우리는 컴퓨터라는 건 20세기 중후반에 “(1) 진공관 → (2) 트랜지스터 → (3) IC 회로 → (4) 그 이후 LSI/VLSI 집적회로”의 순으로 내부 부품이 고도화· 첨단화돼 왔다고 배웠다. 집적회로 안에 트랜지스터가 몇천, 몇만 개씩 들어있고 0의 개수가 뻥튀기됐다고 말이다.
이 덕분에 컴퓨터는 메모리도 기하급수적으로 증가하고 속도도 기하급수적으로 빨라지면서 시공간이 워프 됐다. 그러면서 정작 자기 자신의 크기는 놀라울 정도로 작아져서 드디어 개인용 컴퓨터(PC)라는 것까지 존재할 수 있게 됐다.
더 세부적인 역사를 살펴보자면, 컴퓨터는 아직 1세대 시절에 “(1) 전동식이던 것이 완전 전자식으로 변모, (2) 10진법 대신 순수 2진법 기반, (3) 튜링 완전, (4) 프로그램 내장형”이라는 큰 격변을 거쳤다. 이에 대해서는 본인은 수 년 전에 글을 쓴 적이 있다.
특히 (3)을 통해 컴퓨터는 동적 메모리 접근과 능동적인 로직 구현, 즉 프로그래밍이란 게 가능해졌다. 그리고 (4)를 통해 메모리에 코드와 데이터가 모두 적재되고 소프트웨어라는 것이 존재할 수 있게 됐다.
그 다음으로 후대의 전자식 개인용 컴퓨터의 역사를 논할 때 적용할 수 있는 잣대는 바로.. CPU가 한 번에 취급하는 정보량의 단위 크기이다. 이것도 8, 16, 32, 64비트라는 네 단계로 구분할 수 있는데, 각 단계별로 정말 유의미한 변화가 있었다.
이 내역을 살펴보면 다음과 같다. “라떼는 말이야 컴퓨터가.. 그땐 그랬지!” 소리가 절로 나올 것이다.
1. 8비트 (1980년대 초)
- 기종간 파편화가 엄청 심했다.
- 보통 모니터+본체, 또는 본체+키보드 일체형.
- 아무것도 안 꽂고 켜면 롬 베이식이 들어있곤 했다.
8비트 컴은 화면 해상도가 너무 낮아서 한글 한자 표현이 난감했다. 한 화면 전체의 정보량이 겨우 64KB에 머물러 있었을 뿐만 아니라, 이 등급의 컴퓨터는 메모리로나 처리 속도로나 8*8 256자짜리 라틴 알파벳 외의 다른 문자를 취급하는 건 영 메롱이었다.
(일본이 1980년대에 다른 분야가 아니라 게임에서 온갖 창의적인 작품을 내놓으며 펄펄 날았던 이유 중 하나도.. 짐작 가능하다시피 업무용이 아니니 자국 문자 처리를 별로 신경 쓸 필요가 없는 분야이었기 때문일 것이다. ㅡ,.ㅡ;; )
그리고 이때는 C 컴파일러조차 사치품이었다. 제품 가격으로나, 구동 요구 조건으로나, 생성된 코드의 성능으로나..
그러니 본격적인 프로그래밍을 위해서는 어셈블리어가 필수였다. 물론 이 시절 컴퓨터의 어셈블리어는 요즘 컴퓨터의 어셈블리어보다는 훨~~씬 더 단순하긴 했다.
8비트는 임베디드가 아니라 사람이 직접 다루는 개인용 컴터의 최소 마지노 선이나 다름없다고 하겠다.
그나마 얘는 1바이트의 정보량을 오늘날처럼 1옥텟과 동일한 8비트로 고정했다는 의의가 있었다. 더 옛날 컴퓨터들은 1바이트의 크기가 이보다 더 작고 들쭉날쭉이기도 했다~!
2. 16비트 (1980년대 말)
- 뭔가 현대적인 컴퓨터 외형이 이때 갖춰졌다. 바이오스와 운영체제가 더 분명하게 분리됐다.
- 모니터, 본체, 키보드가 모두 분리됐다. 그리고 테이프나 롬팩 대신 디스켓, 하드디스크.
- 재귀적인 디렉터리 구조가 존재하는 파일 시스템.
- IBM 호환 PC, 교육용 PC 등등 표준화 규격도 정착
과거 MS-DOS 2.0이 바로 CP/M에서 비롯됐던 8비트 잔재를 16비트로 확장한 것에 가까웠다. COM 대신 EXE, 재귀적인 디렉터리 구조 같은 것 말이다.
8비트에서 16비트로 넘어가고부터 모니터에 찍히는 글자의 크기부터가 확 작아지고 화면이 큼직해졌다. 640*480급의 고(?)해상도에서 14~16픽셀 크기의 글꼴이 지원되기 시작했기 때문이다. 저해상도에서는 256색 이상 색깔을 더 많이 표현할 수 있게 됐고.. 물론 이를 실제로 구경하려면 그에 상응하는 비싼 그래픽 카드와 컬러 모니터도 필요했다.
3. 32비트 (1990년대 초중반)
주소 공간이 그럭저럭 꽤 넓어진 덕분에.. 이제야 현대적인 컴퓨터의 내부 구조를 좀 제대로 실현할 수 있게 됐다. 가상 메모리, 보호 모드, 선점형 멀티태스킹/멀티스레딩.. 그리고 80386은 가상 메모리 구현을 위한 메모리 주소 매핑을 CPU 차원에서 바로 지원하기 시작했다.
각종 메모리에서 지긋지긋한 64KB 제약이 없어지고, 이 제약을 우회하려는 온갖 지저분한 꼼수 기법들을 익힐 필요가 없어졌다. (메모리 모델, EMS, XMS 등등)
32비트는 아키텍처가 오랫동안 안정되어서 굉장히 장수한 시기이다. 80386 이후로 486, 펜티엄 시리즈 등의 여러 CPU들이 등장했지만 얘들은 전부 32비트였다.
80486부터 캐시 메모리가 첫 등장했으며, 부동소수점 보조 프로세서가 CPU에 내장되기 시작했지만, 이런 건 소프트웨어의 호환성에 영향을 주는 변화가 아니다. 286에서 동작하지 않는 386 32비트 전용 프로그램은 엄청 많지만, 486에서만 동작하고 386에서는 동작하지 않는 프로그램은..?? 거의 없다는 것이다.
이제 PC와 워크스테이션이라는 체급 구분이 서서히 없어졌다. 3D 그래픽 렌더링도 Windows나 mac에서 바로..
4. 64비트 (2000년대 중후반)
64비트는 그냥 4GB 제약이 없어진 32비트의 연장선에 가깝다. 이전의 32비트에서 컴퓨터의 근간이 다 완성된 거나 마찬가지이기 때문이다.
PC에서 64비트는 멀티코어 패러다임과 비슷한 시기에 등장하고 보편화됐다. (인텔 Core2 Duo CPU) 그래서 32비트 전용 멀티코어나 64비트 싱글코어 CPU는 거의 존재감 없다.
이제는 슈퍼컴퓨터 전용 아키텍처라는 것도 없어졌다.
그런데.. 메인프레임은 Cray도 아니고 x86도 아니고.. 몇 비트짜리에 무슨 아키텍처와 어떤 특성을 가진 컴퓨터인지?? 난 잘 모르겠다.
옛날에는 억대의 슈퍼컴퓨터나 64비트 CPU를 썼지만, 지금은 주머니에 넣고 다니는 스마트폰의 CPU조차 다 64비트이다. 작다고 해서 16비트/32비트 따위를 쓰지는 않음. 요즘은 경전철이라고 구닥다리 협궤를 쓰지는 않는 것과 비슷한 이치이다(철차륜).
이제 모바일은 모바일이지, 임베디드와는 영역이 많이 달라졌음을 뜻한다. 전광판이나 자판기 같은 것에 들어가는 8비트 임베디드 MCU는 철도에다 비유하면 탄광 안에다 부설한 미니 협궤에 대응할 것이다. 채굴한 광물을 실어 나르는 용도이지, 여객용이 아니다.
※ 여담
(1) 8비트 시절에 화면 해상도가 얼마나 낮았는지를 실감해 보자.. 터미널 콘솔 하나 얹기도 버거워 보이는 환경에서도 무려 GUI를 만든 용자가 있긴 했다. ㄷㄷㄷㄷ
(2) 옛날에 펜티엄 CPU가 등장했을 때는 이게 64비트라고 말이 많았다. 하지만, 펜티엄이 64비트로 확장한 건 주메모리와 CPU 사이의 데이터 버스의 대역폭뿐이다. 명령 집합, 레지스터 같은 내부 구조와 실질적인 동작이 64비트 단위로 돌아가는 건 당연히 아니다. 반대로 옛날에 386 SX는 원가를 낮추기 위해 CPU만 32비트이고 데이터 버스는 16비트였다.
(3) Windows NT의 구버전은 DEC Alpha 같은 64비트 CPU를 지원했던 적이 있다. 하지만 운영체제 자체는 여전히 32비트 기준으로만 동작했기 때문에 64비트 성능을 제대로 발휘하지 못했다. 마치 동시대의 Windows 3.x가 386/486에서도 16비트 코드 기준으로 동작했던 것과 비슷하게 말이다. (일부 멀티태스킹 기능을 제공할 때만 386 CPU 기능을 사용)
Posted by 사무엘
