1. Hardware

중앙처리장치(Central Processing Unit, CPU)는 프로세서라고 불리기도 함.

입력 장치에서 받은 명령을 실제로 처리하며, CPU가 1초에 얼마나 많은 연산을 할 수 있는지 속도를 측정하는 단위는 GHz 이다.

 

기억장치는 입력된 명령이나 데이터가 저장되는 공간이다.

주기억장치인 RAM(Random Access Memory)은 정보를 읽거나 쓸 수 있는 장치이며, 일시적으로 데이터를 저장한다.

보조기억장치인 HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Drive)는 영구적으로 데이터를 저장한다. HDD는 원판 모양의 플래터를 회전시키고, 물리적으로 데이터에 접근해야하는 반면, SSD는 움직이는 부품이 없어서 HDD에 비해 속도가 빠르다.

SSD는 RAM과 같이 전기적인 방식으로 데이터를 저장하지만, NAND flash라는 기술을 응용하여 저장하기 때문에 일시적으로 데이터를 저장하는 것(휘발성)이 아니라 영구적(비휘발성)으로 데이터를 저장한다. 이것은 MOSFET과 같은 트랜지스터의 원리를 활용한 것이다. MOSFET의 구조에 Floating Gate(FG) Layer를 추가해서 전자를 가둬둠으로써 데이터가 저장되게 하는 원리이다.

HDD의 구조

SSD를 위한 NAND flash 구조

실제 프로그램을 실행하거나 문서작업을 하는 등 입력을 하면, 데이터들이 RAM에 일시적으로 저장되며 HDD나 SSD등에 Copy 되는 것이다. HDD등은 영구적으로 보관하기 위한 것이고, RAM은 사용자가 사용하는 '현재의' 데이터를 저장하는 것이다. HDD에 있는 모든 데이터를 한 번에 실행하지도 않기 때문에 RAM을 사용하면 되고, 속도도 RAM이 빠르며, 가격도 RAM이 훨씬 비싸기 때문에 RAM을 주기억장치로 쓰는 것이다.

 

HDD에 저장된 프로그램을 실행하면, 임시적으로 RAM에 저장되고, 실행을 위해 CPU를 활용하는 Pipeline이 있는 것이라고 이해하면 된다.

 

사실, RAM과 CPU 사이에는 용량이 더 작고, 속도가 더 빠른 L1, L2, L3 Cache라는 저장장치가 있다.

이 중, L1 Cahce가 가장 작고 빠르다.

 

또한, CPU의 1Core는 한번에 한가지 일을 처리할 수 밖에 없다. 다만 CPU의 연산속도가 매우 빠르기 때문에, 우리는 여러 개의 프로그램들이 동시에 동작한다고 느낄 뿐이다. 만약, RAM의 용량이 초과 사용되면, 운영체제가 가상 기억장치 라는 것을 써서 일시적으로 데이터를 RAM에서 하드디스크로 옮겨놓고, 사용자가 필요로 할 때 다시 그 정보를 불러오게 된다.