컴퓨터의 구조와 동작원리

컴퓨터(Computer) -- Compute(계산)을 목적으로 하는 기계장치

 

1. 컴퓨터 사용 용도의 변화

1) 군사목적 : 최초의 컴퓨터. 수학적 계산에 주로 활용

2) IBM(International Business Machine) : 비지니스 영역으로 확장

3) PC(Personal Computer):  Microsoft와 Apple은 컴퓨터를 개인이 사용하는 용로인 PC로 발전시킴

4) 모바일(Mobile) : 2000년대 후반에 들어서는 애플과 구글의 스마트폰을 통해 이동하면서도 사용할 수 있는 환경까지 확대

5) 웨어러블 디바이스(Wearable device)  : 현재는 일반 가전제품은 물론 인공지능 스피커 및 시계에 기계장치에 컴퓨터가 내장되는(Embedded) 형태가 됨.

 

2. 컴퓨터 구조

컴퓨터의 구성요소는 기계적 요소인 하드웨어(Hardware)와 프로그램 요소인 소프트웨어(Software)로 구분합니다.

 

스마트폰, 태블릿, 게임기, 노트북 등은 모두 일종의 컴퓨터입니다. 기기들의 형태는 달라도 기본적인 하드웨어 구성은 같습니다.

컴퓨터의 구성요소

1) CPU (Central Processing Unit)

중앙처리장치. 사람의 두뇌 역할.

컴퓨터 성능의 중요한 요소이며 Intel core i5, i7 같은 제품명들이 CPU입니다. 대형 컴퓨터일수록 고성능 CPU가 사용되며 경우에 따라 여러개의 CPU를 하나의 컴퓨터에 내장하기도 합니다. 

스마트폰과 같은 모바일 기기에서는 CPU 이외에 다른 구성요소들을 포함한 하나의 칩에 구성한 AP(Application Processor)라는 용어를 사용합니다.

 

2) RAM (Random Access Memory)

램이라고 하며, 메모리/기억장치 라고도 합니다.

CPU의 연산결과를 저장하고 처리할 수 있는 공간으로 프로그램 실행 시 프로그램들이 메모리에 얽혀져 동작하게 됩니다. 당연히 메모리 용량이 클수록 여러 프로그램을 실행할 수 있고 높은 성능을 보장할 수 있습니다. 

램은 전원이 꺼질 경우 내용이 지워지기 때문에 영구적으로 저장해야하는 데이터는 HDD라는 디스크 장치에 저장하게 됩니다.

 

3) HDD(Hard Disk Drive)

하드디스크라고 하며, 영구적으로 데이터를 저장하기 위한 저장장치 입니다. 

컴퓨터에서 실행하는 프로그램 및 워드, 파워포인트 등과 같은 데이터 파일, mp3, avi 등 파일의 형태로 데이터를 저장하고 관리할 수 있습니다. 최근에는 메모리 기반의 HDD인 SSD(Solid State Disk)의 가격이 저렴해지고 많이 보급되고 있습니다.

 

4)  메인보드(Main Board)

메인보드는 컴퓨터의 하드웨어 모듈들이 통합되어 구성된 형태를 말합니다. 

CPU, RAM, HDD 등이 메인보드에 장착되는 형태로 부품의 교체와 확장이 가능한 구조입니다. (전체 또는 일부 교체가능) 최근 소형화된 노트북, 스마트폰, 태블릿 등은 워낙 작은 부품들이 결합되어 있어 문제 발생 시 개별 부품의 교체가 불가능해 보드를 통채로 교체해야 하는 경우가 많습니다.

 

5) GPU(Graphical Processing Unit)

컴퓨터에서 그래픽 처리를 전문으로 다루는 하드웨어입니다. 기존에는 단순히 그래픽 카드라고 해서 2D, 3D 화면을 처리하는 정도에서 활용되었으나, 최근에는 GPU의 성능이 고도화되어 머신러닝이나 인공지능 등 보다 빠른 계산처리가 필요한 경우 CPU를 보조해 사용하게 되었습니다. 특히 VR, AR, 고해상도 동영상 처리 등 시각적인 요소가 중요해 지면서 GPU가 빠른 속도로 발전하고 있습니다.