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"계산기에 대해 다루는 사이트이니, 계산기에 대한 원리를 알아보는 글은 있어야겠구나".... 싶었습니다. 그래서 잘 모르는 내용임에도 불구하고, 이것저것 찾아서 글을 작성합니다. 틀린 내용이 있다면 지적하여 주시면 감사하겠습니다. 

 

1. 전자 계산기란?

전자 계산기란, "'전자 부품'이라는 하드웨어와 'OS & 라이브러리'라는 소프트웨어를 결합하여 수학적 계산을 빠르고(!) 정확하게(?) 수행하도록 만든 장치"를 이르는 말입니다. 

* 정확하게에 물음표가 붙은 이유는, 어떠한 경우에는 정확한 답을 찾기보다는 과정과 결과에서 근사값을 이용하기 때문입니다. 

 

2. 계산기의 역사

전기/전자 이용 

손가락 내지 돌맹이?

 주판

 톱니바퀴 계산기 (by 블래즈 파스칼)

 차차식 계산기 (by 고트프리트 라이프니츠)

 차분기관 (by 찰스 배비지)

전기/전자 이용 후 

 ABC (최초의 진공관 계산기)

 EDSAC (최초의 실용적! 프로그램 내장형 전자 계산기)

 TX-O (최초의 트랜지스터 계산기)

 집적회로를 이용한 현재의 컴퓨터

 

주판은 사람의 동작에 의존하기 때문에 속도의 한계가 있을 수밖에 없고, 오류발생 확률도 높습니다. 그리고 사칙연산 이외의 다른 계산이 어렵죠. 그러한 한계들을 극복하기 위해 기계 장치들이 개발되었고, 기계 장치들의 한계를 극복하고자 전자 장치를 이용한 계산기까지 발전을 하게 된 것입니다. 

 
 

3. 원리

주판이나, 전자 계산기나 개발 목적이 같기 때문에, 도구를 사용하여 수학적인 연산을 수행하고 저장하고 표시한다는 본질에 있어서는 공통적입니다. 

차이가 있다면 아래와 같습니다.

  주판 전자 계산기
진법 10진법 2진법
명령주체 사람의 뇌 내장 프로그램
동작주체 사람의 손가락 전자 부품

이러한 차이는 전자부품이 2진법 계산에 아~주 적합하기 때문에 발생하였습니다. 반대로, 10진법에 해당하는 전자부품을 만들 기술이 부족했다는 뜻이기도 합니다. 따라서 전자계산기의 계산 원리를 이해하려면 2진법을 먼저 이해해야 하고, 전자부품에서 2진법이 어떻게 구현되는지를 이해해야 합니다. 

 

4. 논리회로 Arithmetic Logic Unit

계산기에서는 위에서 살펴본 바와 같이 2진법으로 모든 계산을 수행합니다. 

계산을 수행하는 가장 작은 단위는 논리 회로이고, 논리 회로는 논리 게이트로 구성됩니다. 
ㄴ 논리 게이트는 불 대수를 계산할 수 있는 전자 소자입니다. 

따라서 전자계산기의 작동방식을 이해한다는 것은, 논리회로를 이해한다는 것과 동일한 의미를 같습니다. 가장 기본적인 논리 회로는 가산기(adder) 로서 덧셈 연산을 수행하는 회로인데, 아래와 같은 구조를 갖습니다.

 


전가산기 회로도 

 

전자계산기는 위와 같은 논리 회로들을 이용하여, 입력된 숫자들을 (2진법) '가(+)/감(-)/승(×)/제(÷)' 하고 수학적 결과를 얻는 장치라고 말할 수 있습니다.

* 자세한 내용은 웹에서 "논리회로"로 검색해서 찾아보세요. 내용이 방대합니다.

 

5. 자료 출처

http://ko.wikipedia.org/wiki/%EA%B3%84%EC%82%B0%EA%B8%B0 

https://ko.wikipedia.org/wiki/%EB%85%BC%EB%A6%AC_%ED%9A%8C%EB%A1%9C 

https://ko.wikipedia.org/wiki/%EB%B6%88_%EB%8C%80%EC%88%98 

https://ko.wikipedia.org/wiki/%EA%B0%80%EC%82%B0%EA%B8%B0

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