■  컴퓨터의 종류와 특성

데스크탑 (Desktop) 컴퓨터는 흔히 우리가 알고 있는 개인용 컴퓨터 (PC)를 말한다. 데스크탑 컴퓨터는 30년의 짧은 역사 (우리나라에선 더욱 짧은)를 가지며 발전되었지만 최근 폭발적인 보급에 의해 컴퓨터를 가장 크게 대표하는 부류가 되었다. 이러한 데스크탑 컴퓨터는 일반 사용자에게 저렴한 가격에 우수한 성능을 제공하는데 우선적인 목적을 두고 있으며 이를 위해 많은 소프트웨어들이 사용된다.

서버 (Server)는 초창기 컴퓨터 시대의 메인프레임 (mainframe), 미니컴퓨터 (minicomputer), 또는 슈퍼컴퓨터 (supercomputer) 형식의 컴퓨터로서 주로 네트워크를 통해 접근해서 사용되는 컴퓨터를 말한다. 서버는 많은 작업환경과 데이타를 다루는데 주목적을 갖고 디자인 되며 데스크탑 컴퓨터와는 달리 그 목적에 따라 제한된 몇가지의 소프트웨어 만이 사용된다. 또한 많은 사용자에 따른 독립적인 작업을 안정되게 수행하여야 되며 네트워크 상의 다른 서버와의 통신, 하드웨의의 업그레이드등 여러가지 면에서 그 안정성과 확장성에 촛점이 맞춰지게 된다. 따라서 외향적인 면에서 일반 데스크탑과의 구조는 거의 똑같지만 설계부분에서 많은 차이를 보이며 종류에 따라 가격과 성능에서 많은 차이가 난다. 작은 기업등에서의 데이타 저장, 웹서버등으로 사용되는 낮은급의 서버는 일반 데스크탑과 가격이 비슷한 경우도 있지만 슈퍼컴퓨터와 같이 수백, 수천개의 프로세서를 장착하고 테라바이트(terabyte) 단위의 메모리, 페타바이트(petabyte) 단위 데이타 저장 용량을 갖춘 경우 가격이 수백억에 까지 이르기도 한다. 하지만 이러한 서버는 그 사용이 고급 과학 및 공학분야의 전산등에 한정되어 쓰이며 컴퓨터 산업에 있어서 그 매출에 있어서 작은 부분을 차지 한다.

엠베디드 컴퓨터 (Embeded Computer)는 일반적으로 사람들이 컴퓨터라고 하면 데스크탑을 떠올리는 것과는 달리 실제로 컴퓨터 분야에서 가장 큰 부류를 차지 하며 그 종류와 사용분야 또한 광대하게 넓다. 전자레인지, 세탁기, 자동차, 휴대폰에서 부터 시작하여 비디오 게임, 디지탈 TV, 현금인출기, 비행기, 선박등 현대의 거의 모든 전자기계에 들어가 있으며 그 많은 사용에도 불구하고 사람들은 사실 그것을 컴퓨터라고 인식하지 못하고 있다. 일반적으로 단지 어떤 기계에 포함된 전자칩, 컴퓨터 칩 정도로 인식되기 쉽지만 엄연히 컴퓨터의 한 종류이다. 엠베디드 컴퓨터는 이러한 전자기계의 하드웨어를 콘트롤 하기 위해 하나의 소프트웨어만 가지고 포함되어 있는 경우가 많다. 데스크탑 컴퓨터와는 달리 각 전자제품 속에 하나의 기능만을 간단히 신속하게 수행할 수 있는데 그 목적을 둔다. 엠베디드 컴퓨터의 제한된 기능과 목적에 의해 낮은 가격대이지만 그 기능이 실패할 경우 엠비디드 컴퓨터를 포함하고 있는 전자기계 전체가 작동을 하지 못하기 때문에 작동 실패 허용치는 다른 컴퓨터에 비해 가장 적어야 한다. 따라서 엠베디드 컴퓨터의 제일 큰 목적은 그 기능보다는 최대한 완벽하게 제한된 기능을 수행하는데 있다.
지난 10년사이 종류별 컴퓨터 판매량을 보면 서버는 약 1.6배, 데스크탑(개인용 컴퓨터)는 1.4배 증가인데 비해 엠베디드 컴퓨터는 약 3.9배나 증가했으며 전체 판매량의 89%가 엠베디드 컴퓨터, 10%가 데스트탑 컴퓨터, 1%가 서버이다. 아마 집이나 주변에서 각 컴퓨터 종류별로 숫자를 세어보면 쉽게 이해가 될 것이다.

■  컴퓨터의 구성과 컴포넌트

컴퓨터를 열어보면 아주 많은 부품들이 복잡하게 있지만 크게 프로세서, 메모리, I/O장치 이렇게 세가지로 구성된다. 컴퓨터를 열어보면 이 세가지 콤포넌트를 같이 연결해 주는 커다란 전자 회로판이 있는데 이를 마더보드(Motherboard)라고 한다. 또한 각 하드웨어에 전선으로 연결되어 있고 냉각장치 (Fan)가 달려있는 큰 메탈 케이스를 볼수 있는데 이것이 컴퓨터 전체에 전원을 공급해 주는 장치 (Power Supply)다.

프로세서 (Processor)는 중앙처리장치 (Central Processor Unit)를 일컫는 말로 흔히 CPU라고 부르기도 한다. 이는 컴퓨터에서 모든 데이타 처리 및 전산을 담담하여 컴퓨터의 심장부라고 할 수 있다. 종종 어떠한 컴퓨터의 종류, 성능등을 표현할때 쓰이기도 할 정도로 컴퓨터에서는 가장 중요한 부분이라고 할 수 있다. 우리가 가장 흔히 PC 완제품 사양에서 볼 수 있는 펜티엄 (Pentium) 칩이라고 하는 것이 바로 이러한 프로세서이며 PC에 흔히 장착되는 프로세서 칩에는 인텔 (Intel)사 제품인 셀러론 (Celeron), 이타늄 (Itanium), 제온 (Xeon) 그리고 AMD사 제품에는 옵테론 (Opteron), 애슬론 (Athron), 튜리온 (Turion)등이 있지만 실제로 프로세서의 종류에는 수백가지가 있다. 하나의 프로세서 종류에도 클락 스피드에 따라 여러 종류로 나눠지며 컴퓨터 속도가 얼마냐는 얘기에 흔히 이러한 프로세서의 클락 스피드를 얘기하게 된다 (예를 들어 CPU가 1.6GHz). 하지만 CPU의 성능을 구분하는데에는 클락 스피드 외에 CPU 내에 장착된 캐쉬 메모리 (Cache) 용량 (512K, 1M, 2M)도 매우 중요하다. 또한 CPU가 마더보드에 전자회선으로 연결되어 있기 때문에 이러한 버스(Front Side Bus)의 속도에 따라서도 구분된다.

예)  펜티엄4  3.6GHz  2MB L2 캐쉬 메모리  800MHz FSB
     셀러론D  2.8GHz  256K L2 캐쉬 메모리  533MHz FSB
     펜티엄M  1.7GHz  2MB L2 캐쉬 메모리  400MHz FSB

일반적으로 같은 CPU종류라면 클락 스피드가 빠를수록 그 성능면에서 우수하다고 할 수 있지만 그렇다고 절대적인 것은 아니다. 예를 들어 펜티엄4 3.2GHz 프로세서가 1.6GHz 프로세서 보다 2배 빠르다고 할 수 없으며 더더욱 다른 제품라인이나 다른 회사 제품끼리의 성능을 클락 스피드만으로 비교할 수 없다. 각 프로세서가 완전히 다른 아키텍쳐(Architecture)를 가지고 만들어 지기 때문에 전문 과학자나 엔지니어들의 여러가지 성능에 대한 수치계산과 검사를 통해 근사치로서 상대적으로 비교할 수 있을 뿐이다. 때로는 벤치마킹 후에 성능의 오차가 생기는 프로세서 모델이 생기는 경우도 있다. 따라서 무조건 CPU의 속도가 향상된다고 해서 컴퓨터의 성능이 향상 된다고 보장할 수도 없는 것이다. CPU 생산업체에서는 흔히 소비자들의 이러한 기대치와 오판을 겨냥한 마케팅 전략을 내세우기도 한다. 프로세서에 대해서 더 자세한 내용은 밑에서 소개하기로 한다. 최첨단 기술이 접목되어 만들어진 결정체인 CPU는 하나의 전자칩이며 전류에 의한 발열을 냉각시키기 냉각장치(Heat sink) - 여러개의 메탈 판 - 위에 장착되어 있으며 밖깥쪽에는 바람을 일으키는 팬(Fan)이 장착되어 플라스틱 커버로 덮혀 있다. 이러한 CPU는 전자 회로판인 마더보드(Motherboard)의 한쪽에 장착되며 컴퓨터를 열어 보면 가장 쉽게 눈에 띈다.

메모리 (Memory)는 일반적으로 광범위하게 모든 메모리를 통틀어 얘기하지만 여기서는 RAM (Random Access Memory)을 가리켜서 말한다. 메모리 (RAM)는 컴퓨터의 전원이 켜지면서 어떠한 전산을 수행하기 위해 필요한 데이타를 임시로 저장해 두는 곳으로 필요에 따라 저장된 데이타를 읽기 또는 쓰기를 한다. 메모리는 CPU에 효율적으로 저장할 수 있는 데이타 용량에 한계가 있기 때문에 나머지 데이타들을 임시로 저장하기 위해서 사용되며 메모리에 대한 데이타 읽기/쓰기 속도는 CPU 내에서 처리되는 것에 비해 수십배에서 수백배 느리다. 이러한 메모리는 사용자가 어떤 프로그램을 얼마나 많은 프로그램을 사용하는데에 따라 적당한 용량이 결정된다. 메모리 용량은 256MB, 512MB, 1024MB등으로 구분되며 메모리의 데이타에 접근하는 속도에 따라 400MHz, 533MHz로 구분된다. 예전에는 DRAM이 사용됬지만 최근 주류를 이루는 메모리는 DDR SDRAM이며 가장 최근에는 DDR2 SDRAM이 개발 되기도 했다. 컴퓨터 산업에서 가장 이슈가 되는 부분 중에 하나가 CPU의 발전과 메모리의 발전의 불균형이기도 하다. 지난 15년 동안 CPU 클락 스피드가 매년 약 35~55% 가량 증가된데 비해 메모리 속도는 겨우 7% 가량 증가 했을 뿐이다. 이러한 격차는 CPU 속도가 아무리 몇배 빨라졌다고 해도 CPU 속도의 향상과 전체적인 컴퓨터 성능이 비례하지 않는 현상을 가져다 준다. 쉽게 예를 들면 CPU에서 처리할 데이타를 메모리에서 가져오는데 걸리는 시간이 CPU 클락 스피드보다 느리기 때문에 CPU의 레지스터에서는 이미 연산이 끝났지만 그 다음 데이터가 준비될 때까지 CPU는 아무 작업을 수행하지 않고 쉬는 (Idle) 상태로 있는 현상이 발생 되기 때문이다. 따라서 이러한 결점이 발생하는 아키텍쳐라면 어떠한 작업을 끝마칠 때까지 걸리는 시간이 시스템의 CPU 속도와는 상관없이 (예를 들면 1.6GHz 이거나 3.2GHz) 결국 메로리로의 접근 속도에 결정 될 수 있다. 따라서 이러한 문제점을 줄이기 위한 여러가지 기술들이 CPU 및 운영체제 (Operating System) 개발에 촛점이 되고 있다.

예)  512MB  DDR  SDRAM  533MHz FSB
     256MB  DDR2 SDRAM  400MHz FSB
     512MB  DDR2 SDRAM  533MHz FSB

I/O 장치는 컴퓨터의 모든 입력 (Input) 장치와 출력 (Output) 장치를 통틀어 말하는 것이다. 입력장치에는 마우스, 키보드, 마이크, 스캐너등이 출력장치에는 모니터, 프린터, 스피커등이 있으며 입출력을 모두 하는 사운드카드, 비디오카드, 모뎀, 네트워크 카드와 데이타 저장을 위한 플로피 디스크, 하드디스크, CD-ROM, DVD-ROM등이 이 모든 하드웨어가 I/O 장치에 속한다. 프로세서와 메모리가 데이타에 관한 전산 처리를 하는 핵심이라면 I/O 장치는 데이타 입출력을 위한 보조 장치라고 볼 수 있다. 이러한 I/O 장치도 마찬가지로 마더보드(Motherboard)에 연결되어 있으며 컴퓨터를 열어보면 큰 마더보드 회로판에 각종 I/O 장치를 위한 작은 카드와 디스크 드라이브들 (플로피, 하드디스크, CD-ROM)이 전선으로 연결되어 꼽혀 있는것을 볼수가 있다.