컴퓨터 구조의 발전 과정(릴레이, 진공관, 트랜지스터)

 

 

 

릴레이(Relay)

전류의 유무에 따라 회로를 여닫는 장치,

 

✱작동 원리: 전자기력을 이용해 기계적으로 스위치를 작동

1. 제어선(control wire)이 회로가 닫힐지 열릴지 결정

2. 제어선(control wire)은 안쪽의 내부 코일선과 연결

3. 전류가 코일로 흐를 때 전자기장 발생 > 금속을 당겨 회로가 닫힘

 

✱한계: 전환 속도가 매우 느리고 기계식이라 마모된다는 것

 

✱추가 내용

- 1940년대의 성능이 좋은 계전기는 1초에 50번 정도 왔다갔다 할 수 있었음.

- Havard Mark 1은 약 3500개의 릴레이를 가지고 있었음 릴레이의 고장이 생길 때마다 문제 발생.

진공관(Vacuum tube)

✱작동 원리:

열 이온 밸브(Thermionic valve): 최초의 진공관. 밀폐된 유리 전구 안에 두 개의 전극을 가둔 것.

열 이온 방출(Thermionic Emission): 하나의 전극이 가열되면 전자를 방출, 다른 전극은 이 전자를 끌어당김

음극, 중성 전하를 띠게 되면 전자는 진공을 통해 끌어당겨지지 않는다. > 전류는 흐르지 않음

 

✱장점과 한계:

- 릴레이와 달리 움직이는 부분이 없어 마모가 적었고, 1초에 수천번을 전환 할 수 있었다.

- 그러나 부서지기 쉬웠고, 전구처럼 고장이 잘 나고, 비싸다는 한계가 있었다.

 

✱추가 내용

- 이 진공관은 라디오, 장거리 전화, 전기 기계들의 기본이 되었음.

- 전자 기계식 컴퓨팅 → 전자식 컴퓨팅으로의 전환

- 애니악(ENIAC)은 세계 최초 범용으로 프로그래밍이 가능한 전자식 컴퓨터로 이전보다 훨씬 빨라졌지만 많은 진공관의 고장으로 작동 중지가 잦았다.

트랜지스터(Transistor)

진공관 이후에 속도와 안정성 개선, 가격과 크기를 줄이기 위한 급진적인 전자 스위치 필요해졌다.

트랜지스터는 양자역학에 의존해 이해하기는 어렵다..그리고 반도체를 사용한다.

 

✱장점

- 1초에 만번 스위치 작동 고체 상태의 고형물질로 유리로 된 진동관보다 안정성이 있음

- 릴레이, 진공관보다 훨씬 작게 만들 수 있었고, 컴퓨터를 전보다 작게 만들 수 있게 됐다.

- IBM은 컴퓨팅 제품을 모두 트랜지스터로 전환, 트랜지스터로 만든 컴퓨터를 사무실, 집에 도입.

- 매우 작고 초고속 (1초에 수백만번의 상태를 전환 가능), 수십년동안 작동 가능 

 

✱추가 내용

- 많은 트랜지스터, 반도체 개발이 샌프란 시스코 근처의 Santa Clara Valley에서 이루어졌고 반도체를 만드는 데에 실리콘을 사용했다. 그래서 이 지역은 실리콘 밸리로 알려진 것. 그리고 세계에서 컴퓨터칩을 만드는 가장 큰 회사인 인텔이 여기서 생겼다.

 

 

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참고

전자 컴퓨팅 유튜브 영상 링크