[하드웨어] CPU란?

 모든 컴퓨터(노트북 포함)나 스마트폰은 CPU를 탑재하고 있습니다. 

그래서 우리는 매번 컴퓨터와 스마트폰을 구매할 때 CPU의 사양에 대해 접하게 됩니다.

보통 많은 사람들이 제조사에서 탑재해준 CPU를 그냥 사용하지만 때로는 다른 차이는 없고 CPU 클럭만 0.2~0.4 차이가 

나는데 금액은 엄청나게 차이가 나 우리를 혼란스럽게 하기도 합니다. 그렇기 때문에 나의 필요성에 맞게 제품을 구입하고 

선택하기 위해서라도 CPU란 무엇인지 알고 있어야 겠네요 :)

1.CPU란?

 CPU란 Central Processing Unit 의 줄임말로 한글로 하면 중앙 처리 장치라고 합니다. 흔히 사람의 뇌에 비유하며 

컴퓨터의 다른 부품들과 신호를 주고 받으면서 시스템 전체를 제어하는 역할을 합니다. 

여기까지는 누구나 한번쯤 들어봤을 설명이죠 :) 

쉽게 설명하자면 CPU는 사용자와 소통하는 역할을 합니다. 사람들이 서로 소통 하기 위해서는 언어가 필요 하듯이 

컴퓨터도 소통하기 위해서는 언어가 필요합니다. 그리고 컴퓨터가 사용하는 언어는 영화 매트릭스에서 많이 나오는 0 과 1로 이루어진 이진수 입니다. 

컴퓨터는 기본적으로 input & output 구조로 대화합니다. 먼저 말을 걸어주어야 대답을 해주는 친구죠. 

그런데 우리는 CPU에게 이진수로 직접 말을 걸 수 없기 때문에 중간에 매개체가 필요합니다. 바로 키보드와 마우스죠.

예를들어 아래의 그림과 같이 사용자가 키보드나 마우스를 통해 대화(input)를 걸면 우리가 건넨 말은 이진수로 변환되어 CPU에 전달되고, CPU는 input에 맞는 대답(output)을 사용자가 이해할 수 있는 표현으로 다시 변환하여 모니터 등을 통해 

보여주는 것입니다.

2. CPU 성능

 

 이제 CPU가 무슨 역할을 하는지 알았으니 CPU를 고르기 위한 기본적인 CPU 성능 정보에 대해서 알아보겠습니다.

CPU를 구입하려고 성능표를 보면 아래와 같은 설명을 볼 수 있습니다. 

출처 ) 다나와 인텔 코어 i7-8세대 8700K 커피레이크 제품 

우리가 CPU의 사양을 보거나 CPU를 선택할 때 접하는 정보를 바탕으로 CPU의 성능에 대해서 알아보겠습니다.

•  코어 : 코어(core)는 말그대로 CPU의 핵심으로 이진수 연산 역할을 합니다. 실질적인 소통처리를 하는 친구네요! 코어는 개수에 따라 크게 싱글코어와 멀티코어로 구분됩니다. 싱글코어는 CPU안에 코어가 한 개 있다는 의미고 멀티코어는  코어가 여러개라는 의미 입니다. 멀티코어는 듀얼(2개) 코어, 쿼드(4개) 코어, 핵사(6개) 코어, 옥타(8개) 코어 등 개수에 따라 나뉘어 집니다. 코어가 많다는 건 차들이 지나갈 수 있는 터널을 많이 뚫어 놓았다고 생각하시면 됩니다. (쓰레드를 설명하기 위해 차선보다는 터널이라고 비유 하겠습니다.) 터널이 한 개 일 때 보다 두 개 일 때 더 많은 차들이 지나갈 수 있듯이 코어가 더 많을 수록 컴퓨터의 처리속도가 더 빠릅니다.

•  클럭 : 클럭(Clock) 은 CPU의 초당 명령어를 처리할 수 있는 속도를 의미합니다. 단위는 GHz (기가 헤르츠)를 사용하며      1 GHz 는 1 초당 10억 번의 명령어를 처리하는 것을 의미합니다. 비유하자면 차선에서 차들이 낼 수 있는 제한속도와 같은 개념이라고 생각하시면 됩니다. 제한 속도가 높을 수록 차들이 빨리 지나 갈 것이고, 마찬가지로 클럭이 높을수록 더 많은 일들을 처리할 수 있습니다. 위에 CPU 성능 표에서 보면 동작 속도가 클럭을 의미 합니다.

 ※ 터보부스트 속도라는 것도 있는데 이는 오버클럭 이라는 개념으로 순간적으로 CPU가 자신의 클럭속도를 끌어올리는 것을 의미합니다. 

예를들면 도로에서 제한속도를 넘기면 단속에 걸리는데 +5 정도는 봐주듯이 CPU도 필요할 때만 잠깐 속도를 

끌어 올리는 것입니다. 그리고 차들이 속도를 높일 수록 도로와의 마찰에 의해 더 뜨거운 열이 발생 하듯이 클럭이 높을 수록 CPU의 발열과 

전력소비가 높습니다.  

노트북의 경우 발열은 노트북의 수명과 전력소비는 베터리 사용시간과 직결되는 문제이기 때문에 참고하시면 좋으실 것 같습니다 

•  쓰레드 : 쓰레드 (Thread)와 코어의 개념에 대해 혼동하시는 분이 많습니다. 쉽게 설명 하자면 쓰레드는 코어의
  멀티테스킹 능력이라고 볼 수 있습니다. 일반적으로 코어 한 개당 스레드가 두 개씩이고, 위에서 CPU 성능 그림을 보면
  핵사(6개)코어이기 때문에 6x2 해서 쓰레드가 12가 됩니다. 단순하게 보면 우리가 흔히 노래를 들으며 공부를 하듯이 (?) 코어도 동시에 두 개씩 작업을 할 수 있다는 것입니다.
  코어와 쓰레드 설명에서 혼동을 피하기 위해 위에서 코어는 터널이라고 비유를 했고, 쓰레드는 한 터널(코어) 당 차선을
  나누어 차가 2대 씩 지나갈 수 있도록 한 것이라고 생각하시면 됩니다. 이론적으로 보면  코어 개수가 늘어난 것과 똑같은 것으로 보이지만 실직적으로는 코어의 일처리 효율을 높인수준으로 코어 개수가 늘어난 만큼의 속도 향상을 보이지는 않습니다. 

•  L3 캐시 메모리 : L3 캐시 메모리에서 L은 Level을 의마힙니다. L3가 있으니 당연히 L1, L2 도 있습니다. 캐시메모리는 CPU 내에서 빠르게 일을 처리하려고 자체적으로 필요한 내용들을 기억하는 역할을 합니다. 예를들어 CPU에게 사용자가 대화를 걸어 자신의 집 주소를 알려달라고 질문을 합니다.  그러면 CPU는 RAM이라는 주소록을 꺼내 주소를 찾은 뒤
  알려줄 수도 있습니다. 그런데 사용자의 집 주소는 자주 사용되거나 빨리 처리 해줘야 해서 매번 RAM이라는 주소록을
  꺼내서 찾은 뒤 말해주면 늦고 귀찮습니다. 그래서 CPU는 그냥 사용자의 집 주소를 외워 사용자가 물어보면 바로바로
  답을 해줍니다.  이렇듯 CPU는 RAM이라는 메모리에 접근하여 일을 처리하면 속도가 느리기 때문에 일처리 속도를
  올리기 위해 자체적으로 기억할 수 있는 캐시 메모리를 사용합니다. 캐시 메모리가 클수록 CPU가 자체적으로 많은 내용을 기억할 수 있고 속도도 더 빠르게 됩니다.  물론 가격도 같이 올라갑니다 :)
  하지만 코어나 클럭에 비해 체감 속도에 미치는 영향은 작습니다.

• 연산체계 : CPU의 연산쳬계는 32비트와 64비트로 이루어져 있고, CPU의 연산 능력을 의미합니다. CPU가 사용하는 언어가 이진수이기 때문에 연산쳬계가 32비트면 2의 32제곱까지, 연산체계가 64비트면 2의 64제곱까지 연산할 수 있습니다. 속도는 64비트가 더 빠르며, 사람으로 생각하자면 암산을 더 잘한다든가, 표현할 수 있는 단어나 문장이 더 많아서 빨리 대답할 수 있는 정도로 생각하시면 될 것 같습니다.