현대의 우리는 컴퓨터와 더불어 컴퓨터 중심으로 살아가고 있습니다
1970년대 개인용 컴퓨터가 처음 나온 이 후로 컴퓨터의 기술은 놀라울 정도로 빠르게 발전하였고 우리는 날마다 습관적으로 키보드와 마우스로 정보를 검색하고 데이터를 입력하고 살아갑니다
그런데 우리가 움직이면서도 우리 몸에 대해서 무지한 것처럼 컴퓨터가 어떻게 작동하는지는에 대해서는 전공자가 아닌 이상 깊이 생각하지 않고 현실 생활에 필요한 부분만 익히며 사용합니다 하지만 컴퓨터의 기본적인 메커니즘을 조금이라도 이해하면 컴퓨터를 이용하는데 좀 더 효율적이며 또 사용하다가 문제가 생겼을 시 좀 더 빠르게 대처할 수도 있을 것입니다
그래서 이 글에서는 컴퓨터가 작동하는 과정과 순서를 알아보고 또한 각 과정을 수행하는 주요 부품들인 파워서플라이, 메인보드, CPU, 메모리, 보조기억장치, 그래픽카드의 기능과 역할에 대해서 알아보겠습니다
컴퓨터가 작동하는 순서
우선 컴퓨터의 작동하는 순서는 우리가 전원을 켜서 부팅을 시키면 파워서플라이-메인보드-CPU-메모리-보조기억장치-그래픽카드라는 프로세스를 거쳐 모니터에 정보를 출력하여 줍니다
각 과정에 대해서 자세히 알아보겠습니다
먼저 사용자가 전원을 켜면 컴퓨터가 부팅이 되면서 파워서플라이로 전원이 공급됩니다 그리고 공급된 전기는 메인보드로 전류가 흐르기 시작하고 메인 보드 위에 있는 CPU는 계산을 하기 시작하는데 계산을 하는 장소는 메모리 (주기억장치)에서 계산을 하게 됩니다 이렇게 계산된 연산 결과는 모니터로 출력이 됩니다
명령을 수행하는 각 과정의 역할에 대해서 자세히 알아보겠습니다
파워 서플라이
전기가 각 가정으로 들어올 때는 220v의 교류전기로 들어옵니다 그런데 컴퓨터의 부품들이 전기를 사용하기 위해서는 이 교류전기를 직류전기로 바꾸어야 하는데 파워서플라이가 이 역할을 담당합니니다 파워서플라이에서 직류전기로 바꾸어진 전기는 메인보드의 각 부품으로 전달됩니다 즉 우리 몸의 심장에서 만들어진 혈액이 신체의 각 부분으로 공급되는 것과 같은 원리입니다
그러나 파워서플라이는 컴퓨터의 성능에 직접적인 영향을 끼치지는 않기 때문에 컴퓨터를 고를 때 파워서플라이의 용량등은 그다지 중요하게 생각하지 않는 경향이 있습니다 그러나 컴퓨터는 전기로 인하여 작동되는 기계이기 때문에 파워서플라이의 용량을 안정적인 것으로 선택해야지만이 컴퓨터를 안전하게 오래 사용할 수 있습니다 만일 파워 서플라이의 용량이 적어 전기 공급량이 부족하다면 컴퓨터가 원활하게 작동하지 못하여 재부팅해야 하는 일이 자주 생길 수도 있고 파워에 과부하가 생겨 부품이 타 버릴 수도 있으며 화재의 위험성까지도 있는 것입니다
파워서플라이를 올바르게 선택하는 요령은 CPU, 그래픽 카드등 구입하고자 하는 컴퓨터의 부품들이 사용하는 전력에 맞는 용량을 선택해야 하며 컴퓨터의 사용량이 많을 경우는 조금 넉넉한 용량의 파워를 구매하시는 것이 좋습니다
메인보드
메인보드란 회로기판의 일종인데 회로기판이란 전기선으로 복잡한 전자부품들의 연결을 구리배선을 밑에다 깔고 부품들을 위에다가 하나씩 올려놓아 연결한 전자회로를 구성한 판입니다 파워서플라이에서 생성된 전기는 메인보드로 흘러 CPU, 메모리(RAM), 저장장치(HDD, SSD), 그래픽 카드(GPU)등의 부품들에게 공급됩니다 메인보드는 여러 개의 슬롯과 포트로 각 부품들을 연결하고 있고 이를 통해 각 부품들은 연결되어 통신하고 데이터를 교환합니다
중앙처리장치(CPU)
중앙처리장치(CPU)는 컴퓨터에서 두뇌역할을 하는 핵심부품이며 컴퓨터의 중추기관이기 때문에 컴퓨터 내부의 여러 부품들과 상호작용하며 작동합니다
CPU의 주요 기능
● 명령어를 읽고 그것을 해석한 다음 명령어를 순서대로 실행할 수 있도록 제어하는 장치입니다
작동되는 순서는 주기억장치에서 프로그램 명령어를 꺼내 읽은 다음 명령어 실행에 필요한 신호를 기억장치, 연산장치, 입출력 장치로 보내고 다시 이 장치들이 보낸 신호를 받아 다음 수행할 동작을 결정합니다
●수학적인 연산과 논리 연산을 수행합니다 두 가지 연산을 모두 수행하기 때문에 산술논리 연산장치라고도 합니다 수행하는 순서는 연산에 필요한 데이터를 레지스터에서 가져오고 연산 결과를 다시 레지스터로 보내 저장합니다 레지스터란 CPU의 데이터 임시저장 공간인데 중앙처리장치의 속도와 비슷한 고속의 기억장치로 연산을 위한 데이터와 결괏값을 저장합니다 다른 기억장치에 비해서 공간이 작고 비싸지만 연산 속도가 빠릅니다
●컴퓨터 내부의 기능조절과 전력의 소모를 관리합니다
다른 부품들이 순서에 맞게 작업할 수 있도록 제어합니다
●메모리, 보조기억장치, 입출력 장치등의 부품들과 데이터를 주고받으며 필요한 데이터를 가져온 가나 저장하는 일을 합니다
주기억장치(메모리)
주기억장치는 현재 CPU가 수행하고 있는 내용을 저장하고 기억하는 장치입니다 주기억장치인 메모리는 읽거나 쓸 수 있는 RAM과 읽기만 하는 ROM으로 나뉩니다
RAM은 CPU와 작업하는 할 때만 데이터를 기억하는 휘발성 장치이고 ROM은 전원이 꺼져도 데이터가 보존되는 비휘발성입니다
RAM
컴퓨터의 가장 중추적인 기관인 CPU와 같이 작업을 실시간으로 진행하는 부품으로 실시간 CPU가 작업하고 있는 데이터의 내용을 단기적으로 저장하는 역할을 하며 각 프로세스 간의 진행상황을 기억하며 작업이 빠르게 이루어질 수 있도록 합니다
RAM의 역할을 쉬운 예로 들어 설명하자면 RAM은 작업실의 책상과 같은데 책상의 넓이가 넓을수록 많은 파일과 데이터를 올려놓고 작업할 수 있는 것처럼 RAM의 용량이 크면 클수록 보다 효율적이고 빠른 속도로 데이터를 수행할 수 있습니다 RAM은 컴퓨터에서 장기기억 창고 역할을 하는 SSD나 HDD에서 작업할 데이터를 불러내 작업을 하며 작업이 끝나면 전원이 꺼지면 데이터들은 소멸됩니다
ROM
ROM은 읽기 전용 메모리로서 컴퓨터를 초기화할 때에 필수적인 부품들이며 컴퓨터의 프로세스를 안전하게 운용할 때 필요한 지침을 저장하고 있습니다
ROM의 가장 큰 장점은 데이터를 유지하는데 전력이 필요하지 않다는 점이며 쉽게 수정하거나 삭제할 수 없기 때문에 악성 소프트웨어나 해커로부터 보안에 용이합니다 따라서 시스템 설정이나 사용자 기본 설정과 같은 중요한 정보를 저장하는데 이상적입니다
보조기억 장치
보조기억장치는 컴퓨터의 전원을 끄더라도 저장된 데이터가 사라지지 않고 영구적으로 보관할 수 있는 장치인데 대표적인 보조기억장치는 HDD와 SSD가 있습니다
HDD(Hard Disk Driver)
디스크를 고속으로 회전시켜 데이터를 저장하는 장치인데 SSD가 나오기 전에는 거의 HDD를 보조기억 장치로 사용하였습니다
회전하는 물리적인 방법으로 데이터를 저장하기 때문에 소음이 많이 발생하고 충격에 약한 단점이 있습니다
SSD(Solid State Driver)
반도체를 이용하여 전기적으로 저장하는 방식이기 때문에 소음이 없으며 속도가 HDD에 비해 월등히 빠릅니다 또한 작은 사이즈의 제작하는데 용이하며 전력소모가 적으나 가격이 높은 단점이 있습니다
USB메모리
USB포트에 꽂아 사용하는 이동형 저장장치로 플래시 메모리를 사용합니다 휴대성이 뛰어나고 다양한 용량과 디자인으로 제공되어 데이터 이동이 매우 편리하지만 분실과 도난의 위험이 있으며 반복적인 쓰기 지우기로 수명이 단축될 수 있기 때문에 소규모 파일의 이동과 백업이 필요한 사용자들에게 적합합니다
SD카드
주로 디지털카메라, 스마트폰, 태블릿, 드론, 게임기등 다양한 저자 기기에 사용됩니다 주로 사진, 동영상 등의 미디어 파일 저장 및 전송이 필요한 사용자에게 적합합니다
그래픽카드
CPU, 메모리등의 컴퓨터 주요 부품들에는 자체적으로 화면을 출력할수 있는 기능을 갖추고있지않습니다 그래서 비디오 어댑터라고도 불리는 그래픽 카드가 컴퓨터가 작업한 디지털 신호를 사람이 보고 인식할 수있는 이미지와 텍스트로 바꾸어주는 역할을 합니다
그래픽 카드가 없으며 고품질의 영상을 출력해 낼 수 없기 때문에 영상 위주로 컴퓨터를 사용하는 사람들에게는 필수적인 부품입니다 그래픽카드에서 가장 중요한 부품은 GPU입니다
이러한 과정을 거쳐 컴퓨터의 모니터는 우리가 요구하는 데이터를 보여줍니다