본문 바로가기

컴퓨터 과학

 (44)
[하드웨어 뜯어보기] 통합 구조 #44 – 하드웨어 통합 구조 모든 부품이 협력하는 유기체CPU, GPU, 메모리, 저장장치, 버스가 하나의 생명체처럼 호흡하는 완전한 시스템의 세계핵심요약컴퓨터는 CPU·RAM·GPU·Storage·Bus가 결합된 거대한 유기체다.성능은 ‘부품 스펙’이 아니라 부품 간 연결 구조와 통합 방식으로 결정된다.현대 시스템은 CPU 중심 구조에서 벗어나 SoC·칩렛·고속 인터커넥트 기반의 통합형 아키텍처로 진화하는 중이다.전체 구조 이해는 병목 분석, 하드웨어 선택, 성능 최적화에 직접적으로 도움이 된다.1. 개념 설명 - “부품이 아니라, 서로 결합된 생명체다”핵심 문장: 컴퓨터는 독립된 부품이 아니라, 서로 연결된 유기체적 구조다. 우리는 흔히 CPU·GPU·RAM·SSD 같은 개별 부품을 “컴퓨터의 구성요소”라고 말한다. 하지만 실제..
[하드웨어 뜯어보기] GPU #43 - GPGPU와 AI 가속기 사고를 병렬화하는 두뇌그래픽 장치를 넘어서 모든 계산을 가속하는 범용 병렬 두뇌의 탄생핵심요약GPGPU는 GPU를 그래픽이 아닌 일반 계산(GPU Computing)에 사용하는 개념이다.수천 개의 코어를 활용해 거대한 병렬 연산을 처리한다.딥러닝의 핵심은 행렬 계산이고, 이는 GPU에서 가장 잘 맞는 작업이다.NVIDIA의 Tensor Core, Google TPU, Apple ANE 등 AI 가속기는 GPU의 철학을 더 고도화한 기술이다.현대 AI의 성장은 GPU, NPU 없이 불가능하다. 1. GPGPU란 무엇인가?핵심 문장: GPGPU는 GPU의 ‘병렬 처리 능력’을 그래픽이 아닌 모든 계산에 활용하는 기술이다. GPU는 원래 그래픽을 그리기 위해 만들어졌다. 하지만 GPU 내부의 구조-수천 개의 ..
[하드웨어 뜯어보기] GPU #42 - GPU 파이프라인과 그래픽 처리 빛과 그림을 계산하는 시각 회로3D 모델이 화면 속 실사 같은 영상으로 바뀌기까지, GPU 내부에서 펼쳐지는 거대한 그림 연산의 여정핵심요약그래픽 파이프라인은 Vertex → Raster → Pixel → Output 단계로 진행된다.GPU는 수천 개의 셰이더 코어로 매 순간 빛·그림자·색을 계산한다.래스터화는 3D 공간을 2D 픽셀로 변환하는 핵심 과정이다.텍스처 유닛, ROP, Z-Buffer 등은 픽셀 품질과 속도를 좌우한다.현대 GPU는 고전적 그래픽 파이프라인을 유지하면서도 GPGPU에 최적화된 구조를 병행한다. 1. 그래픽 파이프라인이란 무엇인가?핵심 문장: GPU 파이프라인은 3D 세계를 2D 화면으로 번역하는 거대한 ‘시각 언어 변환기’이다. 게임·영화·UI·VR 환경의 모든 장면은 수많은..
[하드웨어 뜯어보기] GPU #41 - GPU의 기본 구조 병렬의 제왕, 또 다른 두뇌의 등장수천 개의 연산 유닛이 동시에 사고하며, 시각과 연산을 맡는 두 번째 두뇌핵심요약GPU는 “많은 일을 동시에 처리하는” 병렬 두뇌다.SM(Streaming Multiprocessor) 내부에 수십~수백 개의 코어가 존재한다.GPU는 Warp/Wavefront라는 단위로 스레드를 묶어 실행한다.거대한 레지스터 파일, 텍스처 유닛, L1/L2 캐시, 글로벌 메모리 구조로 이루어져 있다.CPU는 단일 작업을 빠르게 처리, GPU는 수천 개의 작업을 동시에 처리하는 구조다.1. GPU란 무엇인가?핵심 문장: GPU는 ‘수천 개의 손을 가진 두뇌’처럼 대량 병렬 작업을 처리하기 위한 특화 두뇌이다. GPU는 원래 그래픽 처리용으로 만들어진 프로세서였습니다. 픽셀 수천만 개를 동시..
[하드웨어 뜯어보기] 인터페이스/통합편 #40 - 입출력장치의 통신 구조 세상과 소통하는 감각기관키보드·마우스·모니터·스토리지·네트워크와 대화하는 컴퓨터의 복잡한 신경 프로토콜핵심요약입출력장치는 컴퓨터가 현실과 연결되는 감각기관이다.USB·HDMI·SATA·Ethernet 등 인터페이스는 각각 규격과 통신 프로토콜이 다르다.모든 I/O는 버스 → 드라이버 → OS → CPU 계층을 통해 동작한다.DMA와 인터럽트는 I/O 장치가 효율적으로 데이터를 전달하게 만든다.I/O 성능은 시스템 체감 속도에 지대한 영향을 미친다. 1. I/O 장치란 무엇인가?핵심 문장: 입출력(I/O)은 컴퓨터가 세상과 만나는 관문이다. 컴퓨터는 스스로 정보를 만들어낼 수 없습니다. 외부에서 데이터를 받아들이거나(입력), 외부로 결과를 전달해야(출력) 비로소 유의미한 작업을 수행할 수 있습니다. 따라서..
[하드웨어 뜯어보기] 인터페이스/통합편 #39 - 버스와 인터페이스 총정리 부품 간 신호가 오가는 신경망CPU·메모리·GPU·스토리지·입출력 장치를 하나의 유기체로 엮는 시스템의 ‘데이터 혈관’핵심요약버스(Bus)는 모든 부품이 데이터를 주고받는 통신로(신경망)이다.CPU-RAM-GPU-SSD는 각기 다른 버스를 통해 연결된다.DMA·인터럽트는 CPU의 부담을 줄여 시스템 효율을 극대화한다.PCIe·QPI·Infinity Fabric 같은 현대 버스는 고속 직렬 구조로 진화했다.버스를 이해하면 ‘시스템 전체 성능’이 왜 그렇게 나오지 설명할 수 있다. 1. 버스(Bus)란 무엇인가?핵심 문장 : 버스는 모든 부품이 데이터를 주고받는 ‘신경다발’이며, 시스템 전체의 혈관이다. CPU가 아무리 빠르더라도 메모리나 저장장치, GPU와 통신할 수 없다면 컴퓨터는 단 한 줄의 명령도 실..
[하드웨어 뜯어보기] 전원·펌웨어 #38 - 부팅 과정의 모든 것 깨어나서 스스로를 찾는 두뇌펌웨어를 지나 운영체제의 세계로 입장하는 ‘자아 형성의 순간’핵심요약부팅 과정은 펌웨어 → 부트로더 → 커널 → 초기 프로세스 순으로 진행된다.POST로 하드웨어를 점검하고, UEFI가 ESP에서 부트 매니저를 실행한다.부트로더는 운영체제 커널을 메모리에 적재한다.커널은 드라이버·메모리·파일시스템을 초기화하며 “운영체제의 뼈대”를 만든다.이후 PID 1(init/systemd)가 시작되면서 OS가 살아난다. 1. “부팅”은 무엇인가?핵심 문장: 부팅은 컴퓨터가 자신을 인식하고, 스스로 움직일 수 있는 상태를 만드는 여정이다. 사람의 의식이 깨어나는 과정처럼 컴퓨터도 부팅을 통해 다음 사항들을 스스로 파악하고 준비합니다.자신이 어떤 하드웨어를 갖고 있는지어떤 저장장치를 사용할지어..
[하드웨어 뜯어보기] 전원·펌웨어 #37 - BIOS와 UEFI의 탄생 컴퓨터의 첫 의식, 부팅의 시작점전원이 들어온 순간부터 운영체제가 등장하기까지, 펌웨어가 펼치는 ‘깨움의 의식’핵심요약BIOS/UEFI는 컴퓨터의 첫 번째 두뇌로, OS보다 먼저 깨어 전체를 초기화한다.BIOS는 레거시 16비트 구조이며, UEFI는 현대적인 32/64비트 펌웨어 환경이다.POST·부트 매니저·드라이버 초기화·부팅 순서 관리 모두 펌웨어의 역할이다.UEFI는 Secure Boot·GPT·그래픽 UI 등 현대 시스템에 최적화되어 있다.1. BIOS/UEFI란 무엇인가?핵심 문장: BIOS/UEFI는 운영체제가 시작되기 전, 컴퓨터의 ‘첫 번째 생각’을 담당하는 저수준 두뇌다. 전원을 켜면 CPU는 메모리도, 저장장치도, 그래픽카드도 아직 준비되지 않은 혼란 상태에 있습니다. 이때 모든 부품..
[하드웨어 뜯어보기] 전원/펌웨어 #36 - 전원공급장치(PSU) 두뇌를 깨우는 에너지의 심장전압/전류/레일/효율을 통해 시스템의 생명을 유지하는 파워 서플라이의 내부 구조핵심요약PSU는 AC 전기를 DC로 바꿔 CPU, GPU, 스토리지 등 모든 부품에 깨끗한 전력을 공급한다.Active PFC, 변압부, DC-DC 변환, 레일 구조가 안정적인 전압을 만든다.전압의 품질은 PC 성능과 수명에 직접적인 영향을 준다.80 PLUS 효율 등급은 전력 손실, 발열, 소음과 직결된다.OVP/OCP/SCP 같은 보호 회로가 시스템을 “죽음에서” 지켜준다. 1. PSU는 무엇인가?핵심 문장: PSU는 컴퓨터의 ‘심장’이자, 모든 부품의 생명 활동을 유지하는 에너지 공급원이다. 컴퓨터는 CPU·GPU·램·SSD 등 고성능 부품으로 이루어져 있지만, 이 모든 부품은 전원이 없다면 아..
[하드웨어 뜯어보기] 저장장치 #35 - 저장장치의 수명과 관리 기억의 노화와 회복력셀 마모·웨어레벨링·TRIM·GC·TBW로 바라보는 저장장치의 생애 주기핵심요약SSD는 셀의 P/E 사이클(Program/Erase) 제한 때문에 수명이 존재한다.HDD는 기계적 마모와 표면 손상이 수명의 핵심 요인이다.SSD는 웨어레벨링·TRIM·GC 같은 내부 관리 기술로 수명을 크게 늘린다.TBW·DWPD는 SSD의 내구성을 표현하는 공식적인 지표다.사용 패턴과 환경에 따라 실제 수명은 크게 달라진다. 1. 저장장치는 왜 ‘수명’이 있는가?핵심 문장: 모든 저장장치의 수명은 ‘무언가가 닳거나 약해지기 때문’이다. HDD와 SSD는 완전히 다른 방식으로 데이터를 저장하지만, 둘 다 시간이 지나면 성능이 떨어지거나 사용 불가 상태에 도달합니다. 그 이유는 다음과 같습니다.SSD: 전..

티스토리툴바