ENIAC

에커트와 모클리의 공동설계로 1946년 2월 14일에 만들어진 30톤짜리 컴퓨터이다. 원래의 목적은 군용으로, 포탄의 탄도학 계산을 위해 개발되었다. 제2차 세계 대전이 한창이던 1943년에 병기국 소속 미육군 소장 글래디온 반즈[1]의 의뢰로 개발이 시작되었지만, 완성될 때 즈음에는 종전인 1945년 9월 2일 이후이었기에 전쟁에서는 활용되지 못했다. 이후 원래 목적인 탄도 계산 뿐만 아니라 난수 연구, 우주선 연구, 풍동 설계, 일기예보의 수치예보 연구 등의 각종 과학 분야에서 사용되었으며, 초기형 수소폭탄 시뮬레이션에도 쓰였다.

쉽게 설명하면 30톤짜리 공학용 계산기였다. 성능은 kHz에 불과했다. 알기 쉽게 이야기하면, 현재 우리가 가정이나 직장에서 흔히 쓰는 전자계산기만도 못한 수준이다. 그러나 이후 기술이 점차 발전하며 컴퓨터의 시초가 되었고, 넓게 보면 정보기술의 발달에도 기여했다고 볼 수 있다.

영어 위키백과에 의하면 제작 비용은 당시 미국 달러를 기준으로 최종적으로 50만 달러 가량이였다고 하는데, 1946년의 50만 달러면 2018년의 가치로는 대략 645만 달러쯤 된다.

에니악의 구조는 이후 개발되는 폰 노이만 구조와는 달리 스위칭 소자를 배선으로 직접 이어서 프로그램을 구현하는 방식으로, 현대의 기준으로는 FPGA에 가까웠다.

회로 구현에 진공관 18800개, 캐패시터 1만 개, 기계식 스위치 6천 개, 그리고 메모리 용도로 저항 7만 개를 사용했다. 진공관은 대부분 쌍 삼극관(듀얼 트라이오드)으로, 작동 안정성을 늘리기 위해 원래 6.3볼트로 작동하는 필라멘트를 5.7볼트로 언더볼팅했다. 이들 진공관은 작동 안정성을 확보하기 위해 온/오프 상태로만 사용되었다. 따라서 진공관 단위에서는 2진법을 따랐고, 이 진공관으로 구성된 10진법 링 카운터에 의해 십진법으로 숫자가 구현되었다. 진공관, 스위치와 메모리 저항으로 구성된 모듈 30개에는 기본적인 연산 기능(사칙연산, 제곱근)과 더불어 논리소자와 배선을 통한 프로그래밍 기능이 있었고, 모듈 내부와 외부의 연결을 변경하여 로직을 구현하는 식으로 다양한 목적의 병렬 연산을 수행할 수 있었다. 작동에 필요한 전력량은 총 180kW 가량이었다.

클럭은 현대 기준으로 약 100kHz 가량이었는데, 미국에서 처음으로 만들어진 전자식 컴퓨터였다보니 클럭당 효율(IPC)은 매우 낮은 편이었다. 하지만 1945년의 기준으로 볼 때는 이 정도만 해도 기적적으로 빠른 속도였다. 에니악이 처음 만들어진 용도인 탄도 계산을 기준으로 할 경우, 미분방정식으로 60초간 포탄이 날아갈 궤적을 계산할 때 계산수가 20시간, 일반적인 릴레이 기반 전자기계식 컴퓨터는 15분이 걸려야 겨우 할 수 있는 계산량을 에니악은 30초 안에 처리할 수 있었다. 따라서 에니악의 처리 속도는 단순한 계산 횟수만 따져도 인간 계산수의 약 2400배, 전자기계식 컴퓨터의 30배였고, 에니악의 유효 숫자가 더 많은 것을 감안하면 실질적인 처리 속도는 인간 계산수의 10만배, 전자기계식 컴퓨터의 1000배까지 늘어났다. 한번 제대로 세팅되면 인간과는 비교도 되지 않는 빠른 속도로 연산을 할 수 있었으므로 에니악은 1953년까지 꾸준히 업그레이드를 거치면서 활용되었고, 1955년 10월이 되어서야 퇴역하였다.

이런 빠른 속도를 1940년대에 구현한 대가로, 에니악의 구조에는 상당히 많은 병목이 있었다.

첫번째는 진공관의 내구성이었다. 작동 초창기에는 수시로 진공관이 터져나가면서 가동 시간의 절반이 진공관 교체에 할애되었다. 다행히도 가동 노하우가 쌓이면서 진공관이 터지는 주기는 2일에 1개 정도로 줄어들었고, 교체 시간도 15분 이내로 줄어들었다. 개발자의 인터뷰에 의하면 이 부분은 매분마다 진공관이 터져나갔다는 풍문과는 다르게 그렇게까지 심한 문제는 아니었다고 한다.[3]

두번째는 느린 입력과 출력 속도였다. 아직 자기 코어 메모리가 개발되지 않았기 때문에 IBM 천공 카드가 유일한 입력 수단이었고, 출력된 수치도 천공 카드에 찍혀야 했다. 천공 카드 출력 속도는 연산 속도의 1/20 정도로 매우 느렸다. 그리고 입력과 출력이 진행되는 동안에는 계산을 수행할 수 없었다.

세번째는 프로그래밍에 따르는 어려움이었다. 상술한대로 에니악의 프로그래밍은 사람이 스위칭 소자와 배선을 직접 조작해서 구현하는 방식으로, 미리 작성된 프로그램과 연산에 필요한 변수를 하드웨어 수준에서 구현하는 과정에서만 며칠이나 걸렸다고 한다.[4] 이런 어려움은 존 폰 노이만이 폰 노이만 구조를 주창하게 되는 결정적인 원인이 된다.

한때 세계 최초의 컴퓨터라는 소리를 들었지만, 소송을 통해서 1942년에 개발된 ABC(어태너소프-베리 컴퓨터)[5]가 1973년 10월 19일 미국 법원이 "인류 최초의 전자 계산기는 ABC다"라고 판결 하였다. 그러나 이것이 오심이라는 주장이 만만찮다. 모클리와 에커트가 에니악으로 특허를 신청하려고 했을 때 다른 컴퓨터 회사에서 재판에 유리한 증거로 써먹었던 자료에 불과한 것을 기술에 밝지 못한 판사가 엉뚱하게 최초의 컴퓨터로 판결해 버렸다는 것이다. 실제로 ABC는 컴퓨터라기 보다는 전자계산기의 기술적 가능성을 보여준 정도에 불과하다고.

그러나 세계 최초의 실용화된 컴퓨터란 자리마저 1943년에 개발된 콜로서스가 가지고 갔다.[6] 에니악보다 등장시기가 빠르지만 전시 기밀이기 때문에 공개가 늦어졌으며 공개가 늦어진 탓에 에니악이 최초의 컴퓨터라는 오해의 원인이 되었다. 물론 여전히 에니악이 최초의 컴퓨터라고 아는 사람이 많다. 그래도 여전히 컴퓨터의 역사에서 매우 중요한 위치를 차지한다.

모클리, 에커트와 존 폰 노이만은 에니악이 개발중인 1944년에 이미 에니악의 구조적인 불편함에 대해 인지하고 있었고, 이를 보완하기 위해 프로그램 내장형 컴퓨터인 EDVAC을 구상하고 있었다. EDVAC의 구조는 1945년 폰 노이만의 1945년 논문을 통해 현대에까지 쓰이는 '폰 노이만 구조'로 자리잡게 되었다.