CPU 란 무엇이며 어떤 역할을합니까?

컴퓨터에서 가장 중요한 부분은 CPU (중앙 처리 장치)입니다. 기본 허브 (또는 "브레인")이며 프로그램, 운영 체제 또는 PC의 기타 구성 요소에서 오는 명령을 처리합니다.

1과 0,

더 강력한 CPU 덕분에 컴퓨터 화면에 이미지를 간신히 표시 할 수 없었던 것에서 Netflix, 화상 채팅, 스트리밍 및 점점 더 생생한 비디오 게임으로 뛰어 들었습니다.

CPU는 엔지니어링의 경이로움이지만 핵심은 여전히 ​​이진 신호 (1과 0)를 해석하는 기본 개념에 의존합니다. 차이점은 이제 최신 CPU는 펀치 카드를 읽거나 진공관 세트로 명령을 처리하는 대신 작은 트랜지스터를 사용하여 TikTok 비디오를 만들거나 스프레드 시트에 숫자를 입력한다는 것입니다.

CPU의 기본

CPU 제조는 복잡합니다. 중요한 점은 각 CPU에는 수십억 개의 미세한 트랜지스터를 수용하는 실리콘 (하나 또는 여러 개)이 있다는 것입니다.

앞에서 언급했듯이이 트랜지스터는 일련의 전기 신호 (전류 "on"및 전류 "off")를 사용하여 1과 0으로 구성된 기계 바이너리 코드를 나타냅니다. 이러한 트랜지스터가 너무 많기 때문에 CPU는 이전보다 더 빠른 속도로 점점 더 복잡한 작업을 수행 할 수 있습니다.

트랜지스터 수가 반드시 CPU가 더 빠르다는 것을 의미하지는 않습니다. 그러나 주머니에 넣은 휴대 전화가 우리가 처음 달에 갔을 때 지구 전체가 그랬던 것보다 훨씬 더 많은 컴퓨팅 성능을 갖는 근본적인 이유입니다.

CPU의 개념적 래더로 이동하기 전에 CPU가 "명령어 세트"라고하는 기계어 코드를 기반으로 명령을 수행하는 방법에 대해 이야기 해 보겠습니다. 다른 회사의 CPU는 다른 명령 세트를 가질 수 있지만 항상 그런 것은 아닙니다.

예를 들어 대부분의 Windows PC와 현재 Mac 프로세서는 Intel CPU이든 AMD CPU이든 상관없이 x86-64 명령어 세트를 사용합니다. 그러나 2020 년 말에 데뷔 한 Mac에는 다른 명령어 세트를 사용하는 ARM 기반 CPU가 있습니다. ARM 프로세서를 사용하는 소수의 Windows 10 PC도 있습니다.

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코어, 캐시 및 그래픽

이제 실리콘 자체를 살펴 보겠습니다. 위의 다이어그램은 Core i7-4770S 용 회사의 CPU 아키텍처에 대해 2014 년에 발표 된 Intel 백서에서 발췌 한 것입니다. 이것은 하나의 프로세서가 어떻게 생겼는지 보여주는 예일뿐입니다. 다른 프로세서는 레이아웃이 다릅니다.

이것이 4 코어 프로세서임을 알 수 있습니다. CPU에 단일 코어 만있는 경우가있었습니다. 이제 다중 코어가 있으므로 명령을 훨씬 빠르게 처리합니다. 코어는 또한 하이퍼 스레딩 또는 동시 멀티 스레딩 (SMT)이라는 것을 가질 수 있으며, 이로 인해 하나의 코어가 PC에 2 개처럼 보입니다. 이것은 여러분이 상상할 수 있듯이 처리 시간을 훨씬 더 빠르게하는 데 도움이됩니다.

이 다이어그램의 코어는 L3 캐시라는 것을 공유합니다. 이것은 CPU 내부의 온보드 메모리의 한 형태입니다. CPU는 또한 각 코어에 L1 및 L2 캐시와 저수준 메모리의 한 형태 인 레지스터를 포함합니다. 레지스터, 캐시 및 시스템 RAM의 차이점을 이해하려면 StackExchange에서이 답변을 확인하십시오.

위에 표시된 CPU에는 시스템 에이전트, 메모리 컨트롤러 및 CPU로 들어오고 나가는 정보를 관리하는 실리콘의 기타 부분도 포함됩니다.

마지막으로, 프로세서의 온보드 그래픽이 화면에 표시되는 모든 멋진 시각적 요소를 생성합니다. 모든 CPU에 자체 그래픽 기능이있는 것은 아닙니다. 예를 들어, AMD Zen 데스크탑 CPU는 화면에 모든 것을 표시하려면 개별 그래픽 카드가 필요합니다. 일부 Intel Core 데스크탑 CPU에는 온보드 그래픽도 포함되어 있지 않습니다.

마더 보드의 CPU

이제 CPU 내부에서 무슨 일이 일어나고 있는지 살펴 보았으므로 이제 CPU가 나머지 PC와 어떻게 통합되는지 살펴 보겠습니다. CPU는 PC 마더 보드의 소켓이라고하는 곳에 있습니다.

소켓에 장착되면 컴퓨터의 다른 부분이 "버스"라는 것을 통해 CPU에 연결할 수 있습니다. 예를 들어 RAM은 자체 버스를 통해 CPU에 연결되는 반면, 많은 PC 구성 요소는 "PCIe"라고하는 특정 유형의 버스를 사용합니다.

각 CPU에는 사용할 수있는 "PCIe 레인"세트가 있습니다. 예를 들어 AMD의 Zen 2 CPU에는 CPU에 직접 연결되는 24 개의 레인이 있습니다. 그런 다음 이러한 레인은 AMD의 지침에 따라 마더 보드 제조업체에 의해 분할됩니다.

예를 들어, 16 레인은 일반적으로 x16 그래픽 카드 슬롯에 사용됩니다. 그런 다음 M.2 SSD와 같은 빠른 저장 장치 1 개와 같은 4 개의 저장 레인이 있습니다. 또는 이러한 4 개의 차선을 분할 할 수도 있습니다. 2 개의 레인은 M.2 SSD에 사용할 수 있고 2 개는 하드 드라이브 또는 2.5 인치 SSD와 같은 느린 SATA 드라이브에 사용할 수 있습니다.

이는 20 개 레인이며 나머지 4 개는 마더 보드 용 통신 센터 및 트래픽 컨트롤러 인 칩셋 용으로 예약되어 있습니다. 그런 다음 칩셋에는 자체 버스 연결 세트가있어 PC에 더 많은 구성 요소를 추가 할 수 있습니다. 예상대로 고성능 구성 요소는 CPU에 더 직접적으로 연결됩니다.

보시다시피 CPU는 대부분의 명령 처리를 수행하며 때로는 그래픽도 작동합니다 (그것을 위해 구축 된 경우). 그러나 CPU가 명령을 처리하는 유일한 방법은 아닙니다. 그래픽 카드와 같은 다른 구성 요소에는 자체 온보드 처리 기능이 있습니다. GPU는 자체 처리 기능을 사용하여 CPU와 함께 작업하고 게임을 실행하거나 기타 그래픽 집약적 인 작업을 수행합니다.

가장 큰 차이점은 구성 요소 프로세서가 특정 작업을 염두에두고 구축된다는 것입니다. 그러나 CPU는 요청받은 모든 컴퓨팅 작업을 수행 할 수있는 범용 장치입니다. 그렇기 때문에 CPU가 PC 내부에서 최고를 차지하고 나머지 시스템은 CPU에 의존하여 작동합니다.