안녕하세요 CPU고르실때 아무것도 모르고, 3500X가 좋다더라, 9400F가 좋다더라만 듣고 제품정보에 써진 6코어 6스레드 3.5GHz 이런거가 뭔지 잘 모르고 사신분이 많으실겁니다. 그래서 제가 부족한 지식으로나마 이해하기 쉽게 설명드리도록 하겠습니다. 저도 깊게 이해하고 있는것이 아니고, 비유를 통해 설명드릴것이기 때문에 엄밀하고 정확한 설명이 아닐 수 있습니다. 하지만 저희에게 필요한건 전문적인 지식보다는 기본적인 개념이라 생각합니다.
이제부터 컴퓨터 전체를 식당, CPU를 주방이라 하겠습니다.
1. 코어
코어는 주방에 있는 요리사의 수입니다.
당연히 요리사가 많을 수록 한 번에 처리할 수 있는 주문이 많아집니다.
2. 스레드
스레드는 화구(火口)의 수입니다. 요리사 한 명당 무조건 화구는 하나씩 가지고 있습니다.
만약 4코어 8스레드라면, 4명의 요리사가 각각 2개의 화구를 가지고 요리하는거라고 생각하시면 됩니다.
당연히 요리사/화구 4/4보단 4/8이 빠릅니다.
이게 바로 한 코어에 여러 스레드를 할당하는 SMT(Simultaneous Multi-Threading) 기술입니다.
(인텔에선 '하이퍼스레딩'이라 칭해 사람들에겐 이 명칭으로 더 잘 알려져 있습니다.)
물론 4/8보단 8/8이 빠릅니다.
또, 스레드간 통신은 프로세스(코어)간 통신보다 빠릅니다.
한 명이 면 삶고, 한 명이 스파게티 소스를 볶아서 갖다주는거 보다. 혼자 화구 2개로 둘 다 하는게 더 간편하고 빠르듯이 말입니다.
3. 클럭
클럭은 요리사의 요리 속도입니다. 클럭이 높다면 똑같은 요리라도 더 빨리 만들 수 있습니다.
요즘 코어 개수가 라이젠덕에 급격히 늘어나면서 클럭이 조금 간과되는 경항이 있는데, 클럭또한 중요합니다.
요리사가 8명 있는 주방이 있습니다.
이 주방의 요리사들은 햄버거 하나를 1분만에, 잡채 한 접시를 60분만에 만들 수 있습니다.
잘 만든 프로그램은 햄버거 80개를 주방에 주문합니다. 그러면 8명의 요리사들이 10개씩 나눠서 만들어나가면 됩니다.
10분이면 다 만들수 있겠네요.
하지만 오래되거나, 완성도가 높지 않은 프로그램은 햄버거 80개와 작업량은 비슷하지만 요리사 한 명이 만들어야하는 잡채를 주문합니다.
그러면 햄버거 80개와 작업량은 비슷하지만 실제로는 1시간이 걸리는 겁니다.
다른 주방은 요리사가 4명뿐이지만, 햄버거 하나를 40초만에, 잡채 한 접시를 40분만에 만들 수 있습니다.
그렇기 때문에 햄버거 80개를 주문하면 4명이 20개씩 만들면 되니까 13~14분이면 완성됩니다. 아까보단 좀 느립니다. 요리사가 적기 때문이죠.
그런데. 이 주방은 잡채 한 접시를 주문하면 40분 만에 완성할 수 있습니다. 이게 바로 클럭의 차입니다.
대부분의 CPU는 코어가 적을수록 클럭은 빠릅니다. 요리사도 많은데 다들 분주하게 움직인다면 관리해줄게 많아지기 때문이죠.
그렇기 때문에 자신의 목적에 맞는 CPU가 중요합니다.
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4. 발열 제어
요리사 2명이 2개의 화구를 가지고 요리를 합니다. 아무리 조리속도가 빠르더라도 환풍기 하나면 주방을 시원하게 유지할 수 있습니다,
요리사 8명이 16개의 화구를 가지고 요리를 합니다. 환풍기를 위와 같이 하나만 두면? 요리사들 쪄죽습니다
요리사들이 너무 더워지면 요리 효율도 안 좋아지고, 빨리 때려칩니다(?)
그렇기 때문에 코어가 많을수록, 클럭이 높을수록 더 좋은 환풍기, 즉 쿨러가 필요한 것이지요.
5. 데이터, 메모리 계층 구조
그래서, 데이터를 식자재에 비유한다 했는데. 데이터가 뭐냐?
제가 이 글에서 말하는 데이터는 CPU가 처리하게 될 데이터를 말하는겁니다.
렌더링, 게임, 프로그래밍 등등 여러 작업에서 요리를 주문하고, 식자재(=데이터)를 가져와서.
최종적으로 주방에서 요리해서 주문한 사람에게 완성된 요리를 가져다주는 것이지요.
그런데, 요리하는데 필요한 모든 재료를 항상 주방 조리대 위에 올려놓을 순 없습니다. 그 크기가 한정되어 있기 때문이죠.
바로 이게 모든 문제의 근원입니다. 주방의 요리사(=CPU)들은 요리속도가 엄청나기 때문에 순식간에 조리대 위에 있는 재료들을 사용합니다.
그러면 주방 보조들은 대형 창고에 달려가서 부랴부랴 재료들을 들고 돌아오지만, 대형 창고는 가는데도, 재료를 찾는데도 너무 오랜 시간이 걸립니다. 그렇기 때문에 주방의 요리사들은 재료들을 들고 돌아올 때 까지 멀뚱멀뚱 기다리고 있을 수 밖에 없습니다.
그래서 주방 보조들은 재료들을 사용 빈도수에 따라 조리대, 주방 냉장고, 소형 창고, 대형 창고에 구분하여 보관했습니다.
그리고 주방 보조들은 창고에서 지금 만들고 있는 요리에 쓰일 재료들을 주방 냉장고에 가져다 놓습니다. 또한 지금 당장 불판에 올라가야 할 재료들은 조리대 위에 올려놓습니다.
"조리대를 엄청 넓히거나, 주방 냉장고를 엄청 많이 놓으면 해결되는거 아닌가요?" 라는 의문을 가지실 수도 있습니다. 아니, 창고에 들어갈 식자재를 주방 조리대랑 냉장고에 다 쑤셔 넣기 위해서 주방은 100평으로 만들고 냉장고에 수천만원을 선뜻 쓸 사람이 얼마나 될까요? 창고는 좀 느려도 훨씬 저렴한데요. 바로 이 '메모리 계층 구조'는 최소한의 돈으로 최대한의 성능을 추구하기 위해 만들어진 방법입니다.
6. 캐시 메모리 (Cache memory)
캐시 메모리는 생각보다 생소하신 분 들이 많으실겁니다. 바로 이 캐시 메모리가 주방 조리대입니다.
캐시 메모리는 컴퓨터 메모리 계층 구조에서 가장 빠른 접근 속도, 전송 속도를 가진 메모리입니다. 보통 초당 수백기가의 전송속도를 가집니다.
캐시는 CPU에 내장되어 있습니다. L1, L2, L3 캐시가 있습니다. L1이 가장 빠르고 가장 용량이 작습니다.
캐시 메모리에 사용되는 SRAM(Static Random Access Memory)는 RAM에 사용되는 DRAM에 비해 용량당 가격이 수백배 높습니다.
게다가 아래에서 설명할 DRAM에 비해 가격 하락이 거의 없다시피 하고, 구조또한 복잡합니다.
그렇기 때문에 500만원에 육박하는 라이젠 스레드리퍼 3990X도 4/32/256(MB)뿐의 캐시를 가지고 있습니다. 보통 왠만한 시스템의 RAM의 용량이 16GB정도 인것을 생각하며 아주 작은것이지요.
7. 램 (RAM, Random Access Memory)
램은 많이들 들어보셨을 겁니다. 이 램이 주방 냉장고라고 생각하시면 되겠습니다. (사실 주방(CPU)안에 있지는 않습니다.)
램은 DRAM(Dynamic Random Access Memory)의 약자이며, 초당 20GB정도의 전송속도를 가집니다. 16GB에 10만원정도의 가격을 형성하고 있습니다.
이 램은 CPU의 캐시와 곧 설명할 SSD, HDD와 같은 보조기억장치들을 이어주는 역할이며 사용자가 어느정도 자유롭게 구매할 수 있기 때문에
아주 핵심적인 부품입니다. 업그레이드시 가장 큰 체감이 오는 부품이기도 합니다.
RAM 가격은 꾸준히 떨어지고 있고 컴퓨터 성능의 비약적인 발전에 따라 계속 권장 용량이 증가하고 있습니다.
사무용, 가벼운 게이밍PC의 경우 8GB. 준수한 게이밍PC의 경우 16GB. 하이엔드 게이밍PC, 영상작업등은 32GB이상을 권장합니다.
그런데, 이 캐시와 램. 즉 조리대와 냉장고는 사용자가 뭘 갖다 놓을지 결정할 수 없습니다. 주방 보조들이 알아서 창고에서 가져와서 쌓아두는 것 뿐입니다. 또한 식당이 영업을 종료하면 이 안에 있는 재료들을 모두 창고로 갖다 놓습니다.
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8. SSD/HDD (Solid State Drive/Hard Disk Drive)
SSD는 작은 창고, HDD는 큰 창고로 보시면 됩니다.
HDD는 플래터라고 불리는 자기 디스크를 물리적으로 돌려서 데이터를 저장합니다. SSD는 플래시 메모리에 데이터를 저장합니다.
HDD는 컴퓨터 초창기부터 사용되었던 반면, SSD는 상용화된지 10년도 되지 않았습니다.
두 디스크의 공통점은 캐시, 램과 다르게 사용자가 직접 접근해서 데이터를 관리할 수 있다는 겁니다.
그런데, 이 SSD의 상용화가 컴퓨터 성능의 비약적인 발전에 큰 기여를 하였습니다.
기존에는 자주 쓰이는 당근 1개, 어쩌다 쓰이는 나초 치즈 100L를 같은 큰 창고에 놓았기 때문에 효율성이 떨어졌습니다.
그런데 작은 창고가 출시되면서(?) 자주 쓰이면서도 크기가 크지 않은 당근은 작은 창고에 갖다 놓을 수 있게 되었습니다.
그래서 식당이 오픈할 때 기본적인 후추, 소금을 주방에 가져다 놓는것도 더욱 빠르게. 중간에 당근을 가져올때도 빠르게 가져올 수 있게 되었습니다.
SSD는 하드디스크에 비해 접근속도는 1/100 가량, 데이터 전송 속도는 5~20배 이상 빠르기 때문에 기존의 HDD와 RAM사이의 갭을 메울 수 있게 되었습니다. 물론 HDD에 있던 데이터를 곧 쓰일것을 대비해 SSD에 옮겨놓고 그렇진 않습니다. 재료를 큰 창고에서 작은 창고로 옮길 필욘 없죠. 필요할 때만 빨리 가져갈 수 있다는 겁니다.
그래서 OS, 자주 쓰이는 프로그램 등을 SSD에 저장함으로써 전반적으로 속도가 빨라진 것이지요. HDD에는 사진, 영화와 같이 빠른 접근 속도보단 용량을 많이 잡아먹는 데이터를 저장하는 것이구요.
SSD는 현재 플래시 메모리 가격이 폭락하면서 500GB에 10만원정도. HDD는 가장 많이 쓰이는 2TB(=2048GB)가 7만원정도 합니다. 당연히 HDD가 용량 당 가격은 아직 훨씬 우위입니다. 다만 SSD가 2~3년전만 해도 500GB에 20만원 이었던 것을 생각하면 점점 가격면의 격차는 줄어들을 것으로 보입니다.
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