CPU 성능에 영향을 미치는 요인은 무엇인가? 모든 것을 알아보세요.
최고가의 CPU를 수천 달러를 들여 구매한다면 시장에서 대안보다 더 나은 성능을 발휘할 것이라는 것은 사실입니다. 하지만 그 성능은 다음 단계의 CPU보다 5%에서 10% 향상된 것에 불과할 수 있으며, 다음 단계 CPU는 수백 달러 더 저렴할 수 있습니다. 그러므로 CPU 성능에 영향을 미치는 요인을 아는 것이 중요합니다. 이를 통해 더 나은 구매 결정을 내릴 수 있습니다.
CPU란 무엇인가
CPU (중앙 처리 장치)는 컴퓨터 시스템에서 가장 중요한 구성 요소 중 하나로, 때로는 “프로세서”로 알려져 있습니다. 컴퓨터 시스템의 두뇌로서, 데이터 계산을 처리하고 가능한 한 빠른 시간 내에 이를 처리하는 작업을 수행합니다.
CPU는 컴퓨터 외부에서 볼 수 있는 것이 아닙니다. 사실, 완전히 조립된 PC에서는 CPU를 볼 수 없습니다. CPU를 보기 위해서는 컴퓨터 케이스를 제거하고, 전선을 분리하고, 히트싱크(및 팬)를 제거해야만 CPU 표면을 볼 수 있습니다. CPU의 형태는 많은 연결 핀을 가진 작은 정사각형 칩입니다.
아래 이미지는 CPU의 뒷면과 윗면을 보여줍니다.
CPU 작동 원리
간단하게 말하면, CPU의 작동 방식은 다음 세 가지 단계로 설명할 수 있습니다:
- 애플리케이션을 실행하려고 클릭하면, 원시 명령어가 먼저 하드 디스크(때때로 메모리에서)에서 가져와지고 CPU로 전송되어 처리됩니다.
- CPU가 명령어를 받으면, 논리를 실행하고 결과를 계산합니다.
- CPU가 처리를 마치면, 결과를 해당 장치로 전송하여 사용자에게 출력합니다.
쉬워 보일 수 있지만, 이 세 가지 단계는 몇 초 내에 완료되어야 합니다. 이 단계 중 어느 하나라도 지연되면 컴퓨터에서 지연이 발생합니다.
클럭 속도
모든 CPU는 내부 클록을 갖추고 있어 작업의 “리듬”을 제공합니다. “클럭 속도”는 CPU가 1초에 수행할 수 있는 작업의 수를 나타냅니다.
이는 보통 CPU 이름 옆에서 보이는 Hz(헤르츠 및 그 연장선으로 메가헤르츠 및 기가헤르츠, 즉 MHz와 GHz) 단위로 표시됩니다.
문제는 더 빠르게 가기 위해서는 CPU에 더 많은 전기를 공급해야 하고, 이는 열을 발생시킵니다. 4GHz의 상한선을 넘어가면 CPU를 적절히 냉각하는 것이 어렵습니다.
Hz로 측정된 CPU의 성능은 주로 단일 스레드 애플리케이션에 영향을 미칩니다. 인기 있는 Chrome 및 Firefox와 같은 대부분의 현대 소프트웨어는 클럭 속도에만 의존하지 않고 여러 코어(다음 섹션에서 더 자세히 설명)와 스레드의 이점을 활용하도록 설계되어 있습니다. 일반적으로 컴퓨터는 여러 코어가 있는 CPU에서 느린 클럭 속도로 더 나은 성능을 발휘하며, 더 빠르지만 단일 코어 CPU보다 성능이 좋습니다.
코어 수
실제 속도를 증가시키는 것이 점점 더 어려워짐에 따라, CPU 제조업체는 CPU에 더 많은 코어를 추가하여 멀티태스킹 기능을 추가하기로 결정했습니다.
다수의 코어 CPU를 “두 개 이상의 CPU를 함께 붙여놓은 것”이라고 설명하는 것은 잘못된 것입니다. 평균 소비자에게는 그렇게 보일 수 있지만, 그들의 실제 디자인은 단순히 두 CPU를 나란히 붙인 것보다 훨씬 더 똑똑합니다.
다수의 코어가 동일한 다이에 공존함으로써 다수의 코어 CPU의 개별 코어는 함께 자원을 공유하여 제조 비용을 절감하고 성능을 향상시킵니다. 예를 들어, 그들은 캐시 메모리 일부, 그리고 다른 요소들에 대한 연결을 공유할 수 있습니다.
다수의 코어 CPU는 동종 또는 이종 일 수 있습니다. 동종 CPU는 두 개 이상의 동일한 코어를 포함하고, 이종 CPU는 서로 다른 유형의 코어를 포함합니다. 예를 들어, 현대 스마트폰의 CPU는 일반 작업에 더 적합한 중앙 코어와 사진 촬영, 인공지능 등의 작업을 돕는 여러 개의 더 작은 코어를 포함하는 경우가 많습니다.
CPU 제조업체가 GHz 한계를 밀어붙이기보다 더 많은 코어를 추가하는 데 집중함에 따라, 현대 소프트웨어와 운영 체제도 이에 맞추어 발전해 왔습니다. 대부분의 현대 소프트웨어는 이미 여러 코어의 이점을 활용하고 있지만, 여전히 높은 단일 코어 속도로 더 나은 성능을 발휘하는 도구, 애플리케이션, 심지어 게임도 많이 있습니다. 이는 일부 작업이 단순히 병렬화되거나 더 작은 조각으로 나뉘어 여러 코어에 분배될 수 없기 때문에 발생합니다.
캐시 및 아키텍처
8비트 시대에는 컴퓨터의 RAM이 CPU에 필요한 모든 것을 제공할 만큼 충분히 빠른 것이었습니다. 그러나 CPU가 계속해서 속도를 높이면서, RAM은 따라잡으려고 했고 그렇게 캐시가 도입되었습니다.
캐시는 실질적으로 매우 빠른 메모리의 일종으로, RAM에서 즉각적인 명령어를 저장하기 위해 CPU에 추가됩니다. 캐시는 CPU와 동일한 속도로 실행되기 때문에 지연 없이 매우 짧은 시간 내에 정보를 CPU에 신속하게 제공할 수 있습니다.
캐시는 다양한 수준이 있습니다. 수준 1 (L1) 캐시는 가장 기본적인 형태이며 모든 CPU에서 발견됩니다. 수준 2 (L2) 캐시는 더 큰 메모리 크기를 가지고 있으며 더 많은 즉각적인 명령어를 저장하는 데 사용됩니다. 일반적으로 L1 캐시는 L2 캐시를 캐시하고, L2 캐시는 RAM을 캐시하며, RAM은 하드 디스크 데이터를 캐시합니다. 최신 다수의 코어 기술로 인해 L3 또는 L4 캐시와 같이 크기가 더 크고 여러 코어 간에 공유되는 캐시도 존재합니다.
미래에는 CPU와 RAM 간의 연결을 상당히 빠르게 만드는 방법이 발견되면 이러한 것들이 덜 중요해질 수 있습니다. 이는 AMD가 이를 해결했을지 모른다는 이유로 그들의 차세대 Zen 아키텍처 프로세서가 흥미로운 이유 중 하나입니다.
위는 CPU 성능에 영향을 미치는 요소들입니다. Intel과 AMD CPU의 차이점, 그리고 AMD CPU 선택 방법에 대해서도 알고 싶을 수 있습니다.
