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2018년 9월 이전에는 제조업체가 ATD 모델 승인을 원할 때, 해당 모델 라인의 사양을 포함하고 적절한 규정 준수를 증명하는 문서를 FAA에 제출했다. Qualification Approval Guide (QAG)라고 불리는 이 문서가 승인되면, QAG에 부합하는 모든 향후 장치는 자동으로 승인되며 개별 평가는 필요하지도 가능하지도 않다.
전 세계 모든 민간 항공국(CAA)에서 승인하는 실제 절차는 자격 취득일 30일 전(CAAC의 경우 40일 전)에 고유한 시뮬레이터 장치에 대한 MQTG 문서(Master Qualification Test Guide)를 제안하는 것이다. 이 문서는 해당 장치와 함께 존재하며, 시뮬레이터가 항공기와 얼마나 유사한지 입증하기 위한 객관적, 기능적, 주관적 테스트를 포함한다. 결과는 항공기 OEM이 제공하는 비행 테스트 데이터 또는 시뮬레이터 OEM이 주문한 테스트 캠페인에서 얻은 데이터와 비교하거나, 항공기 OEM 개발 시뮬레이터가 제공하는 POM(Proof Of Match) 데이터와도 비교할 수 있다. 일부 QTG는 시뮬레이터가 CAA가 승인한 허용 오차 내에 계속 있는지 지속적인 자격 확인을 위해 연중 다시 실행될 것이다.
유럽 항공 안전국 (EASA, ex JAA) 분류.
이 정의는 특별히 명시되지 않는 한 항공기와 헬리콥터 모두에 적용된다. 아래에 간략하게 비교된 훈련 장치는 모두 비행 시뮬레이션 훈련 장치(FSTD)의 여러 하위 분류이다.
기본 계기 훈련 장치 (BITD) 항공기 전용: 계기 비행 절차를 위한 기본 학생 스테이션; 스프링 장착 비행 조종 장치 및 화면에 표시되는 계기를 사용할 수 있다.
비행 항법 및 절차 훈련기 (FNPT) : 항공기 시스템의 기능을 재현하기 위한 모든 장비와 소프트웨어를 갖춘 조종석 표현
비행 훈련 장치 (FTD)
풀 플라이트 시뮬레이터 (FFS)
시뮬레이터 구조.
비행 시뮬레이터는 인간 사용자와의 상호 작용이 끊임없이 일어나는 휴먼인더루프 시스템의 한 예이다. 장치 관점에서 입력은 주로 비행 조종 장치, 계기판 버튼 및 스위치, 그리고 존재한다면 교관 스테이션이다. 이를 기반으로 내부 상태가 업데이트되고, 새로운 시간 단계에 대한 운동 방정식이 해결된다. 시뮬레이션된 항공기의 새로운 상태는 시각, 청각, 운동 및 촉각 채널을 통해 사용자에게 표시된다.
협동 작업을 시뮬레이션하기 위해 시뮬레이터는 다중 승무원 협력 시뮬레이터와 같이 여러 사용자를 위해 설계될 수 있다. 또는 여러 시뮬레이터를 연결할 수 있으며, 이는 "병렬 시뮬레이션" 또는 "분산 시뮬레이션"으로 알려져 있다. 군용 항공기는 종종 다른 항공기나 군인과 협력해야 하므로, 전쟁 게임은 분산 시뮬레이션의 일반적인 용도이다. 이 때문에 항공기를 포함한 분산 시뮬레이션에 대한 수많은 표준이 군사 조직과 함께 개발되었다. 몇 가지 예로는 SIMNET, DIS 및 HLA가 있다.
시뮬레이션 모델.
시뮬레이션 모델의 핵심 요소는 항공기에 대한 운동 방정식이다. 항공기가 대기를 통과할 때 병진 및 회전 자유도를 모두 나타낼 수 있다. 유창한 움직임을 인지하기 위해 이러한 방정식은 초당 50 또는 60회 해결된다. 운동을 위한 힘은 공기역학 모델에서 계산되며, 이는 다시 특정 시스템에 의해 구동되는 제어 표면의 상태, 항공전자 등과 같은 요소에 따라 달라진다. 모델링의 경우와 마찬가지로, 요구되는 현실감 수준에 따라 다양한 세부 수준이 있으며, 더 간단한 시뮬레이터에서는 일부 하위 모델이 생략되기도 한다.
일부 엔지니어링 시뮬레이터의 경우와 달리 인간 사용자가 시뮬레이터의 일부인 경우, 실시간으로 시뮬레이션을 수행해야 한다. 낮은 새로 고침 빈도는 시뮬레이션의 현실감을 떨어뜨릴 뿐만 아니라 시뮬레이터 멀미 증가와도 관련이 있다. 규정은 조종사 입력과 항공기 반응 사이의 최대 레이턴시에 제한을 둔다. 이 때문에 낮은 계산 비용으로 필요한 수준의 현실감을 달성하기 위한 절충이 이루어진다. 비행 시뮬레이터는 일반적으로 힘이나 날씨에 대한 전체 전산 유체 역학 모델을 포함하지 않고, 계산 결과와 실제 비행에서 얻은 데이터로 준비된 데이터베이스를 사용한다. 예를 들어, 날개 위 흐름을 시뮬레이션하는 대신 받음각과 같은 운동 매개변수로 양력 계수를 정의할 수 있다.
다양한 모델들이 데이터를 교환해야 하지만, 대부분은 더 나은 조직과 개발 용이성을 위해 모듈식 아키텍처로 분리될 수 있다. 일반적으로 지상 조작을 위한 기어 모델은 주요 운동 방정식에 대한 별도의 입력이 될 것이다. 각 엔진과 항공전자 계기도 잘 정의된 입력과 출력을 가진 독립적인 시스템이다.
계기.
모든 종류의 는 어떤 형태로든 조종석 복제를 필요로 한다. 조종석은 조종사와 항공기 간의 주요 상호 작용 수단이므로 조종석 제어에 특별한 중요성이 부여된다. 기술의 좋은 이전을 달성하기 위해 비행 시뮬레이터 규정에는 실제 항공기와 얼마나 밀접하게 일치해야 하는지를 결정하는 매우 구체적인 요구 사항이 있다. 풀 플라이트 시뮬레이터의 경우 이러한 요구 사항은 너무 세부적이어서 전용 복제본을 제조하는 것보다 비행 인증을 받은 실제 부품을 사용하는 것이 비용 효율적일 수 있다. 하위 클래스 시뮬레이터는 스프링을 사용하여 제어 장치를 움직일 때 느껴지는 힘을 모방할 수 있다. 제어력 또는 동적 응답을 더 잘 재현해야 할 경우, 많은 시뮬레이터는 능동적으로 구동되는 력 피드백 시스템을 갖추고 있다. 헬리콥터 시뮬레이션 요구 사항 또는 스틱 셰이커가 장착된 항공기 때문에 진동 액추에이터도 포함될 수 있다.
조종사로부터의 촉각 입력의 또 다른 형태는 조종석 패널에 위치한 계기이다. 이 계기는 다양한 항공기 시스템과 상호 작용하는 데 사용되므로, 그 자체만으로도 일부 절차 훈련에 충분할 수 있다. 화면에 표시하는 것으로 가장 기본적인 시뮬레이터와 아마추어 비행 시뮬레이션에는 충분하지만, 대부분의 인증된 시뮬레이터는 모든 버튼, 스위치 및 기타 입력이 항공기 조종석과 동일한 방식으로 작동해야 한다. 조종석의 물리적 복사본이 필요하다는 점은 시뮬레이터 건설 비용에 기여하며, 하드웨어를 특정 항공기 유형에 묶어둔다. 이러한 이유 때문에 가상 현실에서의 상호 작용에 대한 연구가 계속 진행 중이지만, 촉각 피드백의 부족은 이 기술을 사용할 때 사용자 성능에 부정적인 영향을 미친다.
시각 시스템.
항공기 외부 시야는 항공기 비행에 중요한 신호이며, 시계 비행 조작의 주요 항법 수단이다. 시각 시스템의 주요 특성 중 하나는 시야이다. 시뮬레이터 유형에 따라 평면 디스플레이를 사용하여 전방 시야만 제공하는 것으로 충분할 수 있다. 그러나 전투기와 같은 일부 종류의 항공기는 공중전 중 수행되는 기동 때문에 매우 넓은 시야, 바람직하게는 거의 완벽한 구형 시야를 요구한다. 마찬가지로, 헬리콥터는 어떤 방향으로든 호버 비행을 수행할 수 있으므로, 일부 헬리콥터 비행 시뮬레이터는 심지어 180도의 수평 시야를 요구한다.
시각 시스템 설계에는 많은 매개변수가 있다. 좁은 시야의 경우 단일 디스플레이로 충분할 수 있지만, 일반적으로 여러 프로젝터가 필요하다. 이 배열은 평면이 아닌 표면에 투영할 때 발생하는 왜곡뿐만 아니라 겹치는 투영 영역의 밝기 측면에서도 추가적인 보정을 필요로 한다. 또한 원통형, 구형 또는 타원형과 같은 다양한 형태의 스크린이 사용된다. 이미지는 영사막의 시청면에 투사되거나, 또는 반투명 스크린에 "후면 투사"될 수 있다. 스크린이 항공기 외부 물체보다 훨씬 가깝기 때문에, 가장 진보된 비행 시뮬레이터는 조종사의 시점 간의 시차 효과를 제거하고 멀리 있는 물체의 보다 현실적인 시야를 제공하는 평행 조종석 디스플레이를 사용한다.
대규모 디스플레이의 대안은 헤드 마운티드 디스플레이를 사용하는 가상 현실 시뮬레이터이다. 이 접근 방식은 완전한 시야를 가능하게 하며 시뮬레이터 크기를 상당히 줄인다. 연구에 사용된 사례는 물론 인증된 도 존재한다.
현대 컴퓨터 그래픽스에 대한 기여.
비행 시뮬레이터에서 개발된 시각 시스템에서 적용된 시각 시뮬레이션 과학은 오늘날의 3차원 컴퓨터 그래픽스 및 컴퓨터 생성 이미지(CGI) 시스템의 중요한 전신이기도 했다. 이는 비행 시뮬레이션의 목적이 비행 중인 항공기의 행동을 지상에서 재현하는 것이기 때문이다. 이 재현의 대부분은 현실을 모방하는 믿을 수 있는 시각적 합성에서 비롯되었다. 가상 합성 기술을 군사 수준의 훈련 요구 사항과 결합해야 하는 필요성 때문에, 비행 시뮬레이션에 적용된 그래픽 기술은 종종 상업 제품에서 사용할 수 있었던 것보다 수년 앞서 있었다. CGI가 조종사 훈련에 처음 사용되었을 때, 초기 시스템은 특정 간단한 훈련 임무에는 효과적이었지만, 지형 추적 및 기타 전술 기동과 같은 정교한 훈련 과제에는 추가 개발이 필요했다. 초기 CGI 시스템은 평면 다각형으로 구성된 객체만 묘사할 수 있었다. 1970년대와 1980년대 비행 시뮬레이터 시각 시스템 및 CGI의 알고리즘과 전자 장치 발전은 오늘날 현대 그래픽에 여전히 사용되는 많은 기술에 영향을 미쳤다. 시간이 지남에 따라 CGI 시스템은 표면에 질감을 덧씌우고 이미지 세부 수준을 부드럽게 전환할 수 있게 되었다. 가상 세계의 실시간 컴퓨터 그래픽스 시각화는 비행 시뮬레이터 시각 시스템의 일부 측면을 게임 엔진과 매우 유사하게 만들어, 다양한 세부 수준 또는 OpenGL과 같은 라이브러리와 같은 일부 기술을 공유한다. 많은 컴퓨터 그래픽스 비전가들은 오늘날의 현대 컴퓨팅 시대 이전에 비행 시뮬레이션 분야의 두 선두 기업이었던 에반스 앤 서덜랜드(Evans &amp; Sutherland)와 싱어 컴퍼니(Singer Company)의 링크 플라이트 시뮬레이션(Link Flight Simulation) 사업부에서 경력을 시작했다. 예를 들어, 1978년에 만들어진 싱어 링크 디지털 이미지 생성기(Singer Link Digital Image Generator, DIG)는 세계 최초의 CGI 시스템 중 하나로 간주된다.
모션 시스템.
처음에는 모션 시스템이 짐벌과 유사하게 별도의 움직임 축을 사용했다. 스튜어트 플랫폼 발명 이후 모든 액추에이터의 동시 작동이 선호되는 선택이 되었으며, 일부 규정은 "시너지적" 6 자유도 움직임을 특별히 요구한다. 실제 항공기와 달리 시뮬레이션된 모션 시스템은 움직일 수 있는 제한된 범위를 가진다. 이는 특히 지속적인 가속을 시뮬레이션하는 능력에 영향을 미치며, 주어진 제약 내에서 인간의 전정 기관에 대한 신호를 근사화하기 위한 별도의 모델을 필요로 한다.
모션 시스템은 전체 시뮬레이터 비용의 주요 요소이지만, 시뮬레이터 훈련을 기반으로 실제 항공기를 조종하는 기술 이전을 평가하는 것은 어렵다. 특히 모션 신호와 관련된 경우에는 더욱 그렇다. 많은 조종사 의견 표본이 필요하며, 특히 객관적인 평가를 하고 구조화된 테스트 일정에 응하는 데 익숙하지 않은 조종사들로부터 많은 주관적인 의견이 표출되는 경향이 있다. 수년 동안 6 자유도 모션 기반 시뮬레이션이 조종사에게 비행 제어 작업 및 제어 입력과 외부 힘에 대한 항공기 반응에 더 높은 충실도를 제공하고 비모션 기반 시뮬레이션보다 학생들에게 더 나은 훈련 결과를 제공한다고 믿어졌다. 이는 조종 품질에 대한 숫자적인 쿠퍼-하퍼 등급 척도와 같은 비행 테스트 표준으로 평가할 수 있는 "조작 충실도"로 설명된다. 최근 과학 연구에 따르면 비행 시뮬레이터 내에서 진동 또는 동적 좌석과 같은 기술을 사용하는 것이 크고 비싼 6-DOF FFS 장치만큼 훈련 제공에 효과적일 수 있다는 것이 밝혀졌다.
현대의 하이엔드 비행 시뮬레이터.
NASA/에임즈의 수직 운동 시뮬레이터(VMS).
세계에서 가장 큰 비행 시뮬레이터는 마운틴뷰 (캘리포니아주)에 위치한 NASA 에임즈 연구 센터의 수직 운동 시뮬레이터(VMS)이다. 이 시뮬레이터는 60피트(±30피트)의 수직 이동(상하 운동)이 가능한 매우 큰 이동 시스템을 갖추고 있다. 상하 운동 시스템은 40피트 레일이 장착된 수평 빔을 지지하며, 이는 시뮬레이터 캐빈이 ±20피트의 횡방향 이동을 가능하게 한다. 일반적인 6자유도 헥사포드 플랫폼이 40피트 빔에 장착되어 있으며, 교체 가능한 캐빈이 플랫폼에 장착된다. 이 설계는 다양한 항공기 캐빈을 빠르게 전환할 수 있도록 한다. 시뮬레이션은 비행선, 상업용 및 군용 항공기에서 우주왕복선에 이르기까지 다양하다. 우주왕복선의 경우, 대형 수직 운동 시뮬레이터는 초기 우주왕복선 비행에서 착륙 직전에 발생한 세로 방향 조종사 유발 진동 (PIO)을 조사하는 데 사용되었다. VMS에서 문제점을 확인한 후, 다양한 세로 방향 제어 알고리즘을 시도하고 우주왕복선 프로그램에 가장 적합한 것을 권장하는 데 사용되었다.
지향성 훈련.
오스트리아의 AMST Systemtechnik GmbH (AMST)와 미국 필라델피아의 Environmental Tectonics Corporation (ETC)은 요 방향으로 완전한 자유를 가진 다양한 지향성 훈련 시뮬레이터를 제조한다. 이러한 장치 중 가장 복잡한 것은 AMST가 제조한 네덜란드 TNO 연구소의 데스데모나(Desdemona) 시뮬레이터이다. 이 대형 시뮬레이터는 수직 운동을 추가하는 프레임워크에 장착된 짐벌식 조종석을 가지고 있다. 프레임워크는 회전 플랫폼에 부착된 레일에 장착된다. 레일은 시뮬레이터 캐빈이 회전 중심에서 다른 반경에 위치할 수 있도록 하며, 이는 최대 약 3.5G의 지속적인 G 기능을 제공한다.
《마이크로소프트 플라이트 시뮬레이터》(, MSFS, FS)는 브루스 아트윅이 만든 대표적인 비행 시뮬레이션이다. 처음에는 서브로직()에서 제작되었다가, 마이크로소프트로 넘어갔다. 7.0 이후 버전은 연방 항공국이 제공하는 비행 훈련기 자격을 얻었다.
첫 게임에 들어 있던 비행기는 세스나 172 스카이호크이고, 기본 공항은 미시간호의 연안에 위치한 메이그스 공항(Merrill C. Miegs Airport)이다. 그러나, 9·11 테러 이후로 시카고 시에서 인구 밀집 지대에 대한 항공 테러 안전책으로 메이그스 공항을 폐쇄하게 됨에 따라 2004년 판에서 게임을 시작하면 공항은 구현이 되어있으나 2002년 판처럼 기본 출발공항으로 지정되어 있지는 않다. 2006년도에 출시된 《플라이트 시뮬레이터 X》 버전부터는 메이그스 공항이 구현되지 않았다. 플라이트 시뮬레이터 X부터는 출발공항이 Nuggs flying M으로 지정되어 있다.
1739년 지바현에서 처음으로 러시아인이 상륙을 했다. 1861년에는 러시아 정교회를 전도하려고 하코다테시에 상륙했다.
오늘날 7,000-8000여 명의 러시아인이 거주하고 있다. 일본어와 러시아어를 쓴다. 문화적으로나 종교적으로는 러시아인들과 거의 비슷하다.
고래의 노래는 고래가 소리로 의사소통을 하는 것을 뜻한다. 소리에 반복적인 패턴이 나타나기 때문에 "노래"라고 부른다.
소리를 내는 방법은 고래의 집단에 따라 다르다. 하지만 육상보다 어둡고, 냄새도 잘 퍼지지 않는 물 속에서 고래를 비롯한 돌고래들은 의사소통을 위해 소리에 가장 많이 의존한다. 생태학자들은 고깃배들이 바다에서 잡음을 내는 것이 이런 의사소통을 망칠 수 있다고 여긴다.
주기억장치(主記憶裝置) 또는 컴퓨터 메모리(computer memory)는 컴퓨터에서 즉시 사용할 수 있도록 데이터 및 프로그램과 같은 정보를 저장한다. 메모리라는 용어는 종종 RAM, 주기억장치 또는 주기억장치라는 용어와 동의어로 사용된다. 주기억장치에 대한 구식 동의어로는 코어(자기 코어 메모리의 경우)와 스토어(store)가 있다.
주기억장치는 대용량 스토리지에 비해 빠르게 작동하며 대용량 스토리지는 비트당 더 저렴하고 용량이 더 크지만 속도가 느리다. 열려 있는 프로그램과 활발하게 처리되는 데이터를 저장하는 것 외에도 컴퓨터 메모리는 대용량 스토리지 캐시 및 쓰기 버퍼 역할을 하여 읽기 및 쓰기 성능을 향상시킨다. 운영체제는 실행 중인 소프트웨어에서 필요하지 않은 한 캐싱을 위해 RAM 용량을 빌려 사용한다. 필요한 경우 컴퓨터 메모리의 내용을 스토리지로 전송할 수 있으며, 이를 수행하는 일반적인 방법은 가상 메모리라는 메모리 관리 기술을 이용하는 것이다.
최신 컴퓨터 메모리는 반도체 메모리로 구현되며 데이터는 메모리 셀 내에 저장된다. 메모리 셀은 MOS 트랜지스터와 집적 회로의 다른 구성 요소로 만들어진다. 반도체 메모리에는 휘발성과 비휘발성 메모리의 두 가지 주요 유형이 있다. 비휘발성 메모리의 예로는 플래시 메모리와 고정 기억 장치, PROM, EPROM, EEPROM 메모리가 있다. 휘발성 메모리의 예로는 주기억장치에 사용되는 동적 램(DRAM)과 주로 CPU 캐시에 사용되는 정적 램(SRAM)이 있다.
대부분의 반도체 메모리는 각각 하나의 비트(0 또는 1)를 저장하는 메모리 셀로 구성된다. 플래시 메모리 구조는 메모리 셀당 한 비트와 셀당 여러 비트를 저장할 수 있는 멀티 레벨 셀을 모두 포함한다. 메모리 셀은 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64 또는 128비트와 같이 고정된 워드 길이의 워드로 그룹화된다. 각 워드는 N비트 이진 주소로 접근할 수 있어 메모리에 2N개의 워드를 저장할 수 있다.
1940년대 초, 메모리 기술은 종종 몇 바이트의 용량을 허용했다. 수천 개의 진공관을 사용한 최초의 전자 프로그래밍 가능 디지털 컴퓨터인 에니악은 진공관에 저장된 10진수 20개를 포함하는 간단한 계산을 수행할 수 있었다.
컴퓨터 메모리의 다음 중요한 발전은 1940년대 초 J. 프레스퍼 에커트가 개발한 음향 지연선 기억기였다. 유리관에 수은을 채우고 각 끝을 석영 크리스탈로 막아 지연선은 수은을 통해 전파되는 음파 형태로 정보 비트를 저장할 수 있었으며, 석영 크리스탈은 비트를 읽고 쓰는 트랜스듀서 역할을 했다. 지연선 메모리는 몇 천 비트의 용량으로 제한되었다.
지연선에 대한 두 가지 대안인 윌리엄스관과 셀렉트론 튜브는 1946년에 등장했으며, 둘 다 유리관에 전자빔을 저장 수단으로 사용했다. 브라운관을 사용하여 프레드 윌리엄스는 최초의 랜덤 액세스 컴퓨터 메모리인 윌리엄스관을 발명했다. 윌리엄스관은 셀렉트론 튜브보다 더 많은 정보를 저장할 수 있었고(셀렉트론은 256비트로 제한되었지만 윌리엄스관은 수천 비트를 저장할 수 있었다) 비용이 저렴했다. 그럼에도 불구하고 윌리엄스관은 환경 교란에 극도로 민감했다.
1940년대 후반부터 비휘발성 메모리를 찾기 위한 노력이 시작되었다. 자기코어 메모리는 전원 손실 후에도 메모리 호출을 가능하게 했다. 이는 1940년대 후반 프레드릭 W. 비헤(Frederick W. Viehe)와 왕안이 개발했고, 1950년대 초 제이 포레스터와 얀 A. 라이크만이 개선하여 1953년 훨윈드 I 컴퓨터와 함께 상용화되었다. 자기코어 메모리는 1960년대 MOS 반도체 메모리가 개발될 때까지 지배적인 형태의 메모리였다.
최초의 반도체 메모리는 1960년대 초 바이폴라 트랜지스터를 사용하여 플립플롭 회로로 구현되었다. 개별 소자로 만든 반도체 메모리는 1961년 텍사스 인스트루먼트에서 미국 공군에 처음 공급했다. 같은 해 페어차일드 반도체의 응용 엔지니어 밥 노먼(Bob Norman)은 집적 회로(IC) 칩에 솔리드 스테이트 메모리 개념을 제안했다. 최초의 바이폴라 반도체 메모리 IC 칩은 1965년 IBM이 출시한 SP95였다. 반도체 메모리는 자기코어 메모리에 비해 성능이 향상되었지만, 더 크고 비쌌으며 1960년대 후반까지 자기코어 메모리를 대체하지 못했다.
MOS 메모리.
MOSFET의 발명으로 금속 산화물 반도체(MOS) 트랜지스터를 메모리 셀 저장 요소로 실용적으로 사용할 수 있게 되었다. MOS 메모리는 1964년 페어차일드 반도체의 존 슈미트(John Schmidt)가 개발했다. 성능 향상 외에도 MOS 반도체 메모리는 자기 코어 메모리보다 저렴하고 전력 소비가 적었다. 1965년 영국왕립레이더연구소의 J. 우드(J. Wood)와 R. 볼(R. Ball)은 전원 공급 장치, 스위치 교차 결합, 스위치 및 지연선 스토리지를 위한 MOSFET 전력 장치 외에 CMOS(상보 MOS) 메모리 셀을 사용하는 디지털 스토리지 시스템을 제안했다. 1968년 페어차일드에서 페데리코 파진이 실리콘 게이트 MOS 집적 회로(MOS IC) 기술을 개발하여 MOS 메모리 칩 생산이 가능해졌다. NMOS 메모리는 1970년대 초 IBM에 의해 상용화되었다. MOS 메모리는 1970년대 초 자기 코어 메모리를 제치고 지배적인 메모리 기술이 되었다.
휘발성 랜덤 액세스 메모리(RAM)의 두 가지 주요 유형은 정적 램(SRAM)과 동적 램(DRAM)이다. 바이폴라 SRAM은 1963년 페어차일드 반도체의 로버트 노먼(Robert Norman)이 발명했으며, 이어서 1964년 페어차일드의 존 슈미트(John Schmidt)가 MOS SRAM을 개발했다. SRAM은 자기코어 메모리의 대안이 되었지만, 데이터의 각 비트당 6개의 트랜지스터가 필요하다. SRAM의 상업적 사용은 1965년 IBM이 시스템/360 모델 95용 SP95 SRAM 칩을 출시하면서 시작되었다.
도시바는 1965년 Toscal BC-1411 전자 계산기에 바이폴라 DRAM 메모리 셀을 도입했다. 바이폴라 DRAM은 성능이 향상되었지만 당시 지배적이던 자기코어 메모리의 저렴한 가격과 경쟁할 수 없었다. MOS 기술은 현대 DRAM의 기반이다. 1966년 IBM 토마스 J. 왓슨 연구 센터의 로버트 H. 데나드는 MOS 메모리 연구에 몰두하고 있었다. MOS 기술의 특성을 조사하던 중 그는 커패시터를 만들 수 있고, MOS 커패시터에 전하 또는 무전하를 저장하여 비트의 1과 0을 나타낼 수 있으며, MOS 트랜지스터가 커패시터에 전하를 쓰는 것을 제어할 수 있음을 발견했다. 이는 그가 단일 트랜지스터 DRAM 메모리 셀을 개발하게 된 계기가 되었다. 1967년 데나드는 MOS 기술 기반의 단일 트랜지스터 DRAM 메모리 셀에 대한 특허를 출원했다. 이는 1970년 10월 최초의 상업용 DRAM IC 칩인 인텔 1103으로 이어졌다. SDRAM(SDRAM)은 1992년 삼성 KM48SL2000 칩으로 처음 출시되었다.
메모리라는 용어는 또한 현대의 플래시 메모리를 포함한 고정 기억 장치(ROM)와 같은 비휘발성 메모리를 지칭하는 데도 자주 사용된다. PROM은 1956년 아메리칸 보쉬 아르마 코퍼레이션(American Bosch Arma Corporation)의 아르마 디비전(Arma Division)에서 근무하던 웬 칭 차우가 발명했다. 1967년 벨 연구소의 다원 강(Dawon Kahng)과 사이먼 시제는 MOS 반도체 소자의 플로팅 게이트가 재프로그래밍 가능한 ROM의 셀로 사용될 수 있다고 제안했으며, 이는 1971년 인텔의 도브 프로만이 EPROM(지우기 가능한 PROM)을 발명하게 된 계기가 되었다. EEPROM(전기적으로 지울 수 있는 PROM)은 1972년 전기기술연구소의 야스오 타루이(Yasuo Tarui), 유타카 하야시(Yutaka Hayashi), 키요코 나가(Kiyoko Naga)가 개발했다. 플래시 메모리는 1980년대 초 도시바의 마스오카 후지오가 발명했다. 마스오카와 동료들은 1984년 NOR 플래시의 발명을 발표했고, 이어서 1987년 낸드 플래시를 발표했다. 도시바는 1987년 낸드 플래시 메모리를 상용화했다.
기술 개발과 규모의 경제는 이른바 (VLM) 컴퓨터를 가능하게 했다.
휘발성 범주.
휘발성 메모리.
휘발성 메모리는 저장된 정보를 유지하기 위해 전원이 필요한 컴퓨터 메모리이다. 대부분의 현대 반도체 휘발성 메모리는 정적 램(SRAM) 또는 동적 램(DRAM)이다. DRAM은 데스크톱 시스템 메모리에 주로 사용된다. SRAM은 CPU 캐시에 사용된다. SRAM은 적은 메모리를 필요로 하는 소형 임베디드 시스템에서도 찾아볼 수 있다.
SRAM은 전원이 연결되어 있는 한 내용을 유지하며 더 간단한 인터페이스를 사용할 수 있지만, 일반적으로 비트당 6개의 트랜지스터를 사용한다. 동적 RAM은 인터페이스 및 제어가 더 복잡하며, 내용을 잃지 않기 위해 정기적인 새로고침 주기가 필요하지만, 비트당 하나의 트랜지스터와 하나의 커패시터만 사용하므로 훨씬 더 높은 밀도와 훨씬 저렴한 비트당 비용을 달성할 수 있다.
비휘발성 메모리.
비휘발성 메모리는 전원이 공급되지 않을 때에도 저장된 정보를 유지할 수 있다. 비휘발성 메모리의 예로는 고정 기억 장치, 플래시 메모리, 대부분의 자기 컴퓨터 저장 장치 유형(예: 하드 디스크 드라이브, 플로피 디스크 및 자기 테이프), 광 디스크, 그리고 자기 드럼, 천공 테이프 및 천공 카드와 같은 초기 컴퓨터 저장 방법이 있다.
개발 중인 비휘발성 메모리 기술에는 FeRAM, 프로그래머블 금속화 셀, 스핀 토크 전이 자기 저항 메모리, SONOS, RRAM, 레이스트랙 메모리, 나노 램, 3D XPoint 및 밀리피드 메모리가 있다.
준휘발성 메모리.
세 번째 메모리 범주는 준휘발성이다. 이 용어는 전원이 제거된 후 제한된 비휘발성 지속 시간을 가지지만 데이터는 궁극적으로 손실되는 메모리를 설명하는 데 사용된다. 준휘발성 메모리를 사용할 때의 일반적인 목표는 휘발성 메모리와 관련된 높은 성능과 내구성을 제공하면서 비휘발성 메모리의 일부 이점을 제공하는 것이다.
예를 들어, 일부 비휘발성 메모리 유형은 쓰기 시 마모를 겪는다. 마모된 셀은 휘발성이 증가하지만 다른 기능은 계속 작동한다. 따라서 자주 쓰이는 데이터 위치는 마모된 회로를 사용하도록 지시할 수 있다. 위치가 알려진 유지 시간 내에 업데이트되는 한 데이터는 유효하게 유지된다. 업데이트 없이 일정 기간이 지나면 값은 더 긴 유지 시간을 가진 덜 마모된 회로로 복사된다. 마모된 영역에 먼저 쓰면 마모되지 않은 회로의 마모를 피하면서 높은 쓰기 속도를 허용한다.
두 번째 예로, STT-RAM은 큰 셀을 구축하여 비휘발성으로 만들 수 있지만, 그렇게 하면 비트당 비용과 전력 요구 사항이 증가하고 쓰기 속도가 감소한다. 작은 셀을 사용하면 비용, 전력 및 속도가 향상되지만 준휘발성 동작이 발생한다. 일부 응용 프로그램에서는 증가된 휘발성을 관리하여 비휘발성 메모리의 많은 이점을 제공할 수 있다. 예를 들어, 전원을 제거하지만 데이터 손실 전에 깨어나도록 강제하거나, 읽기 전용 데이터를 캐시하고 전원 차단 시간이 비휘발성 임계값을 초과하면 캐시된 데이터를 폐기하는 방식으로 말이다.
준휘발성이라는 용어는 다른 메모리 유형으로 구성된 준휘발성 동작을 설명하는 데도 사용된다. 예를 들어, 동일한 마이크로칩에 SRAM과 비휘발성 메모리를 결합한 nvSRAM은 외부 신호가 휘발성 메모리에서 비휘발성 메모리로 데이터를 복사하지만, 복사가 발생하기 전에 전원이 제거되면 데이터가 손실된다. 또 다른 예는 배터리 백업 RAM으로, 외부 전원 손실 시 메모리 장치에 전원을 공급하기 위해 외부 전지를 사용한다. 전원이 장기간 꺼지면 배터리가 방전되어 데이터가 손실될 수 있다.
메모리를 적절하게 관리하는 것은 컴퓨터 시스템이 제대로 작동하는 데 필수적이다. 현대의 운영체제는 메모리를 적절하게 관리하기 위한 복잡한 시스템을 가지고 있다. 그렇게 하지 않으면 버그나 느린 성능으로 이어질 수 있다.
메모리의 부적절한 관리는 다음과 같은 유형을 포함한 버그 및 보안 취약성의 일반적인 원인이다.
가상 메모리는 운영체제가 일반적으로 많은 최신 중앙 처리 장치의 일부인 메모리 관리 장치의 도움을 받아 물리 메모리를 관리하는 시스템이다. 이를 통해 여러 유형의 메모리를 사용할 수 있다. 예를 들어, 일부 데이터는 RAM에 저장될 수 있고 다른 데이터는 하드 디스크 드라이브(예: 스와프 파일)에 저장되어 캐시 계층 구조의 확장으로 기능한다. 이는 여러 가지 이점을 제공한다. 컴퓨터 프로그래머는 더 이상 데이터가 물리적으로 저장되는 위치나 사용자 컴퓨터에 충분한 메모리가 있을지 걱정할 필요가 없다. 운영체제는 활발하게 사용되는 데이터를 하드 디스크보다 훨씬 빠른 RAM에 배치할 것이다. RAM 용량이 모든 현재 프로그램을 실행하기에 충분하지 않으면 컴퓨터가 작업을 수행하는 데 걸리는 시간보다 RAM에서 디스크로 데이터를 이동하고 다시 이동하는 데 더 많은 시간을 소비하는 상황이 발생할 수 있다. 이를 스레싱이라고 한다.
보호된 메모리.
보호된 메모리는 각 프로그램에 사용할 메모리 영역이 주어지고 해당 범위를 벗어나는 것이 방지되는 시스템이다. 운영체제가 프로그램이 자신의 것이 아닌 메모리를 변경하려고 시도했음을 감지하면 프로그램은 종료된다(또는 다른 방식으로 제한되거나 리디렉션된다). 이렇게 하면 문제가 있는 프로그램만 충돌하고 다른 프로그램은 오작동(우발적이든 의도적이든)의 영향을 받지 않는다. 보호된 메모리를 사용하면 컴퓨터 시스템의 신뢰성과 보안이 크게 향상된다.
보호된 메모리가 없으면 한 프로그램의 버그가 다른 프로그램에서 사용하는 메모리를 변경할 수 있다. 이로 인해 해당 다른 프로그램이 손상된 메모리로 실행되어 예측할 수 없는 결과가 발생한다. 운영체제의 메모리가 손상되면 전체 컴퓨터 시스템이 충돌하여 재부팅해야 할 수도 있다. 때로는 프로그램이 의도적으로 다른 프로그램에서 사용하는 메모리를 변경하기도 한다. 이는 바이러스 및 악성코드가 컴퓨터를 장악하기 위해 수행한다. 또한 중단점이나 후크를 삽입하기 위해 다른 프로그램을 수정하려는 의도적인 프로그램(예: 디버거)에 의해 무해하게 사용될 수도 있다.
컴퓨터 구조에서 8비트 정수, 메모리 주소, 다른 데이터 장치들은 8 비트 너비의 영역을 갖는다. 또, 8비트 CPU, ALU 구조는 이러한 크기의 레지스터, 주소 버스, 데이터 버스에 기반을 두고 있다.
8비트는 또한 중앙 처리 장치의 버스(BUS)가 8비트 단위로 자료를 전송하는 컴퓨터 세대를 가리키기도 하며 이를 8비트 컴퓨터라고도 부른다. 좁은 의미에서는 IBM-PC이전의 컴퓨터를 대강 이르는 말이다.
초대칭(超對稱, , 약자 SUSY)은 보손과 페르미온 기본 입자를 연관짓는 대칭이다. 초대칭에 따르면, (초대칭 깨짐을 무시하면)모든 입자는 스핀이 ½만큼 다르다는 것 말고는 동일한 성질(전하, 질량 등 양자수)을 지닌 하나 이상의 입자를 가진다(이러한 입자를 초대칭쌍이라 한다). 초대칭은 이론적으로 여러 가지 장점을 지니며, 또한 간접적인 실험적 증거가 있으나, 아직 직접적으로 실험적으로 검증되지 않았으며, 아직 아무 초대칭쌍도 발견되지 않았다.
도입 목적.
계층 문제.
표준 모형에서는 기본 입자에 질량을 부여하기 위하여 힉스 메커니즘으로 전약력 대칭을 깬다. 그러나 실험적으로 관측된 전약력 대칭 깨짐 눈금 (다시 말해, 힉스 보손의 질량)은 플랑크 눈금이나 대통일 눈금 등의 눈금보다 현저히 작다. 재규격화군 이론에 따라, 이론적으로 힉스 보손과 같은 스칼라 입자는 2승적으로 대통일 눈금이나 플랑크 눈금에 따라 보정된다. 따라서, 힉스 보손이 (상대적으로) 가벼운 이유를 설명하기 힘들다. 초대칭을 도입하면, 힉스 보손의 질량에서 보손에 의한 양의 보정과 페르미온에 의한 음의 보정이 서로 상쇄하여, 2승적인 보정이 사라지고, 계층 문제가 해결된다.
굳이 계층 문제 말고도, 초대칭은 대체로 이론의 재규격화적 보정을 억제한다. 따라서 여러 종류의 비재규격화 정리 (nonrenormalization theorem)을 증명할 수 있다.
최소 초대칭 표준 모형 등의 모형은 계층 문제를 초대칭을 써서 해결하기 위하여 만들어졌다. 그러나 갈린 초대칭 (split SUSY) 따위의 모형은 계층 문제를 해결하려고 하지 않고, 대신 인간 중심 원리를 쓴다.
기존의 양자장론은 우주 상수의 크기를 설명하지 못한다. 양자장론에서는 진공요동에 의하여 약 플랑크 눈금 (또는 대통일 눈금) 정도의 진공에너지 (우주 상수)가 존재한다. 그러나 실제 관측된 우주 상수는 이론값보다 현저히 작다. 질량 눈금으로 비교하면
즉 약 30승의 차이가 난다. 초대칭적 양자장론의 경우, 초대칭이 깨지지 않는 한 진공에너지는 정확히 0이다. 이는 보손에 의한 양의 진공에너지와 페르미온에 의한 음의 진공에너지가 서로 상쇄하기 때문이다. 낮은 에너지에서는 초대칭이 깨지므로, 진공 에너지는 대략 초대칭 깨짐 눈금 (약 1 TeV) 정도일 것이라고 예측할 수 있다. 이를 관측값과 비교하면 다음과 같다.
따라서 원래 30승의 차이가 15승으로 줄어든 것을 알 수 있다. 즉 초대칭을 도입하면 우주 상수 문제가 호전하나, 완전히 풀리지 않는다.
대통일 이론.
표준 모형의 세 게이지 결합상수는 높은 에너지에서는 서로 유사한 값을 지니게 된다. 이는 대통일 이론의 존재의 증거로 여겨진다. 그러나 표준 모형에 따라 계산하면, 이들 상수의 값은 현재의 실험적 측정 오차 이상으로 빗나간다. 대신 초대칭을 도입한 최소 초대칭 표준 모형에서는 세 결합상수가 측정 오차 안으로 통일된다. 따라서 초대칭은 대통일 이론을 수월하게 한다.
암흑 물질.
관측에 따라, 관측 가능한 우주의 질량의 상당량은 일반적인 방법으로 검출되지 않는 암흑 물질이라는 사실이 밝혀졌다. 최소 초대칭 표준 모형과 같이 R반전성을 도입하면, 가장 가벼운 초대칭 입자(, 약자 LSP)는 안정하고, (대부분의 모형에서는) 일반적 물질과 잘 상호작용하지 않는다. 따라서 초대칭과 R반전성은 좋은 암흑 물질 후보를 제공한다.
끈 이론.
초대칭을 포함하지 않는 끈 이론 (보손 끈 이론)은 타키온을 포함하여, 이론적으로 모순된다. 또한 보손 끈 이론은 페르미온을 포함할 수 없다. 초대칭을 끈 이론에 도입하면 이러한 문제를 해결하여, 일관적이고 페르미온을 포함하는 이론을 만들 수 있다. 이를 초끈 이론이라고 한다.
현대물리학의 이론은 대개 여러 종의 대칭을 따른다. 따라서 이론이 따를 수 있는 모든 가능한 대칭을 분류하여, 가능한 물리 이론을 찾을 수 있다. 특수상대론 이래, 물리 이론은 로런츠 대칭을 따른다. 따라서 자연스럽게 로런츠 대칭의 자명하지 않은 (로런츠 대칭과 가환하지 않는) 확장을 찾게 된다. (로런츠 대칭의 자명한 확장은 여럿이 있고, 대개 게이지 대칭이라 불린다.) 하크-워푸샨스키-조니우스 정리에 따라, 2차원 이상의 시공에서 초대칭은 (꽤 일반적인 조건 아래) 푸앵카레 군의 유일하게 자명하지 않은 확장이다.
콜먼-맨듈라 정리에 따라, 보손적인 대칭 (보손을 보손으로 보내는 대칭, 또는 그 보존량이 텐서인 대칭)은 오직 4차원 운동량 벡터와 4차원 각운동량 텐서밖에 없다. 따라서 새로운 대칭은 (손지기) 스피너를 따라야만 한다. (이러한 대칭을 페르미온 대칭이라고 부른다.) 만약 스핀이 formula_3인 스피너 대칭이 있다면, 두 대칭을 곱해 스핀 formula_4인 텐서를 만들 수 있게 된다. 따라서 스핀 3/2나 5/2 등을 가진 대칭은 (스핀이 3이나 5인 자명하지 않은 텐서 대칭이 없으므로) 불가능하고, 유일하게 스핀 ½만이 가능하다. 이것이 초대칭이다.
스피너로서, 초대칭 생성원 formula_5은 (왼손) 스피너 지표 formula_6를 가진다. 그 켤레인 formula_7는 오른손 스피너 지표 formula_8를 따른다. 따라서 페르미온 상태와 보손 상태에 다음과 같이 작용한다.
여기서 formula_11는 파울리 행렬, formula_12는 운동량 연산자이며, formula_13는 formula_14의 에르미트 켤레이다. (파울리 행렬은 오른손과 왼손 스피너 지표 둘 다 지니므로 이와 같은 식이 가능하다.) 따라서 초대칭 전하 formula_14를 운동량 formula_16의 제곱근의 일종으로 볼 수 있다.
1966년에 일본의 미야자와 히로나리()가 강입자 물리학에서 중입자와 중간자를 연관짓는 대칭을 제안하였지만, 큰 관심을 받지 못했다. 이후 1970년대 초에 들어, 끈 이론과 일반적 양자장론을 연구하던 여러 학자들이 독립적으로 초대칭을 재발견하기 시작하였다. 끈 이론에서는, 1971년에 프랑스의 장루프 제르베()와 일본의 사키타 분지(), 같은 해에 프랑스의 피에르 라몽 이 끈 이론에서 초대칭이 필요하다는 사실을 유추하였다. 양자장론에서는, 1971년에 러시아(당시 소련)의 유리 골판트()와 예브게니 리흐트만(), 1972년에 러시아(당시 소련)의 드미트리 볼코프()와 우크라이나의 블라디미르 아쿨로프() 가 각각 초대칭에 관련된 논문을 출판하였다. 그러나 서방의 학계에서 가장 잘 알려지게 된 논문은 1974년에 오스트리아의 율리우스 베스와 이탈리아의 브루노 추미노가 쓴 것이었다. 이는 이후 베스-추미노 모형으로 알려지게 된다.
기억 장치(記憶裝置, computer data storage)는 컴퓨터에서 데이터(자료)를 일시적으로, 또는 영구히 보존하는 장치를 말한다. 비슷한 말로 저장 장치라고도 하는데 이때는 대체로 비휘발성의 기억 장치를 의미한다. 컴퓨터의 기억 장치는 주기억 장치와 보조 기억장치로 나눌 수 있다. 메모리(memory)는 종종 '기억 장치'라는 용어와 혼용되기도 하지만, 대체로는 주기억장치를 말하며 특히 램을 가리키는 경우가 많다.
기억 장치의 계층.
오프라인 기억 장치.
보조 기억 장치.
롤러코스터(, ) 또는 제스코스터는 급커브, 가파른 경사, 급격한 하강을 하도록 설계된 레일 위를 열차로 달린 놀이기구의 일종이다. 리프트가 열차를 끌고 올라가 정상에서 위치에너지로 레일을 완주하도록 하는 형식이다. 360도로 도는 구간에선 구심력과 원심력이 작용해 승객이 밖으로 튀어나가지 않는다. 열차는 일반적으로 위가 뚫린 개방형이다. 놀이기구는 종종 전 세계 유원지와 테마파크에서 발견된다. 라머커스 아드나 톰슨(LaMarcus Adna Thompson)은 코니 아일랜드에서 1년 전에 개장한 스위치 백 철도와 관련하여 1885년에 롤러코스터 설계에 대한 최초의 공식 특허 중 하나를 획득했다. 셔틀 롤러코스터가 보여준 것처럼 코스터 디자인의 트랙은 반드시 완전한 회로일 필요는 없다. 거의 대부분의 롤러코스터엔 승객이 앉아서 안전바로 고정되는 여러 대의 차량이 있다. 함께 연결된 두 대 이상의 차량을 열차라고 한다. 와일드 마우스 롤러코스터와 같은 일부 롤러코스터는 단일 차량으로 운행된다. 많은 롤러코스터가 키 일부 제한을 둬, 키가 작은 사람은 타지 못 하도록 하고 있다. 또한 나이 일부 제한도 둬서 일정 나이에 도달한 노약자도 타지 못하게 하고 있으며, 음주자, 임산부, 심장병 환자 등의 경우에도 탑승을 일부 제한하고 있다. 어지럼증이 많은 사람이 롤러코스터를 탈 경우 구토 증상을 일으킬 수 있다.
1973년 5월 5일에 대한민국에서 처음 생긴 롤러코스터의 이름을 따 모든 롤러코스터를 청룡열차(靑龍列車)라고 부르기도 한다. 특히 대한민국이 1988년 서울 하계 올림픽 개최에 성공하고, 기념의 의미로 많은 가게, 상품 등이 이름에 88을 붙이던 일이 유행했는데, 서울 대공원이 롤러코스터 이름을 88열차로 개명하면서 그 이름을 따 모든 롤러코스터를 팔팔열차(88열차, 八八列車)라고 부르기도 하고 패밀리코스타라고 부르기도 한다.
17세기에 러시아 상트페테르부르크 근처에 가장 오래된 롤러코스터가 건설됐고, 라마커스 애드나 톰슨이 1885년 1월 20일에 롤러코스터에 대한 특허권을 인정받았다.
철재 롤러코스터의 경우는 단단한 트랙 덕분에 부드러운 운행과 다양한 트랙을 만들 수 있다는 것이 장점이고 목재 롤러코스터는 조금 험한 코스터이지만 그 덕분에 철재 롤러코스터와는 또 다른 재미를 느낄 수 있다. 목재 롤러코스터는 보통 긴 활공시간을 통해 재미를 느끼게 한다. 또한, 두 재질을 모두 사용한 하이브리드 롤러코스터도 있다. 보통 RMC(Rocky Mountain Construction) 사의 모델이 많다. (예시: six flags magic mountain의 twisted colossus, Cedar Point의 Steel Vengeance)
높이에 따른 분류.
높이에 따른 롤러코스터의 이름은 일부 놀이공원과 롤러코스터 설계자들이 사용한다. 몇몇 롤러코스터 팬들 사이에서는 쓰이지만, 국제적으로는 공식 명칭으로 인정받지 않는다. 그러므로 이 문서에 나오지 않는 다른 이름도 쓰일 수 있다.
표트르 1세(, 1672년 6월 9일 ~ 1725년 2월 8일)는 러시아 제국 로마노프 왕조의 황제(재위: 1682년 ~ 1725년)이다. 그는 서구화 정책과 영토 확장으로 러시아 차르국을 발전시켰다. 별명은 대제()이며 임페라토르를 칭하면서 러시아 제국을 출범시켰다.
정치적 야인시대.
1672년 표트르는 알렉세이 미하일로비치 차르와 그의 두 번째 황후인 나탈리야 키릴로브나 나리시키나 사이에서 알렉세이의 셋째 아들로 태어났다. 그는 어린 시절에 아버지를 여의고, 이복형인 표도르 3세가 일찍 죽자 정신지체 장애인인 둘째 형 이반 5세 대신 귀족과 러시아 혁명 전까지 러시아 정치와 사회에 영향력을 끼치던 동방 정교회의 지지를 얻어 차르에 올랐으나, 이복누이 소피야 공주가 주동한 쿠데타로 표트르를 지지한 귀족들이 숙청된 탓에 실권을 잃고 소년기와 청년기를 크렘린 밖에 있는 외인촌에서 지내야 했다. 그래서 화려한 의식이나 불합리한 전통을 싫어했고 실리적이며 과학적인 것들에 관심을 기울였다. 뿐만 아니라 외인촌 생활은 영국, 네덜란드 등 서유럽 선진국가들에서 온 기술자들과 접촉하면서 최첨단기술을 배울 수 있는 기회를 만들어 주었다.
12살 때에는 석공술과 목수일을 배우는 데 많은 시간을 보내기도 했다. 때문에 젊은 나이에 말에 편자를 박는 일, 대포를 주조하는 일 등 벌써 십여가지 이상의 전문적이고 특수한 기술을 많이 보유할 수 있게 되었다. 이렇게 여러 방면에 관심을 쏟으며 생활하던 그는 1689년 러시아 대귀족의 딸인 예브도키야 로푸히나와 결혼했다. 이때부터 러시아 전통에 따라 성년의 시기를 맞이했으나 국사에는 참여하지 않았다. 소년병들과 군인놀이를 하거나 기계를 관찰하는 일이 생활의 전부였다.
전제 군주가 되다.
그러던 중 1689년 러시아 차르국은 흑해 진출로를 확보하기 위해 오스만 제국과의 전쟁을 시작했으나 패배했고, 이를 계기로 귀족층이 소피야 정권에 대한 지지를 철회하는 것을 기회로 자신을 따르는 소년병들을 이끌고 쿠데타를 일으켜 소피야를 정교회 수녀원에 유배보내고 국사를 장악하게 된다. 1695년 오스만 제국과 재개된 아조프 전쟁을 계기로 표트르는 실전에 참여하게 되었다. 그는 러시아군이 전쟁 초기에 돈 강 하구의 오스만군 요새 아조프를 포위할 때 포병의 신분으로 참여했다. 이 전쟁에서 아조프 포위 작전은 3개월이나 계속되었지만 쉽사리 요새를 공략할 수가 없었다. 오스만 제국은 당시 함대를 이용하여 탄약이나 식량 공급은 물론 보충 병력까지도 바다를 통해 지원했기 때문이었다. 그러므로 함대를 갖고있지 않은 러시아 차르국으로서는 이를 저지하기가 어려웠다. 그러나 어린 시절부터 바다를 가까이 해왔고 특히 백해에 있을 때 영국이나 네덜란드의 선장들로부터 항해술 및 선박에 관한 제반 지식을 습득했던 표트르는 이러한 난국의 타개책으로 함대 건설을 생각하게 되었다. 그는 우선 함대 건설 기지를 위한 적정 장소를 물색했다. 그 결과 보로네시가 선정되었고, 구체적 세부 계획이 완성되자마자 바로 기지 건설에 착수했다. 그는 빠른 속도로 함선을 건조하면서 한편으로는 해군을 조직하기 위해 수천명의 젊은이들을 강제로 끌어들여 훈련에 총력을 기울였다. 그리고 1696년 봄 해군을 편성해 다시 아조프를 공략해 쉽게 함락시킬 수 있었다. 이렇게 오스만 제국과의 전쟁은 일단락되었고 이 전쟁으로 표트르는 유럽 여러 나라에 널리 알려지게 되었다. 같은 해 표트르의 형 이반 5세가 죽었다. 이 때부터 표트르는 러시아 차르국의 유일한 전제군주가 되었다.
통치와 개혁.
서유럽의 기술공부.
표트르는 오스만 제국의 압력에 맞서 좀 더 강력하게 대처할 수 있는 토대를 마련하고 외국과의 동맹을 계획했다. 이 계획을 성사시키기 위해 서유럽 여러 나라에 사절단을 파견했고, 이때부터 서유럽의 기술도 배워올 수 있도록 사절단에 젊은 귀족들을 포함시켰다. 표트르 자신도 표트르 미하일로프라는 가명을 쓴 채 이 사절단에 합류하여 행동을 같이했다. 표트르는 프로이센에 가서 포병 부사관으로 가장하여 프로이센군 고위 지휘관에게 대포 조작 기술을 익혔다. 그리고 네덜란드로 가서는 목수 신분으로 선박 건조 기술을 익혔으며 영국에 가서는 수학과 기하학을 친히 배웠다. 그는 곧 여러 분야에 걸쳐 지식을 쌓게 되었고 경우에 따라서는 실제 그 일에 종사하는 전문가보다 더 뛰어나기까지 했다. 또한 관심의 폭을 넓혀 해부학과 응용과학에까지 손을 뻗쳤다.
서유럽화 정책.
그는 아직까지 몽골 제국의 잔재가 강하게 남아 있던 러시아를 서유럽화하는 것을 중히 여겼는데, 서유럽보다 발전이 늦은 러시아를 근대화하기 위한 것이었다. 표트르는 서유럽 여행에서 돌아오자마자 여성에게는 러시아 전통의상인 긴 치마를 서유럽식으로 짧게 자르라고 했고, 무도회에 나와 술을 마시게 했다. 동양과 청나라의 영향으로 긴 수염을 기르는 사람에게는 수염세를 매겼을 정도였다. 또한 무질서하고 비능률적인 러시아의 전체적인 행정기구를 그 기능상 좀 더 효율적인 임무 수행이 가능하도록 개혁하기 위해 유럽의 여러 제도를 면밀히 조사하도록 한 뒤, 프로이센을 모델로 삼아 상설 행정 기구(12행정원, 군무성, 해군성 등)를 만들고 관리들의 관등을 정한 관등표를 제정했으며, 성문법전을 만들었다. 또한 서구의 발달된 학문을 러시아에 소개하고 번잡하던 키릴 문자를 간소하게 개혁해 문자를 쉽게 익힐 수 있게 하는 한편, 학술원을 세워 학문을 장려했다. 또한 젊은이들은 유럽으로 유학 보내서 서유럽의 학문을 익히게 했고, 유럽인을 초빙하여 유럽의 문화와 기술의 도입에 힘썼다.
스웨덴과의 대결.
바다로의 교역로를 열기 위해 발트해로의 진출이 필요했던 표트르는 1700년 스웨덴의 칼 12세에 대항해 덴마크, 폴란드가 맺은 동맹에 참가하여 스웨덴과 대북방전쟁에 돌입했다. 전쟁 초기에는 전사왕(戰士王)으로 자칭할 정도로 군사적인 재능이 뛰어난 칼 12세의 스웨덴 군에게 크게 패했으나(1700년 나르바 전투), 표트르는 포기하지 않고 군을 재정비하여 다시 스웨덴에 도전, 1709년 폴타바에서 칼 12세가 친히 지휘하던 스웨덴 군에게 결정적인 패배를 안겼다(폴타바 전투). 스웨덴으로의 퇴로가 끊긴 칼 12세는 남쪽 오스만 제국으로 도주하여 오스만 제국과 동맹을 맺었고, 이에 따라 1710년 오스만 제국은 러시아 차르국에 선전포고를 했다. 표트르는 1711년 오스만 제국의 도전에 맞서기 위하여 남쪽으로 병력을 이동시켰다. 이때 표트르는 스웨덴과의 전쟁에서 승리한 기분에 몹시 들떠 자신을 과대 평가하고 있었다. 그는 오스만 제국의 속국인 왈라키아(루마니아), 세르비아, 몰다비아 등이 자신을 지원해줄 것으로 믿었으나, 그가 병력을 이끌고 다뉴브강에 도착했을 때 누구도 지원 병력을 보내주지 않았다. 마침내 프루트 강변에서 오스만군에게 포위되자 그는 희생을 줄이기 위해 항복하는 대가로 아조프와 흑해 함대를 넘겨주었다. 망명 중이던 스웨덴의 칼 12세도 무사히 고국으로 돌아갈 수 있었다.
그러나 칼 12세는 미련을 버리지 못하고 피해가 늘어남에도 불구하고 전쟁을 10여년이나 계속했다. 본국으로 돌아온 표트르는 새 수도 상트페테르부르크와 근처의 요새들, 그리고 크론슈타트의 조선소에 강력하고 현대적인 대규모의 해군을 조직할 것을 명령했다. 표트르가 새로이 구축한 해군은 1719년 당시 ‘해상의 왕자’라고 불리던 영국 두려워할 정도였다. 표트르는 이 함대로 항코 해전(1714년)에서 스웨덴 함대를 격파한 뒤 곧바로 육군을 동원해 핀란드를 강타했고, 여세를 몰아 스웨덴 본국으로 진군해 들어갔다. 숙적 칼 12세도 1718년 후사가 없는 상태에서 전사했고, 스웨덴 왕위를 물려받은 칼 12세의 처남 프레드리크 1세는 러시아에 강화를 요청해 1721년에 대북방전쟁은 러시아의 승리로 일단락되었다. 스웨덴을 정복한 결과 고대 노브고로드 공화국의 영토를 회복했고 발트 해 연안에서는 강대국으로서의 자리를 굳혔다. 그리고 이것을 발판으로 유럽 여러 나라와의 관계를 더욱 공고히 할 수 있게 되었다. 뿐만 아니라 이 때부터 러시아 차르국은 러시아 제국으로 선포되었다. 표트르에게는 임페라토르(황제)라는 칭호가 붙여지게 되었다.
토목 공사와 철권 통치.
만년에 표트르는 새 수도 상트페테르부르크의 건설에 몰두하였다. 상트페테르부르크는 북방 전쟁의 결과로 획득한 발트해의 바닷가 불모지에 1703년부터 건설되기 시작했다. 바닷가의 황량한 불모지에 건설되는 도시라 건설이 어려웠으나, 표트르는 옛 수도 모스크바를 벗어나 어느 나라에도 뒤지지 않는 화려한 수도를 건설하기를 원하여 많은 인명과 물자의 손실을 감수하면서 수도 건설을 진행했다.
토목 공사에 지친 민중들의 마음이 사나워져서 반란이 일어나자, 표트르는 비밀경찰을 통해 많은 반대자들을 처형했다. 반란에 가담한 자들 중에는 표트르 황제의 외아들 알렉세이 페트로비치 황태자도 포함되어 있었다. 알렉세이 페트로비치 황태자는 아버지 표트르 황제가 러시아의 정신을 서유럽에 팔아넘긴다고 생각해 암살하려다 발각되자 빈을 거쳐 나폴리로 망명했다. 하지만 표트르가 보낸 사신의 거짓말에 속아 귀국하여, 재판을 받고 황태자직을 박탈당했으며 1718년 고문 후유증으로 옥중에서 죽었다.
권력 승계.
제위는 알렉세이의 아들 표트르(뒷날의 표트르 2세)가 상속받아야 했으나, 그가 너무 어리다는 이유로 표트르는 두 번째 황후 예카테리나를 제위 계승자로 책봉했다. 그러나 이는 여성의 제위 계승권을 부인하는 러시아 전통에도 맞지 않았고, 예카테리나 황후의 혈통(발트해 지방의 독일계 평민)도 문제가 되었으나 표트르는 강권으로 이를 밀어붙였다. 그러던 중 1724년 12월, 상트페테르부르크 건설 현장을 배를 타고 순시하던 표트르는 한 병사가 물에 빠진 것을 보고 그를 구하려고 친히 물에 뛰어들었다가 폐렴에 걸린 것이 원인이 되어 다음해 2월 8일 사망했다. 황후 예카테리나가 제위를 계승하여 예카테리나 1세로 즉위했다.