CPU?

컴퓨터의 구조

컴퓨터의 구조는 일반적으로 하드웨어와 소프트웨어로 나눌 수 있다.

 

• 하드웨어

컴퓨터의 물리적인 부품. 주요 구성 요소로는 CPU, 메모리(RAM, ROM), 저장 장치(HDD, SSD), 입출력 장치, 메인 보드, 전원 공급 장치(PSU) 등이 있다.

 

• 소프트웨어

컴퓨터에서 수행되는 프로그램이나 명령어의 집합으로, 하드웨어를 운영하고 관리하는 역할을 한다. 주요 구성 요소로는 운영 체제(OS), 응용 프로그램, 드라이버, 시스템 소프트웨어 등이 존재한다.

 

CPU (중앙처리장치 - Central Processing Unit)

 

CPU(중앙 처리 장치)는 컴퓨터의 두뇌로, 모든 연산과 명령을 처리하는 핵심 부품이다!

 

• 주요 기능

명령어 실행: 프로그램이 제공하는 명령어를 해석하고 실행한다. 명령어는 데이터 처리, 연산, 제어 흐름 등을 포함한다.

산술 및 논리 연산: 산술 연산(더하기, 빼기 등)과 논리 연산(AND, OR, NOT 등)을 수행하여 데이터를 처리한다.

제어: 다른 컴퓨터 부품과의 상호작용을 조정하며, 메모리와 저장 장치 간의 데이터 전송을 관리한다.

레지스터: CPU 내부에 있는 작은 고속 저장소로, 연산에 필요한 데이터와 주소를 임시로 저장한다.

클록 주파수: CPU의 처리 속도를 결정짓는 요소로, 보통 기가헤르츠(GHz) 단위로 표시된다. 높은 클록 속도는 더 빠른 연산을 의미하게 된다.

코어 수: 현대 CPU는 여러 개의 코어를 가질 수 있어, 동시에 여러 작업을 수행할 수 있다. 멀티코어 CPU는 멀티태스킹에 유리하다.

 

• 세부 장치

CPU는 여러 기능을 처리하기 위해 각각의 기능을 담당하는 세부 장치로 구성되어 있다.

 

산술/논리 연산 장치 (Arithmetic Logic Unit, ALU): 기본적인 산술 및 논리 연산을 담당하는 장치. ALU는 CPU의 계산 능력을 담당하는 핵심 부품으로, 쉽게 말해 CPU의 계산기라고 말할 수 있다.

제어 장치 (Control Unit, CU): CPU 내부의 모든 작업을 조정하고 제어한다. 명령어를 해석하고, 해당 명령어를 실행하기 위해 필요한 신호를 다른 장치에 전송한다. 프로그램 카운터를 통해 다음에 실행할 명령어의 주소를 관리하기도 한다. 요약하자면, 제어 장치는 모든 부품이 올바른 순서로 일하도록 지시하는 임무를 담당한다고 할 수 있다.

레지스터 (Register): CPU 내부의 소형 고속 메모리로, 연산에 필요한 데이터를 임시로 저장한다. 레지스터는 빠른 데이터 접근이 가능하여 CPU의 성능을 높이는 데 중요한 역할을 한다. 일반적으로 연산 결과를 저장하는 레지스터인 누산기(Accumulator), 배열이나 데이터 구조를 탐색하는 데 사용하는 인덱스 레지스터, 메모리 주소를 저장하여 데이터 접근에 사용하는 주소 레지스터 등이 존재한다.

캐시 메모리: CPU와 RAM 사이에 위치하여 자주 사용하는 데이터를 저장함으로써 데이터 접근 속도를 높인다. L1, L2, L3 캐시로 구분되며, L1이 가장 빠르지만 용량이 작고, L3는 상대적으로 느리지만 용량이 크다.

버스 (Bus): CPU 내부 및 다른 컴퓨터 부품 간의 데이터 전송을 위한 통로로써, 메모리 주소를 전송하는 주소 버스, 실제 데이터를 전송하는 데이터 버스, 데이터 전송을 조정할 신호를 전달하는 제어 버스 등으로 나뉜다.

클록: CPU의 동작 속도를 결정하는 신호로, 모든 작업이 클록 신호에 맞춰 동기화된다. 클록 주파수가 높을수록 CPU의 처리 속도가 빨라진다.