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CPU는 컴퓨터의 두뇌

명태랑의 공부하기/컴퓨터 공부하기 | 2012.06.10 21:25 | Posted by 명태랑 짜오기

- CPU란 무엇인가?

 

  CPU(Central Processing Unit)는 중앙처리장치라고 하는데 컴퓨터를 구성하는 부품 중 가장 핵심적인 역할을 수행한다. CPU는 컴퓨터의 두뇌로서 마우스나 키보드를 통해 입력한 정보를 계산하고 분석해 그 결과를 모니터를 통해 보여준다. 물론 CPU가 사람의 두뇌처럼 스스로 판단하고 생각하는 기능은 없지만 CPU가 컴퓨터 안에서 하는 역할은 인체에서 두뇌가 하는 역할과 비슷하다고 할 수 있다.

 

1. PC 이름은 곧 CPU 이름

 

 

  펜티엄 4 PC는 펜티엄 4 CPU를 장착한 PC를 말한다. 장착된 CPU 이름이 PC이름이 될 만큼 CPUPC에서 가장 중요한 부품이다. 가장 대표적인 CPU 제조업체는 인텔과 AMD이다. 판매되는 PC 이름을 살펴보면 코어2듀오, 펜티엄 4, 애슬론 64, 펜티업 D, 애슬론 64 X2, 셀러론 D, 셈프론 등이 있다. 바로 요즘 판매되는 CPU 이름이다. 구분해 보면 64비트 지원 CPU와 듀얼코어 CPU, 일반 CPU, 보급형 CPU가 있다.

 

2. CPU는 트랜지스터의 집합체

 

  CPU와 램은 반도체라고도 한다. 반도체를 글자 그대로 해석하면 구리와 같은 도체, 즉 전류가 잘 흐르는 물질과 플라스틱으로 겉이 싸인 전선과 같은 절연체 사이의 중간쯤에 위치하는 물질을 말한다. 반도체는 기본적으로 전기를 끊었다 연결하는 ON/OFF 스위치의 기능을 가진 트랜지스터로 만들어진다.

 

  CPU 안에 숫자를 만드는 데 필요한 트랜지스터를 충분히 제공하기만 하면 ‘1(전류가 흐르는 상태)’‘0(전류가 흐르지 않는 상태)’만을 사용해 어떠한 숫자라도 만들고 계산할 수 있다. 따라서 트랜지스터가 많을수록 성능이 좋은 CPU라고 할 수 있다.

 

3. CPU 작동 클럭 결정하기

 

  CPU는 제조할 당시부터 작동 클럭을 결정해 놓고 만드는 것이 아니다. 도자기 인형 같은 공산품은 모양을 먼저 정한 다음 각기 다른 크기의 금형에서 생산하지만 CPU는 다르다. CPU 클럭은 제품이 완성된 다음에 한계 테스트를 거쳐 결정된다.

 

  예를 들어 만들어낸 CPU가 한계 테스트에서 1.6GHz의 속도를 냈다면 안정성 테스트를 한번 더 커쳐 가장 안정적으로 동작했던 1.0GHz를 그 CPU의 최종 클럭으로 결정한다. 만약 2.0GHz까지 견뎠다면 안정성을 고려해 1.8GHz를 최종 클럭으로 정한다. 따라서 같은 구조로 설계된 CPU라면 작동 클럭만 다를 뿐이지 나머지는 똑같은 제품이라고 보면 된다.

- PC 부품끼리 대화하는 통로를 확인하자 

  메인보드에 CPU와 램, 칩셋, 확장 슬롯 등을 연결하는 주요 데이터 전송 통로를 살펴보고 부품의 작동 속도는 칩셋에 의해 제어되는데 메인보드에 어떤 칩셋을 장착했는가에 따라 버스의 작동 속도가 변한다. 메인보드 칩셋에서 나온 일정한 클럭이 어떻게 다른 속도로 변해 전달되어 흐르는지도 알아보자. 

1. PC 부품끼리 대화하는 통로 5가지

  우리는 PC 부품끼리 대화하는 전송 통로의 작동 속도가 어느 정도인지 관심을 가져야 한다. 이들 속도를 알아야 전체적인 속도 조화가 어떻게 이루어지는 지 알 수 있기 때문이다. 우리가 관심을 가져야 할 버스는 모두 5개다.

시스템 버스 : CPU와 노스 브리지(MCH) 사이에서 데이터를 전송하는 통로다.

메모리 버스 : 노스 브리지(MCH)와 메모리 사이에서 데이터를 전송하는 통로다. 노스 브리지에 의해 메모리와 CPU 사이의 데이터 존송이 원활하게 이루어진다.

PCI 버스 : PCI 슬롯에 꽂힌 장치와 사우스 브리지(ICH) 사이에 데이터를 전송하는 통로다.

그래픽 버스 : 그래픽 카드를 위한 전용 슬롯에 꽂힌 장치와 노스 브리지(MCH) 사이의 데이터 전송 통로다.

노스 브리지-사우스 브리지 버스 : 노스 브리지(MCH)와 사우스 브리지(ICH) 사이의 데이터 전송 통로다.

  메인보드에 있는 5개의 버스는 서로 다른 속도로 작동한다. 이렇게 속도 차이가 나는 것을 중재하는 장치가 칩셋의 역할 가운데 하나다. 데이터나 명령어, 전원을 포함한 버스의 라인은 확장 슬롯까지 이어져 있다. 확장 슬롯의 크기와 모양은 사용하는 버스의 종류에 의해 결정된다.

2. 메인보드에 장착된 칩셋의 중요성

  메인보드에 연결된 부품이 제대로 동작을 하려면 부품들끼리 신호를 주고받는 타이밍이 정확하게 맞아야 한다. 이것은 야구 경기에서 투수와 포수의 사인이 정확하게 맞아야 공을 제대로 잡을 수 있는 것과 같은 원리다. 이런 클럭은 메인보드에 있는 클럭 발진기가 칩셋의 제어를 받아 만든다.

CPU : CPU는 메인보드 칩셋에서 나온 클럭을 스스로 끌어 올린다. 기본 클럭×외부 배수로 계산된다. 예를 들어 3.2GHz CPU의 경우 200MHz(칩셋에서 나온 기본 클릭)×16(내부 배수)=3,200MHz라는 공식이 완성된다.

그래픽 카드 전용 확장 슬롯, PCI 슬롯 : CPU와 메모리 클럭을 스스로 올릴 수 있는 능력이 있지만 그래픽 카드 전용 확장 슬롯과 PCI 슬롯은 클럭을 스스로 내릴 수 없어서 디바이더를 이용해 조절한다.

칩셋-CPU : 자체적으로 정해 놓은 클럭 속도란 것이 없고 최대 클럭 속도를 정하는 공식이 있다. 이 속도는 어떤 CPU를 사용하는지 메인보드에 어떤 칩셋을 사용했는지에 따라 달라진다.

노스 브리지 : 노스 브리지는 기본 클럭으로 작동하면서 클럭이 다른 CPU와 메모리가 원활하게 데이터를 주고받도록 완충 작용을 한다. 메인보드에 장착된 CPU와 메모리에 맞게 클럭 속도를 조절해 동작한다.

메모리 : DDR이나 DDR2 메모리는 기본 클럭을 2배로 올려 사용한다. PC3200(DDR 400)은 기본 클럭 200MHz를 두배로 올려 400MHz로 만든 것이다.

그래픽 카드 : 그래픽 카드는 메인보드나 그래픽 카드 확장 슬롯의 클럭 속도와는 따로 작동한다. 그래픽 카드 확장 슬롯의 작동 클럭인 133MHz를 그대로 사용했다가는 작동조차 안 될 수도 있다. 그래픽 카드에는 데이터를 처리하는 그래픽 프로세서와 데이터를 저장하는 메모리가 있기 때문에 이에 맞는 클럭 속도를 만들어 주어야 제 성능을 낸다. 그래픽 카드가 사용하는 클럭 속도는 그래픽 카드에 장착된 그래픽 프로세서에 따라 매번 달라진다.

  이와 같이 부품의 클럭 속도는 메인보드의 칩셋에 의해 결정된다. 따라서 CPU, 그래픽 카드, 메모리 같은 부품이 제 성능을 발휘하려면 메인보드의 칩셋이 이를 뒷받침해 주어야 한다.

  64비트 컴퓨터 시대를 열려면 새로운 64비트 방식으로 사고할 줄 아는 CPU, 이를 지원하는 몸통인 메인보드와 메모리, 보다 빠르게 진화한 하드디스크, 그리고 더 많은 전력을 안정적으로 공급해 줄 수 있는 파워 서플라이를 선택하면 된다. 물론 64비트 능력을 화면 가득히 보여 줄 그래픽 카드도 빼놓을 수 없다.

1. 듀얼 코어 CPU

  강력한 기능의 CPU 연산 코어가 2 들어 있다면 멀티태스킹 작업에서 탁월한 기능을 발휘한다. 동영상을 재생하면서 복잡한 3D 연산도 부드럽게 끊김 현상이 없이 작업하고 싶다면 듀얼 코어 CPU를 선택해야 한다.

2. LGA 775 소켓

  LGA 775에서는 핀이 CPU에서 메인보드로 옮겨왔다. CPU에 핀이 없어 소켓 위에 살짝 얹고 가이드로 흔들리지 않게 고정한다. CPU에 핀이 없어 왠지 소켓이 아닌 다른 명칭이 시용될 것 같다. 핀 수는 478개에서 775개로 늘어났다.

3. PCI 익스프레스 1x

  지금의 PCI 슬롯을 대체할 새로운 인터페이스로 주목받는 새로운 데이터 전송 통로. PCI 슬롯의 최대 전송 속도는 초당 133MB에 지나지 않지만 PCI 슬롯의 3분의 1길이인 PCI 익스프레스 1x은 초당 500MB의 속도를 자랑한다. 고속랜 카드나 최신 인터페이스 장치가 사용할 슬롯으로 자리 잡을 것이다.

4. 64비트 CPU 지원 칩셋

  AMD64비트 CPU인 애슬론 64는 듀얼 채널 구성으로 얻는 대역폭이 크지 않다. 덕분에 램을 용량이나 종류에 관계없이 마음대로 꽂을 수 있다는 것도 장점이다. 엔비디아의 엔포스 3 이상의 칩셋이라면 애술론 64와 궁합이 잘 맞는다. 인텔의 64비트 CPU라면 뛰어난 성능과 안정성에 최신 인터페이스까지 지원하는 고성능의 여러 칩셋을 만나볼 수 있다.

5. 24핀 메인보드 전원 커넥터

  소비 전력이 갑작스럽게 늘어난 펜티엄 4 CPU 때문에 넉넉한 전원을 공급해야 한다. 그래서 기존의 20핀에서 +3.3V, +5V, +12V 단자, 접지단자 이렇게 4개의 핀이 늘어난 24핀 전원 커넥터를 사용한다.

6. 시리얼 ATA 인터페이스

  NCQ 지원으로 보다 속도가 향상된 시리얼 ATA 300 인터페이스를 지원한다.

- 노트북 들여다 보기

  노트북은 일본 도시바사에서 개발한 무릎에 올려놓을 수 있는 작은 컴퓨터인 랩톱 컴퓨터대학 노트만큼 작다는 뜻으로 명명한 데서 유래했다. 데스크톱 PC의 본체에 비해 노트북의 크기는 얇고 작지만 성능은 데스크톱 PC에 버금간다. 노트북의 내부는 어떤지 살펴보자.

1. 메인보드

  일반 데스크톱 PC용 메인보드같은 역할을 하지만 크기는 절반도 채 안된다.

2. CPU

  노트북 전용 CPU는 일반 데스크톱 CPU보다 소비전력이 적고 크기도 더 작다. 노트북용 CPU2.9V 이하의 전력에서 동작해 노트북 사용 시간을 늘려 준다.

3. 메모리

  노트북용 메모리는 데스크톱 PC용 메모리보다 크기가 절반 이하로 작다. 작은 기판위에 대용량 메모리 칩 2~4를 담고 있다.

4. 하드디스크

  데스크톱용 하드디스크와 같은 역할을 하지만 크기는 1.8~2.5인치 사이고 두께도 9~19mm 가량으로 얇다. 한정된 공간에 들어가는 부품인 만큼 소음 발열 등도 데스크톱용보다 덜하다.

5. 무선 랜

  노트북용 무선 랜은 일반적으로 무선 랜의 표준 규격으로 사용되고 있는 802.11a/b/g를 지원한다. 3m 이내일 경우 최대 480Mbps 속도로 동작하고 6m 이내에서는 200Mpbs, 11m 이내에서는 110Mbps 의 전송 속도로 동작한다. 노트북에 무선 랜 기능은 필수다.

6. 포인팅 디바이스

  포인팅 디바이스는 마우스와 같은 역할을 한다. 터치 패드 형태로 제공되며 노트북 키보드 아래 네모난 공간을 배치한 형태다. 이 네모난 공간에서 손가락을 움직이면 커서가 움직이며 여기에서 손가락을 두 번 톡톡 누르면 마우스에서의 더블 클릭 효과를 얻을 수 있다. 마우스의 좌우 단추와 마찬가지로 두 개의 단추가 있다.

- 운영체제에 맞는 그래픽 카드 드라이버를 설치하면 최상의 모니터 화면을 즐길 수 있다.

  컴퓨터의 성능은 CPU, , 그래픽 카드가 좌우한다고 해도 과언이 아니다. 드라이버란 운영체제가 요청하는 대로 특정한 하드웨어를 제어하는 역할을 하는 프로그램으로 컴퓨터의 성능을 제대로 누리려면 운영체제에 맞는 그래픽 카드 드라이버가 제대로 설치되어야 한다. 그래픽 카드 드라이버 설치에 대해 알아보자

1. 운영체제에 맞는 그래픽 드라이버를 설치해야 하는 이유

  최근에는 그래픽 사용자 인터페이스 운영체제를 많이 이용하고 있는데 그래픽 환경의 운영체제는 도스처럼 단순히 글자를 이용하는 운영체제에 비해 수십 배의 데이터를 처리해야 하는 만큼 시스템 메모리를 많이 사용하게 된다.

  따라서 내개 맞는 그래픽 카드를 구입한 후 그래픽 카드 드라이버를 설치해 주어야 최상의 성능을 나타낼 수 있다. 유의할 것은 게임이나 동영상을 볼 때 중요한 역할을 하기 때문에 제대로 설정을 해주지 않으면 장시간의 작업시 눈이 아플 수 있고 3D게임 처리능력이 현저히 떨어질 수도 있다.

2. 그래픽 드라이버 설치 방법

 ① [내컴퓨터]에 마우스를 가져가서 마우스 오른쪽 버튼을 눌러 맨 아래 [속성]을 클릭하면 [시스템 등록 정보]라는 창이 뜨며 이중 상위 탭 중에서 하드웨어를 클릭한다. 그리고 바로 아래에 있는 [장치 관리자]를 선택하고 새로운 창이 뜨면 [디스플레이 어댑터]를 선택한다. 이때 새로운 목록이 생기는데 이것은 컴퓨터에 설치된 드라이버를 나타내는 것이다.

 ② 만약 이곳에 느낌표가 있다면 그것은 드라이버가 제대로 설치되지 않은 것을 뜻한다.

 ③ 제조회사(ATI) 홈페이지를 방문하여 최신 드라이버 업데이트 파일을 다운로드 받아 설치해야 제대로 된 그래픽 해상도를 지원할 수 있다.

 ④ 모델 중 라데온(radeon) 9200을 선택하고 다운로드 링크가 걸려있는 문구를 클릭한다.

 ⑤ 다운로드 확인 창이 뜨면 저장버튼을 클릭한다. 그러면 다운로드할 파일을 어떤 경로에 저장 시킬지를 묻는 창이 뜨는데 바탕화면에 저장한다.

 ⑥ 바탕화면에 다운로드된 소프트웨어를 더블클릭한다. 소프트웨어를 실행하시겠습니까? 라는 창이 뜨면 실행을 선택한다. 이번엔 install버튼을 선택한다. 드라이버가 설치되는 화면이 나오면 next버튼을 누른다. 사용권 계약서에 동의 후 빠른 설치 메뉴를 선택한다. .NET Framework를 확인 버튼을 눌러 설치한다. 설치 준비화면이 보여지며 설치 준비가 끝나면 설치를 진행한다. 설치준비가 완료되면 다음과 같은 창이 뜨는데 화면 중앙에서 아래에 있는 포인트를 선택하고 finish버튼을 클릭한다.


 ⑦ 드라이버 정보확인 : 처음과 같이 내컴퓨터에서 장치 관리자를 선택하면 radeon 9200이 설치된 것을 볼 수 있다. 새로 설치된 드라이버를 선택하여 마우스 오른쪽 버튼을 누른다. 속성을 클릭한다. 그러면 설치된 드라이버의 등록정보를 확인할 수 있다.

- 메모리를 업그레이드 하고, 하드디스크를 추가 장착하여 컴퓨터의 속도를 높이자 

  하드웨어란 눈에 보이고 만질 수 있는 컴퓨터의 본체와 각종 주변기기로서 컴퓨터 시스템의 성능을 결정하는 중요한 요소이다. 컴퓨터를 구성하는 기계장치로 사람의 육체에 비유할 수 있다. 하드웨어의 종류로는 CPU, 메모리(), 하드디스크, 메인보드가 있다. 컴퓨터가 처리하는 모든 작업은 CPU와 램을 통하여 처리되기 때문에 컴퓨터를 구입할 때 CPU와 램에 의해서 컴퓨터의 종류와 성능이 결정된다.

1. 메모리 업그레이드 하기

  윈도우는 하드디스크를 가상 메모리로 사용하지만 윈도우가 사용할 수 있는 실질적인 메모리가 부족해지면 윈도우에서 프로그램을 전환할 때 시간이 오래 걸린다. 이런 경우 실행중인 프로그램을 전환할 때 하드디스크가 동작하는지 확인해 볼 필요가 있다. 프로그램을 전환할 때 하드디스크가 사용되는 소리가 들리거나 하드디스크 LED에 동작 중이라는 불이 들어오면 메모리가 부족해 하드디스크에 있는 가상 메모리를 사용하는 것이다. 이런 경우가 잦으면 메모리 용량이 부족해서 생긴 병목현상이라고 보면 된다.

사용중인 메모리와 사용가능한 메모리 용량을 확인하는 방법

 ① 윈도우 XP에서 Ctrl+Alt+Del키를 선택한다.

 ② 윈도우 작업관리자 창에서 성능탭을 선택한다.

 ③ ‘PF(페이지 파일)사용과 실제 메모리 항목을 확인한다.

  ‘PF사용항목은 현재 사용 중인 가상 메모리 파일의 크기를 보여주는 것으로 하드디스크 용량이 얼마나 사용되고 있는지 알려주고 실제 메모리항목의 사용가능에 나타나는 용량은 사용하지 않는 메모리가 어느 정도 남아 있는지 보여준다.

 ④ 실제 메모리 항목과 상태표시줄에 보이는 할당 메모리를 확인한다.

할당 메모리는 2개가 나오는데 왼쪽에 있는 것이 현재 사용되고 있는 메모리 용량이다. 실제 메모리는 523,248KB이고 할당된 메모리는 1,057MB187MB이다. 그러면 현재 약 18% 정도의 메모리를 사용하고 있다. 메모리 사용량이 70~80%를 넘어간다면 해당 시스템의 메모리가 부족하다는 메시지가 뜬다.


메모리 업그레이드 하기

  요즘 CPU와 메모리의 대역폭을 맞추기 위해 듀얼채널(메모리 2개 설치)를 구성하는 시스템이 많아 졌는데 듀얼채널 구성시에는 동일한 메모리 용량 2개를 사용해야 한다. 예를 들어 128MB, 256MB, 512MB 등 동일한 DRAM 버스 대역폭을 가지고 있어야 한다. 모든 램을 구성하는 DRAM 칩의 메모리 버스폭이 16비트, 8비트 등으로 같아야 한다는 뜻이다. 같은 채널을 구성하는 모듈램 둘다 단면 램이거나 양면 램이어야 한다.

  듀얼채널을 사용하는 시스템이 아니라면 가능하면 메모리를 1개의 모듈램으로 구입하는 것이 좋다. 만일 메모리를 256MB로 구성하려면 126MB 2개 보다는 256MB 램 하나를 다는 것이 속도가 빠르다. 보통은 256MB 1개와 128MB 2개의 차이를 느끼기 어렵지만 덩치가 큰 데이터나 프로그램을 처리하는 작업에서는 속도 차이가 확실히 나타난다. 그리고 나중에 램을 추가로 업그레이드 할 때 여유 뱅크가 많아 업그레이드가 수월하다.

램 보관하는 방법

  우리 몸에는 약간의 전기가 흐르는데 이것이 램에는 치명적이다. 그래서 램을 보관할 때는 은박지로 싸서 정전기의 흐름을 막아야 한다.

2. 하드디스크 추가 장착

  하드디스크 공간이 부족할 경우 시스템의 속도저하 문제가 발생하는 만큼 하드디스크의 공간을 여유롭게 확보하는 것이 좋다. 우리가 사용하는 메인보드의 하드디스크 컨트롤러 인터페이스는 보통 2개의 커넥터를 가지고 있으며 한 커넥터에 2개씩 총 4개의 IDE 장치를 장착할 수 있다. 첫 번째 커넥터는 프라이머리 마스터와 프라이머리 슬레이브이며 두 번째 커넥터는 세컨더리 마스터와 세컨더리 스레이브이다. 보통 하나의 하드디스크와 하나의 CD-롬이 장착되었다면 프라이머리 마스터에 하드디스크를 장착하고 세컨더리 마스터에는 CD-롬 드라이브를 장착하여 사용하고 있다.


하드디스크 추가 장착 순서

 

컴퓨터 본체의 뚜껑을 열고 하드디스크와 CD-롬 드라이브의 연결 케이블을 모두 떼어낸다.

 ② 마스터, 슬레이브 점퍼를 설정해 컴퓨터에 장착한다. 하드디스크 윗면에 마스터와 슬레이브를 설정하는 방법이 나와 있다. 이를 참조해 각 하드디스크의 마스터와 슬레이브 점퍼를 설정한다. 우리는 여기서 하드디스크를 프라이머리로 설정하는 방법을 살펴본다.

 ③ 다음은 2개의 하드디스크를 케이블로 연결하는 방법이다. ID케이블의 파란색 부분은 메인보드와 연결되는 부분이며 가운데가 마스터, 뒤쪽은 슬레이브로 연결한다.

 ④ 이번에는 메인보드와 연결한다. 메인보드 ID커넥터의 색깔부분이 프라이머리, 흰색으로 표시된 부분이 세컨더리이다. 이전의 하드디스크는 인식 한계가 528MB였지만 BIOS에서 어드래스를 변경하는 기술이 개발되어 528MB의 한계를 극복했다. 최근에는 Ultra DMA 모드가 개발되어 하드디스크의 용량은 약 137GB까지 인식이 가능해졌다. DMA 모드는 주변장치와 메모리와의 데이터 전송이 CPU개입 DQJT이 이루어지는 방법으로 데이터를 고속으로 직접 처리하여 데이터 처리속도를 높이게 된다. 메인보드에서는 DMA 모드를 지원하는 IDE 커넥터를 색을 달리 표현하여 사용하고 있으며 케이블 또한 메인보드와 연결되는 부분이 색 표현이 달라 DMA 모드 지원여부를 확인할 수 있다.

 ⑤ 케이블에 연결된 하드디스크들과 메인보드를 연결한다.

 ⑥ 시모스 설정값에서 하드디스크 인식여부를 확인한다.

마스터와 슬레이브
  마스터는 보통 주인이란 뜻이고 슬레이브는 노예라는 뜻으로 쓰인다. 본체에 하드가 2개 설치되어 있을 경우 마스터를 먼저 읽고 그 다음에 슬레이브를 읽는다. 그러므로 부트용 하드(윈도우가 설치된 하드)를 마스터로 해야 한다. 그렇게 하지 않으면 부팅이 되지 않는다.