[CS] CPU 와 마이크로 프로세서

컴퓨터를 이루는 부품은 어떤 것이 있을까, 중앙처리장치, 주기억장치, 입/출력 장치, 등등 여러가지가 있다. 그 가운데서 중앙처리장치는 어떤 부품일까.

 

CPU(Central Processing Unit) 이름을 직역하면 중앙처리장치이다. 컴퓨터를 구동하는 데에 있어서 가장 중요한 부품이고 사람에게 있어선 뇌와 마찬가지의 역할을 한다.

 

 

CPU의 역할은 무엇일까.

 

가장 기본적인 역할은 연산, 계산 작업이다. 사용자로부터 입력 받은 명령어를 해석하고 연산한 후 그 결과를 출력하는 역할을 담당한다. 

 

이 CPU는 비단 컴퓨터에만 들어가는 부품이 아니라 전자레인지, 스마트폰, 에어컨, 밥솥 등 전자기기에 모두 들어가는 부품이다.

 

CPU에 내장된 코어란 처리회로의 핵심 부품으로 과거에는 단일 코어를 사용하는 CPU를 사용했지만 기술의 발달로 듀얼, 쿼드, 헥사 등 여러 개의 코어가 들어가는 다중 코어를 사용하는 CPU가 개발되었다.

 

CPU는 종류마다 연산 속도가 다르다. 이를 클럭(GHz)라는 단위로 표시하는데 클럭은 CPU 또는 디지털회로가 일정한 속도로 작동하기 위해 일정한 간격으로 전기적 신호를 받아야 하는데 이 특정한 신호를 가리키는 말이다. 한 마디로 클럭 수가 높을 수록 처리 속도가 빠른 고성능의 CPU라고 할 수 있다.

 

 

 

CPU vs GPU

 

간혹 CPU와 GPU를 헷갈려 하는 사람들이 있다. CPU는 운영체제가 실행되기 위한 필수적인 부품이다. 처리된 결과를 모니터에 비추기 위해선 그래픽 처리가 필요하다. 때문에 CPU는 GPU의 기능을 수행할 수 있다.

 

하지만 3D 그래픽이 나오게 되고, 그래픽 처리에 들어가는 메모리가 겉잡을 수 없이 커지게 되자 CPU 만으로는 처리가 어렵게 되었다. 때문에 컴퓨터에 새롭게 부품을 장착하게 되는데 이것이 바로 외장 그래픽, GPU이다.

 

GPU는 오로지 그래픽 처리만을 위한 처리장치이며 때문에 기본적으로 CPU와 비슷한 구조이다. 하지만 CPU 처럼 어려운 연산이 아닌 단순히 그래픽을 구현하는 연산을 처리하는 것이기 때문에 고성능의 코어를 요구하지 않는다. 수많은 저성능의 코어가 병렬적으로 연결되어 작업을 처리한다. 이를 병렬 처리방식이라고 한다.

 

 

 

마이크로 프로세서

 

마이크로 프로세서는 앞서 설명한 CPU와 다른 것들을 포함하는 개념이다. 작은 처리 장치라는 의미로 제어를 위한 여러 회로들이 한 개의 IC 칩에 집적되어 있는 구조의 소형 CPU라고 한다.

 

CPU가 컴퓨터 전체 시스템의 위치와 입장에서 나온 말이라면 마이크로 프로세서는 동작 방식에서 나온 말로 사실상 같은 의미이다.

 

마이크로 프로세서는 제어장치, 레지스터, ALU 등의 기본 구성을 가진다.

 

제어장치(명령어 해석 및 실행) : 마이크로코드의 실행에 의해 메모리의 기계어 코드를 읽고, 어떤 기능인지를 결정한 다음 해당 기능을 실현한다.

 

레지스터 : 범용, 특수 레지스터로 나뉘며 범용 레지스터는 데이터 처리를 위해 데이터를 저장하며, 특수 레지스터는 특수한 목적을 위해 설정된 레지스터로 기능이 결정되어 있다.

 

종류로는 SP, PC, 인덱스 레지스터, FLAG, 인터럽트 제어, 상태 저장, CPU 제어, 기타를 저장하는 레지스터로 나뉜다.

 

정수형 산술 논리 장치(ALU) : 수학연산, 논리연산, 쉬프트 등의 수학적 연산을 담당한다. 여기서 쉬프트 연산이란 레지스터의 값을 왼쪽 혹은 오른쪽으로 이동 시키는 연산을 의미한다.