CPU 알아보기, CPU란 무엇인가?

사람에게 두뇌는 모든 것을 통제하고 제어하는 역할을 한다. 생각을 하며 감정을 느끼며 어떤 행동을 할 것인가 명령을 내리며 통제를 한다.

CPU는 PC에서 인간의 두뇌역할을 한다. CPU도 인간의 두뇌와 마찬가지로 행동을 제어하고 통제한다. 기억하는 건 하드디스크나 메모리 같은 저장매체에 하지만 저장을 하게 명령을 내리는 건 CPU가 지시하는 것이다. PC에서 두뇌 역할을 하는 CPU에 대해 좀 더 알아보자

CPU는 무엇?

마이크로프로세서의 용도는 집안에서 사용하는 간단한 전자제품에서 부터 컴퓨터 제품까지 매우 다양하다. 마이크로프로세서는 전기신호를 이용해서 데이터를 교환하고 제어하고 명령한다.

일반적인 마이크로프로세서보다 강력한 기능을 갖도록 만든 것이 바로 컴퓨터에서 사용하는 CPU(중앙 처리 장치, Central processing unit) 이다.
그래서 CPU를 한 줄로 표현해본다면 “연산을 위해 만들어진 수많은 트랜지스터의 집합체”라고 정의를 내릴 수 있다.

CPU는 PC의 여러 장치들의 연산과 제어를 관장하기 때문에 CPU의 성능이 PC의 속도와 성능을 결정하는 것이다.

그래서 PC를 구매하거나 선택할 때 첫 번째 고려해야 하는 것 중 하나가 CPU 인 것은 틀림없다. CPU는 메인보드, 메모리 심지어는 하드디스크와 같은 저장매체까지 영향을 미칠 수 있다는 것을 항상 명심해야 한다.

Intel? AMD?

일반적인 데스크톱 PC나 노트북을 구입할 기회가 있다면 가장 먼저 접하게 되는 것이 인텔사와 AMD사 의 CPU제품 중 하나를 고르는 것이다.

이중 인텔은 CPU의 원조라는 이미지를 가지고 CPU 시장에서 항상 높은 점유율을 가졌다. 반면에 AMD는 경쟁사인 인텔과 비교해서 약간의 저렴한 점을 내세웠고 인텔과는 다른 기술과 모델명을 사용하면서 후발주자로 CPU 시장에서 인텔과 경쟁을 벌이고 있다.두 회사는 어떤 차이가 있고 어떤 제품이 있는 것일까?

인텔 CPU

데스크톱
-인텔? 코어™2 익스트림 프로세서익스트림이라는 단어를 붙인 것처럼 인텔? 코어™2 익스트림 프로세서는 고성능과 높은 기술력을 상징한다.

가장 최신 프로세서인 QX9770의 경우 12MB의 L2캐시, FSB 1600MHz으로 최상의 성능을 내며  최신 온라인 게임과 다양한 멀티미디어 응용 프로그램에 무리 없는 진행이 가능한 환경을 제공한다.X6800의 경우만 듀얼코어를 사용했으며 나머지는 모두 쿼드코어를 사용한다.

인텔? 코어™2 쿼드 프로세서

4개의 코어를 활용해 빨라진 속도, 새로운 기능으로 디지털 미디어, 콘텐츠 제작 소프트웨어를 실행하는데 필요한 충분한 성능을 가졌다. 쿼드 공정으로 넘어가면서 신기술과 신소재로 발열은 줄이면서 성능을 높였다. Q9550의 경우 12MB의 L2 캐시와 FSB 1333MHz를 가지고 있다.

인텔? 코어™2 듀오 프로세서

본격적으로 한 CPU에 코어 2개가 사용되는 프로세서로서 1 CPU 1 코어의 개념을 넘어선 프로세서이다. 엔터테인먼트를 즐기면서 대용량 파일을 빠르게 로딩하고 여러 애플리케이션들을 동시에 실행해도 속도가 느려지지 않는다는 것을 강조하는 광고 문구처럼 멀티태스킹에 강하다. E8500의 경우 FSB 1333MHz, L2캐시는6M이다.

인텔? 펜티엄? 프로세서

한동안 인텔의 주력제품이였던 펜티엄. 인텔 펜티엄 듀얼코어 프로세서 에디션, 인텔 펜티엄 D 프로세서 등의 제품이 있고 인텔? 펜티엄? 듀얼 코어 프로세서의 경우 실제로 코어가 2개 들어가기도 했었다. E2200의 경우 FSB 800MHz, L2캐시는 1M이다.

인텔? 셀러론? 프로세서 

FSB와 L2 캐시를 줄여서 저렴하게 만들은 프로세서이다. 연산이 많이 필요한 3D게임  용도 사용이 아닌 이메일, 인터넷 등의 사무적인 기능을 하는 PC의 CPU로서 활용 가치가 높다. 펜티엄, 코어2 등의 프로세서와 비교해서는 저렴한 가격 이지만 E1200의 경우 코어가 2개이며 FSB 800MHz, L2 캐시는 512KB를 가지고 있다.

* 프로세서 번호: CPU의 성능에 따라 나눈 번호이다. 익스트림의 경우 QXㅇㅇㅇ, X ㅇㅇㅇㅇ로 ,쿼드의 경우 Qㅇㅇㅇㅇ 로 분류되고 AMD의 경우 네자리 숫자 형태로 프로세서 번호가 분류된다.

노트북 CPU

인텔 코어2 익스트림 모바일 프로세서

인텔? 코어™2 익스트림 모바일 프로세서는 모바일 게임과 멀티미디어에 강력하고 완벽하게 구현할 수 있도록 고 사양에 초점을 두었다. 현재 많이 상품화 되지는 않았으나 QX9300의 경우 노트북CPU임에도 쿼드코어를 가지고 있고 FSB 1066MHz, 12MB의 L2 캐시를 가지고 있다.

인텔 코어2 듀오 모바일 프로세서

코어가 두 개인 만큼 노트북으로도  여러 애플리케이션들을 동시에 실행해도 속도가 느려지지 않으므로 멀티태스킹에 강하다. T9500의 경우 FSB는 800MHz, L2캐시는 6MB 이다.

센트리노는 CPU?

노트북의 프로세서는 코어2듀오라고 또 센트리노 프로세서라고도 불리던데 뭘 말하는걸까?센트리노라는것은 CPU자체를 의미하는 것이 아니다.

프로세서, 칩셋 그리고 통합형 무선인터넷과 베터리 수명을 위한 절전기능 등을 통틀어 지칭하는 것이다.이것이 노트북의 모델명처럼 불리기도 하는데 ‘펜린’, ‘메롬’ 이라는 것이 센트리노 개발 플랫폼 이름이다.

회사마다도 차별화된 기술이기 때문에 인텔은 센트리노, AMD는 퓨마 등으로 각 회사마다 지칭하고 개별적으로 기술 개발한다.

페넘

“네이티브 쿼드코어“라고 소개할 만큼 경쟁사 인텔과는 차별화하여 적은전력소비와 내장 메모리 컨트롤 기능을 가지고 있다. 서버에서나 사용되는 것으로 인식되었던 L3 공유캐시를 가지고 있는 것도 특징이다. 디지털 미디어, 3D작업 등에 환경을 무리 없이 진행할수 있게 지원한다.

또 다른 페넘의 특징은 쿼드코어 즉 코어가 4개인 쿼드와 코어가 2개인 듀얼에 중간 형태로 코어가 3개인 톨리만을 출시한 것이다.톨리만이 시장에 나온 순서도 코어 4개인 페넘 이후 나온 것으로 듀얼보다 성능은 좋으면서 쿼드보다는 가격이 저렴하다.

쿼드인 9950의 경우 L2캐시가 512KB x 4이며 FSB가 2000MHz이고 톨리만 8750의 경우 L2캐시가 512KB x 3이며 FSB가 1800MHz 이다. 또한 두제품 모두 L3 캐시가 존재한다.

애슬론64

애슬론은 싱글코어와 듀얼코어 타입의 모델이 있는 CPU이다. 저 전력과 저 소음에 많은 공을 들였고 애슬론 64x2의 경우는 듀얼코어로 인텔에서 코어가 2개인 제품과 마찬가지로 한 번에 여러 가지 작업을 하는 멀티테스팅에 강점을 가지고 있다.
싱글코어인 3500은 FSB가 1000MHz, L2 캐시가 512KB이며 듀얼코어인 6400+의 경우 FSB가 1000MHz, L2 캐시가 1MB x 2 이다.

셈프론 프로세서

고사양을 필요하지 않는 유저에게 적합한 CPU이다. 때문에 인텔사에 셀러론시리즈와 많이 비교된다. 현재는 AM2 소켓을 사용하지만 꽤 오래전까지 754소켓을 유지한 것도 특징중의하나이며, 셀러론 시리즈와는 달리 듀얼코어 형태로 생산되는 제품은 없고 아직까지 싱글코어 형태를 유지하고 있다.LE-1200은 512KB캐시 와 FSB 800MHz가지고 있다.

노트북

튜리온

AMD의 모바일전용 CPU 이다. 듀얼코어 프로세서를 바탕으로 가볍고 작은 크기에 비해 전력은 적게 사용한다. TL-66의 경우 듀얼코어의 L2 캐시는 1MB x 2이며 FSB는 1.6GHz의 성능을 낸다.

CPU 기본지식

캐시(Cache) 메모리

CPU는 대단히 빠른 처리 속도를 가진다. 반면 메모리는 빠른 CPU 속도에 맞춰 나갈 수가 없다. 그런 CPU와 메모리간의 속도차이를 조절하기 위해 CPU의 공간에 있는 메모리가 캐시(Cache) 이다.계산을 맡는 CPU와 계산을 기다리거나 끝난 자료를 저장하는 메모리는 뗄 수 없는 관계다.

CPU와 메모리간의 일이 한 번에 진행되면 좋겠지만 시간차와 성능차가 있기 마련이다. 일반적으로 CPU에서 명령이 시작되고 속도도 빠르기 때문에 메모리는 바쁘게 움직이는데 CPU는 할 일이 없어 노는 '병목현상'이 생긴다. 이런 현상을 줄이는 방법으로서 잘 쓰이는 것이 캐시(Cache)이다.

캐시는 CPU와 메모리 사이에 놓인 고속 메모리로써 CPU와 같은 속도로 작동하기 때문에 자주 쓰는 자료를 이곳에 저장해두면 병목 현상을 줄일 수 있다.

캐시 메모리는 CPU의 명령을 저장하는 데 쓰는 1차 캐시 메모리와 명령어 및 메모리가 처리한 자료를 담아두는 2, 3차 캐시로 나눠지는데, 1차 캐시 메모리 크기는 같은 기술을 쓰는 CPU끼리 크게 차이는 둘 필요는 없지만 2, 3차 캐시 메모리는 CPU 성능을 판단하는 잣대중의 하나가 되고 가격의 차이도 나게 한다.

셀러론, 셈프론와 같은 보급형 CPU는 2차 캐시 메모리 용량이 256KB정도로 낮은 편인데 반해 코어2, 페넘과 같은 고급형 모델은 12MB의 캐시 메모리를 가진 것도 있다. 인텔사의 제온이나 AMD 사의 옵테론같이 서버에 사용되는 CPU나 최근 나오는 AMD의 페넘 시리즈에는 3차 캐시 메모리가 사용된다.

CISC(Complex Instruction Set Computer)

명령어의 길이가 1바이트에서 8바이트까지 가변적으로 구성되어 있다. 명령어가 다양하고 복잡한 것이 CISC의 특징적인 방식이다. 이 구조는 가능한 한 명령어의 길이를 줄여서 명령어의 해석 속도를 높이고 최소의 메모리 구조를 갖도록 하기 위해서 정해진 것으로, 하나의 프로세서가 일련의 명령어를 순차적으로 처리하기에는 무척 유용한 방법이다.

CPU의 동작 속도가 높아짐에 따라 성능이 비례로 증가한다. CISC 방식은 32비트 프로세서인 80386까지도 아무런 문제없이 적용된 기술이므로 완벽한 하위 호환성을 유지할 수 있었다.

그러나, 80486이 등장하면서 단순히 CPU의 클럭(clock, 동작 속도)을 높이는 방식으로 성능 향상을 기대할 수 없으므로 CISC 방식의 문제점이 드러나기 시작했다. 클럭에는 한계가 있기 때문이다. 그래서 한 번에 여러 개의 명령어를 동시에 수행할 수 있는 기술이 필요하게 되었다.

즉, 동일한 클럭에서 두 개의 명령어를 한번에 처리하게 되면 두 배의 성능 향상을 기대할 수 있기 때문이다. 그러나, 슈퍼 스칼라(super scalar) 구조에서는 명령어의 길이가 가변적이기 때문에 순차적으로 해석해야 하고 조건/비조건 분기가 중간에 자주 등장하므로 여러 개의 명령어를 처리하기에는 적합하지 못했다.

결국, 펜티엄부터 RISC86이라는 기법이 사용되었다. 이 방식은 AMD의 인텔 호환 CPU에서 사용된 기술로, 명령어의 해석 부분을 기존의 슈퍼 스칼라 방식으로 유지하면서 독립된 장치로 설계하여 연속적이고 고속으로 명령어를 RISC 방식으로 변환시키는 것이다.

그리고 실제로 연산을 처리하는 장치는 RISC 방식으로 처리하여 여러 개의 명령어를 처리할 수 있도록 하는 방식이다. 그래서 인텔 펜티엄 프로세서는 최대한 두 개의 명령어를 동시에 처리할 수 있는 것이다.

RISC(Reduced Instruction Set Computer)

몇 개의 명령어만으로 CPU 동작이 가능하도록 등장한 프로세서 방식이다.
인텔쪽 CPU에서 사용하는 방식이 아니라 인텔과 경쟁하며 제품을 개발하던 모토로라의 프로세서를 사용한 애플(Apple)의 매킨토시 컴퓨터에는 68 계열의 프로세서가 장착되어 있는데, 이 프로세서가 RISC 방식을 채택하고 있다.

간단한 명령어만으로 구성된 것이 특징이다. 서로 다른 기반으로 개발되어 인텔 CPU프로그램이 매킨토시에서 사용할 수, 마찬가지로 매킨토시 프로그램이 인텔CPU에서 사용할 수 없는 이유이다.

FSB(Front side bus)

컴퓨터의 메모리 간의 데이터 이동 통로를 FSB라고 말한다. 정확하게는 CPU와 메인보드의 노스브리지까지 전송하는 통로이다. 당연히 FSB속도가 클수록 계산 작업을 하거나 그래픽작업을 할 때 데이터를 더 빨리 이동시켜서 신속하게 작업을 마칠 수 있다.

코어

PC의 두뇌 부분 중에서도 우선적으로 중심역할을 하는 곳이 코어다. CPU의 연산과 제어를 하는 담당하는 역할을 바로 이 코어에서 하는 것이다.

정밀한 부품들의 집합체이기에 코어는 발열도 심한편이며 물리적인 충격에 아주 치명적이다. 때문에 냉각팬 바로 아랫부분에 위치하고 CPU에서 위치도 거의 중앙에 위치하여 보호를 받게 되어있다.

일반적인 상황에서는 쿨러에 가려져 쉽게 물리적 충격을 주지는 못하지만 냉각팬을 장착하거나 CPU교체할 경우처럼 코어가 노출될 때 CPU에서 특히 주의를 해야하는 부분이다.

소켓

메인보드에서 CPU를 결합하는 부분을 소켓이라고 한다. CPU의 종류가 다양하듯 CPU에 해당되는 소켓도 정해져있다.

모양 자체가 달라서 소켓이 다른 면 같은 회사의 제품이라 할지라도 핀 개수가 다르고 크기가 다르기에 메인보드와 CPU의 소켓을 맞춰야 한다.

냉각팬(쿨러)

CPU의 부품은 아니지만 빠질 수 없는 것이 있다. 바로 CPU의 냉각팬이다.
일반적으로 유통되는 정품 제품을 샀다면 CPU와 냉각팬은 함께 포장되어 있을 만큼 CPU와 냉각팬은 서로 따로 있을 수 없다.

CPU는 수많은 트랜지스터들이 한 대 모여서 엄청난 양의 전자적인 신호를 주고받는다. 그러기에 CPU에서 뿜어져 나오는 열기는 대단히 높을 수 밖에 없다.
때문에 CPU에 냉각팬을 장치하지 않거나 냉각팬에 문제가 있다면 그 CPU는 멈춰버리거나 제품에 따라서는 타버려 CPU를 사용하지 못할 것이니 꼭 주의를 기울이기를 권한다.

주의점

CPU 사용 시 가장 고려해야 하는 것은 발열이다. 냉각방식에는 바람을 사용해서 냉각을 시키는 공랭식과 액체를 이용해 냉각을 시키는 수랭식이 있다.

어떤 방식으로 하던 온도를 낮추는 역할을 하는 건 마찬가지다. 일반적으로 많이 사용하는 것은 바람을 이용한 공랭식을 많이 사용하는데  폐쇄되고 좁은 공간 때문에서 냉각팬과 CPU 근처에는 많은 먼지가 뭉쳐있게 마련이다.

이런 먼지들이 냉각효율을 떨어뜨리고 냉각에 방해가 되는 것은 물론이니 주기적인 청소로 먼지를 제거해 하는 것도 잊지 말자.

김현진 기자 happy2er@pcline.co.kr  사진 유정민 기자 artist@pcline.co.kr