[Hardware] 하드웨어 구성요소

• 해당 포스트에서는 하드웨어 구성요소에 대해서 살펴보겠습니다.

들어가기 앞서,

• 우선, PC 는 소프트웨어와 하드웨어로 이루어져있으며, 하드웨어는 아래 3가지 구성요소로 이루어져있습니다.
  • 중앙처리장치
    • CPU
  • 기억장치
    • RAM (주기억장치)
    • HDD (보조기억장치)
  • 입출력장치
    • 마우스, 프린터

중앙 처리 장치

• CPU 는 컴퓨터의 모든 연산과 작업을 처리하는 장치이며, 아래 구성 요소로 이루어져있습니다.
  • CU (제어장치)
    • 명령어를 순서대로 실행할 수 있도록 제어하는 장치입니다.
    • 주기억장치에서 프로그램 명령어를 꺼내 해독하고,
    • 그 결과에 따라, 명령어 실행에 필요한 제어 신호를 연산장치, 기억장치, 입출력장치로 보냅니다.
    • 또한, 장치가 보낸 신호를 받아, 다음에 수행할 동작을 결정합니다.
  • ALU (산술논리연산장치)
    • 산술연산과 논리연산을 수행하는 장치입니다.
    • 연산에 필요한 데이터를 레지스터에서 가져오고, 연산 결과를 다시 레지스터로 보냅니다.
  • Register (레지스터)
    • 고속 기억장치입니다.
    • 명령어 주소, 코드, 연산에 필요한 데이터, 연산 결과 등을 임시로 저장합니다.
    • 중앙처리장치의 종류에 따라 사용할 수 있는 레지스터 개수와 크기가 다릅니다.
    • 용도에 따라 범용 레지스터와 특수목적 레지스터로 구분됩니다.
      • 범용 레지스터 : 연산에 필요한 데이터나 연산 결과를 임시로 저장
      • 특수목적 레지스터 : 특별한 용도로 사용하는 레지스터
• CPU 의 동작 과정
  1. 주기억장치는, 입력장치에서 입력받은 데이터 또는 보조기억장치에 저장된 프로그램을 읽어옵니다.
  2. CPU 는 프로그램을 실행하기 위해, 주기억장치에 저장된 프로그램 명령어와 데이터를 읽어와 처리하고, 결과를 다시 주기억장치에 저장합니다.
  3. 주기억장치는 처리 결과를 보조기억장치에 저장하거나 출력장치로 보냅니다.
  4. CPU 의 제어장치는 1~3 과정에서 명령어가 순서대로 실행되도록 제어합니다.

기억 장치

• 기억장치는 프로그램, 데이터, CPU 연산 결과를 저장하는 장치이며, 아래와 같이 분류됩니다.
  • 주기억장치 (RAM)
    • CPU 의 연산 결과를 임시로 저장해주며, CPU 작업을 효율적으로 도와주는 장치입니다.
  • 보조기억장치 (HDD)
    • RAM 의 용량이 부족하거나, CPU 작업을 처리하는데 필요한 정보가 RAM 에 없을 때, 데이터를 제공하는 보조 역할 장치입니다.
    • HDD 의 작업처리속도는 CPU 나 RAM 의 작업처리속도에 비해 현저히 느립니다.
    • 따라서, CPU 가 아무리 고성능이고, RAM 의 용량과 클럭이 아무리 높다고 하더라도
    • 직접적으로 데이터를 공급해주는 HDD 가 느리다면, 컴퓨터의 전체 속도가 낮아집니다.
    • 따라서, 이러한 HDD 의 단점을 보완해주는 부품으로 SSD 가 있습니다.

HDD 와 SSD 의 차이

• HDD 와 SSD 의 차이를 다루기 전에, 우선 메모리 반도체의 개념에 대해서 알고 가야합니다.

메모리 반도체 (SRAM, DRAM, Flash Memory)

• PC 에는 아래와 같이 3가지 종류의 메모리 반도체가 사용됩니다.
  • SRAM - CPU 내부의 캐시 메모리
  • DRAM - 주메모리
  • Flash Memory - SSD, USB
• SRAM 과 DRAM 은 속도가 빠르지만, 휘발성 메모리이고,
• Flash Memory 는 SRAM 과 DRAM 에 비해 속도는 느리지만, 비휘발성 메모리입니다.

SRAM 과 DRAM 의 차이

• SRAM
  • 장점
    • 전원공급동안은 정보를 저장 (데이터 재입력 불필요)
  • 단점
    • DRAM 에 비해 구조가 복잡하고 가격이 비쌈
• DRAM
  • 장점
    • SRAM 에 비해 구조가 간단하고 가격이 저렴
  • 단점
    • 기억 유지를 위해서 데이터 재입력 필요

HDD 와 SSD 의 차이

• HDD

  

  • HDD 는, 모터가 자성체를 입힌 알루미늄 원판(자기디스크,플래터)을 회전시키고
  • 그곳에 길다란 헤드라는 놈을 얹어, 왔다갔다 하며 자기디스크의 자기 배열방식을 읽어들이며
  • 컴퓨터상에 읽기, 쓰기(설치, 복사, 이동, 삭제, 로딩 등등) 작업을 하는 장치입니다.
  • 플래터를 빠르게 돌리면 돌릴수록 HDD 의 속도는 빨라지지만, 그만큼 전력소모량과 소음은 증가하기 때문에 한계가 있으며
  • 하드디스크의 속도는 CPU 나 그래픽, 메모리같은 타 부품들에 비해 굉장히 느립니다.
  • 따라서, 타 제품이 아무리 빨라도, 하드디스크가 그 속도를 제대로 뒷받쳐주지 못해, 제대로 된 성능발휘를 못하게 됩니다.
  • 따라서, 이러한 문제를 해결하기 위해 나온 녀석이 바로 SSD 입니다.

• SSD

  

  • SSD는 Solid State Disk의 약자이며, 메모리 반도체로 이루어진 하드디스크(보조기억장치)를 의미합니다.
    • Solid State 는 메모리 반도체로 회로를 구성하는 방식을 뜻합니다.
    • 위 사진을 보면, SSD 내부는 HDD 와 다르게 메모리 반도체들로 이루어져 있습니다.
  • 이처럼, SSD 는 자체 물리적 회전으로 데이터를 읽고 저장하는 HDD 와 달리,
  • CPU, RAM 과 동일한 메모리 반도체를 이용해, 데이터를 읽고 저장하는 시스템입니다.
  • 따라서, HDD 보다 속도가 빠릅니다.
  • 이러한, Flash Memory 는 2가지 종류로 나뉩니다.
    • NAND형
      • 속도는 느리지만 대용량이고 저렴
      • MP3플레이어, 디지털카메라 등의 휴대용 저장장치에 쓰임
    • NOR형
      • 속도는 빠르지만 저용량이고 데이터의 안정성이 확보
      • 주로 휴대폰에 쓰임

HDD 와 SSD 의 차이 요약

• SSD 는 메모리 반도체로 이루어져 있기 때문에 속도가 빠릅니다.
  • HDD는 자기디스크를 돌리며, 이곳저곳 읽거나 쓸 곳을 찾으므로 느릴 수 밖에 없습니다.
  • 반대로 SSD는 반도체상에 바로 입력을 기억 하기 때문에 바로바로 처리가 가능합니다.
• SSD 는 소음이나 전력소모량이 적습니다.
  • HDD는 플래터를 계속해서 돌려야하고, 그 과정에서 물리적인 힘이 필요하기 때문에 소음과 전력 공급량이 많이 발생하게 됩니다.
  • 하지만, SSD는 그렇지 않습니다.
    • 따라서, 노트북에 SSD를 달면 배터리 유지시간이 늘어납니다.
• 주로 사용되는 곳
  • SSD
    • 압축, OS설치, 게임로딩, 프로그램로딩, 파일실행
  • HDD
    • 백업이나 용량이 큰 녀석들을 보관하기 위해
• 따라서, 보통 자주 실행하는 프로그램, 게임, 윈도우 파일 등은 SSD에 설치하고,
• 대용량 파일은 하드디스크에 저장합니다.

참고

• https://m.blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=chemcorder&logNo=221059180848&proxyReferer=https:%2F%2Fwww.google.com%2F
• https://m.blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=j120205&logNo=221452860673&proxyReferer=https:%2F%2Fwww.google.com%2F