. 초당 약 5천 번 덧셈을 했고, 사람이 손으로 며칠 걸릴 포탄 탄도 계산을 30초에 끝냈다.
두 기계가 전자식 컴퓨팅의 출발점이 됐다.
콜로서스
1943 · 영국
~1,600관
암호 해독용 · 최초의 대형 전자 계산기
ENIAC
1945 · 미국
~18,000관
에커트·모클리 · 약 30톤 · 5천 덧셈/초
ENIAC은 콜로서스보다 진공관을 약 11배 더 욱여넣음. 더 많은 관 = 더 큰 처리량.
수천 개를 병렬로, 빠른 대신 자주 탄다
진공관 하나는 작은 전구다. 안에 달군 필라멘트가 있고, 쓰다 보면 결국 탄다.
관을 많이 병렬로 깔수록 한 번에 처리하는 양이 늘어난다. 그래서 일부러 1만8천 개까지 늘렸다.
문제는 관 하나만 타도 계산 전체가 멈춘다는 것이다. 관이 1만8천 개면 그중 하나가 탈 확률이 그만큼 커진다.
초창기에는 몇 분에서 몇 시간마다 멈췄고, 탄 관을 찾아 갈아끼우는 게 매일의 일과였다.
관이 직렬로 묶여 있어 하나만 타도 전체가 멈춤. 관을 많이 깔수록 탈 후보가 늘어 더 자주 멈춤.
프로그래밍 = 케이블 다시 꽂기
ENIAC은 다른 계산을 시키려면 코드를 고치는 게 아니라 케이블을 다시 꽂아야 했다.
스위치 수천 개를 돌리고 수백 가닥 배선을 새로 연결하는 데 며칠이 걸리기도 했다. 사실상 매번 기계를 다시 배선하는 노동이었다.
계산은 전자식으로 빨라졌는데, 시킬 일을 바꾸는 건 여전히 사람 손이었다.
이 불편을 어떻게 없앨까. 다음 반전은 프로그램 자체를 데이터처럼 기억에 넣는 아이디어, 저장 프로그램이다.
바꾼 배선
0/6 가닥
재배선 노동
기준
코드 한 줄을 고치는 게 아니라 케이블을 손으로 다시 꽂음. 큰 변경은 며칠씩 걸림.
직접 진공관 수를 늘려 보기
관 수를 올리면 처리속도와 평균 무고장 시간이 서로 엇갈리는 걸 직접 만져보는 칸이다.
관을 늘릴수록 초당 연산은 오른다. 동시에 직렬 신뢰성 모형(MTBF = 관 1개 수명 ÷ 관 개수)에 따라 무고장 시간은 짧아진다.
1만8천 개에 가까워지면 '몇 분마다 한 번 고장'이 눈에 보인다.
빠르게 하려고 관을 늘릴수록 더 자주 멈추는 딜레마, 이게 전자식 1세대의 한계였다.
관 18,000개면 평균 8.3분에 한 번 탐.
빠르게 하려고 관을 늘리면 더 자주 멈춤. 이게 트레이드오프임.