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[하드웨어 뜯어보기] 메모리 #27 - DRAM의 동작 원리 전하로 기억하는 전자적 뇌세포핵심요약DRAM은 커패시터가 저장한 전하의 많고 적음으로 0과 1을 표현하는 메모리입니다. 그러나 커패시터의 전하는 시간이 지나면 자연스럽게 줄어들기 때문에, DRAM은 셀의 상태를 유지하기 위해 일정 주기로 스스로를 재충전하는 리프레시(refresh) 를 수행합니다.CPU가 DRAM에 접근할 때는 Wordline·Bitline·Sense Amplifier가각 셀에서 전하를 읽고 쓰는 정교한 동작을 수행하며, DRAM 내부 유지 메커니즘(리프레시)과 CPU의 외부 접근(읽기·쓰기)은 별개의 흐름으로 이루어집니다. 1. DRAM이란 무엇인가 - “전하로 만든 전자적 기억”DRAM(Dynamic RAM)은 전하(Charge) 를 이용해 정보를 저장하는 메모리입니다. 셀(Cell)..
[하드웨어 뜯어보기] 메모리 #26 - 메모리의 기본 구조 (RAM) 생각의 임시 저장소, 두뇌의 단기 기억RAM은 CPU가 “지금 바로 처리 중인 정보”를 잠시 보관하는 작업 기억 공간입니다.전원이 꺼지면 사라지는 휘발성 구조지만, 놀라울 만큼 빠르게 데이터를 읽고 씁니다.메모리 셀(Cell) 하나하나가 전하를 저장하며, 행(Row)과 열(Column)의 정교한 격자 구조로 이루어져 있습니다. 1. RAM의 본질 — “두뇌의 단기 기억”메모리는 컴퓨터의 ‘기억 장치’이지만, 그중 RAM은 오래 기억하는 용도가 아닙니다. CPU가 계산을 수행하거나 프로그램을 실행할 때 필요한 정보만을 잠시 머무르게 하는 단기 기억(Working Memory)의 역할을 합니다. 사람의 뇌로 비유하면 다음과 같습니다.저장장치(SSD·HDD) → 장기 기억RAM → 단기 기억CPU → 사고와 ..
[하드웨어 뜯어보기] 메인보드 #25 - 메인보드의 버스 구조 데이터가 오가는 고속도로핵심요약버스(Bus)는 CPU, 메모리, GPU, 저장장치 간에 데이터가 오가는 통신 회로망입니다.메인보드 안에서 모든 정보가 흐르는 전자 도시의 고속도로죠.CPU가 명령을 내리고, 메모리가 응답하며, GPU가 이미지를 계산할 때, 모든 정보는 버스를 타고 이동합니다. 1. CPU 내부 버스와의 차이 - “두뇌의 신경망에서 도시의 도로망으로”[컴퓨터 과학] - [하드웨어 뜯어보기] CPU #6 - 버스(Bus), 정보의 혈관 [하드웨어 뜯어보기] CPU #6 - 버스(Bus), 정보의 혈관CPU 안의 신경망, 정보가 흐르는 길을 따라가보기핵심요약버스(Bus) 는 CPU 내부의 모든 부품과 메모리, 주변장치를 연결하는 정보의 혈관입니다.데이터가 흐르고, 주소가 지정되고, 제어 신호가..
[하드웨어 뜯어보기] 메인보드 #24 - 전원 공급 회로(VRM) 두뇌에 에너지를 정밀하게 공급하는 심장핵심요약VRM(Voltage Regulator Module)은 CPU와 GPU에 정확한 전압을 공급하는 전력 제어 회로, 메인보드의 심장입니다.PSU에서 온 12V 전류를 1V 수준으로 정밀하게 변환하고, 클럭 변화나 부하 변동에 따라 순간적으로 전압을 조절합니다.이 섬세한 펄스의 리듬 덕분에 CPU는 안정적으로 ‘생각’을 이어갑니다. 1. 개념 - “두뇌를 살리는 전력의 순환계”컴퓨터의 두뇌, 즉 CPU는 생각보다 예민한 존재입니다. 전압이 0.01V만 흔들려도 오작동을 일으킬 만큼 민감하죠.그래서 단순히 ‘전원 공급 장치(PSU)’로는 충분하지 않습니다.전원을 공급받은 후, 세밀한 변환과 조율을 담당하는 두 번째 회로, 그게 바로 VRM(Voltage Regul..
[하드웨어 뜯어보기] 메인보드 #23 - 확장 슬롯과 소켓 부품의 의자 - CPU, GPU, RAM이 앉는 자리핵심요약확장 슬롯과 소켓은 하드웨어 부품이 메인보드에 ‘앉는 자리’입니다.CPU 소켓은 두뇌의 뇌좌석, GPU 슬롯은 고속 연산을 위한 전용 무대, 메모리 슬롯은 기억의 서가 역할을 합니다.이 자리들이 정밀하게 설계되어야만 CPU, GPU, RAM이 안정적으로 ‘대화’할 수 있습니다. 1. 개념 - “하드웨어의 좌석 배치도”컴퓨터 내부를 도시로 비유한다면, 메인보드는 부품들이 일하는 사무실 건물의 바닥입니다.그리고 CPU, RAM, GPU 등은 각자 자신의 일을 하기 위해 그 위의 정해진 자리에 착석한 직원들이죠.이 좌석을 물리적으로 제공하는 것이 바로 소켓(Socket) 과 확장 슬롯(Slot) 입니다.CPU 소켓은 중앙의 두뇌가 앉는 자리, DIMM..
[하드웨어 뜯어보기] 메인보드 #22 - 칩셋(Chipset) 교통관제소 - 데이터 흐름의 교차로핵심요약칩셋(Chipset)은 메인보드 위에서 CPU, 메모리, GPU, 저장장치, 주변기기 간의 데이터 흐름을 제어하는 관제 센터입니다.모든 데이터 신호는 칩셋을 지나며 목적지로 향합니다.칩셋은 컴퓨터 내부의 교통신호 제어소이자 데이터 허브입니다. 1. 칩셋이란 무엇인가? - 데이터 교통의 중심에서 모든 신호를 관리하는 두 번째 두뇌.CPU가 연산을 담당한다면, 칩셋은 “누가 언제 어디로 데이터를 보낼지”를 결정하는 조율자입니다.모든 I/O 장치(그래픽카드, 저장장치, USB, 사운드, 네트워크 등)는 CPU와 직접 대화하지 않고, 칩셋을 통해 간접적으로 연결됩니다. 예를 들어,키보드 입력이 들어오면 칩셋이 이를 감지하고 CPU에 전달,SSD에서 데이터를 읽으면 칩셋이..
[하드웨어 뜯어보기] 메인보드 #21 - 메인보드의 세계 모든 부품이 대화하는 도시의 중심핵심요약메인보드는 컴퓨터의 모든 부품이 신호와 전력을 주고받는 하드웨어의 중심 허브입니다.CPU, 메모리, GPU, 저장장치, 전원부가 이 한 장의 회로 위에서 협력합니다.즉, 메인보드는 전자의 도시 인프라, 모든 데이터가 오가는 두뇌의 신경망이자 순환계입니다. 1. 메인보드란 무엇인가? - “모든 부품이 대화하는 중심 무대.”CPU가 아무리 강력해도, 혼자서는 연산조차 수행할 수 없습니다.RAM이 기억을 맡고, GPU가 이미지를 계산하며, SSD가 데이터를 저장하지만이 모든 부품이 서로 통신하지 않으면 컴퓨터는 작동하지 않습니다. 통신의 중심에 서 있는 것이 바로 메인보드(Mainboard 또는 Motherboard)입니다.CPU 소켓, 메모리 슬롯, GPU용 PCIe ..
[하드웨어 뜯어보기] CPU #20 - CPU의 미래, 양자와 뉴로모픽의 시대 “트랜지스터를 넘어, 진짜 사고하는 두뇌로”핵심요약CPU는 더 이상 단순한 계산기가 아니다.미세공정의 한계에 다다른 지금, 새로운 두 방향의 진화가 동시에 일어나고 있다.1) 양자 컴퓨팅(Quantum Computing) - 물리 법칙의 경계를 이용해 ‘초병렬적 사고’를 실현하는 두뇌2) 뉴로모픽 컴퓨팅(Neuromorphic Computing) - 인간의 신경망 구조를 닮은 ‘학습형 두뇌’이들은 기존 CPU의 ‘논리적 사고’를 넘어, 직관·확률·학습으로 나아가는 차세대 두뇌의 형태다.1. 개념 설명 - “CPU의 한계, 그리고 새로운 두뇌의 탄생”트랜지스터 미세화는 이제 물리적 한계에 다다랐다.5nm 이하로 내려가면 전자들이 벽을 통과하는 양자 터널링(Quantum Tunneling) 현상이 발생해회로..
[하드웨어 뜯어보기] CPU #19 - 제조 공정과 나노미터, 두뇌를 만드는 손 “생각을 조각하는 손끝의 기술 - 나노미터 공정의 세계”핵심요약CPU의 성능을 결정짓는 가장 중요한 요소 중 하나는 제조 공정(Process Node) 입니다.이 공정의 단위는 ‘나노미터(nm)’로 표시되며, 이는 트랜지스터 크기와 배선 간격, 즉 두뇌의 세포 밀도를 의미합니다.공정이 미세해질수록 같은 면적 안에 더 많은 트랜지스터를 집적할 수 있고,더 적은 전력으로 더 빠른 연산을 수행할 수 있습니다. 1. 개념 설명 - “트랜지스터는 두뇌의 뉴런이다”CPU 내부에는 수십억 개의 트랜지스터(Transistor) 가 있습니다.트랜지스터는 전기의 흐름을 제어하는 디지털 스위치, 즉 두뇌의 신경세포입니다.이 세포들이 얼마나 촘촘하게, 정밀하게 배치되어 있는지가 CPU의 성능·발열·전력 효율을 결정합니다.제조..
[하드웨어 뜯어보기] CPU #18 - 전력 관리와 발열, 두뇌의 체온 조절 “생각이 많을수록 열이 오른다 - 두뇌의 에너지 균형을 잡는 기술”핵심요약CPU는 생각할수록 뜨거워진다.명령을 처리하는 데 전기가 쓰이고, 그 전기의 흐름이 열(Heat)로 바뀌기 때문이다.따라서 현대 CPU의 핵심 기술은 ‘얼마나 빠르게 생각하느냐’보다 ‘얼마나 효율적으로 생각하느냐’에 달려 있다.이를 위해 CPU는 전력 관리, 클럭 조절, 발열 제어라는 세 가지 생리적 시스템을 내장하고 있다. 1. 개념 설명 - “전력은 두뇌의 연료다”CPU는 생각(연산)을 하기 위해 끊임없이 전자를 움직인다.이 전자의 흐름이 많을수록 연산 속도는 빨라지지만,그만큼 전력 소모(Power Consumption)와 발열이 급격히 증가한다.이때 CPU는 전압(Voltage) 과 클럭(Clock)의 균형을 맞추며 ‘두뇌의 ..

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