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초보자를 위한 CPU 특강 (1)
글 : 장홍식 / 보드나라 컨텐트 마스터
이 글은 필자가 학교에서 강의용을 사용하던 글입니다.
따라서, 일부 설명이 누락되거나 미흡하니 널리 이해바랍니다.
컴퓨터는 여러 가지 부품으로 구성되어 있다. 각 부품은 혼자서 독립적으로는 절대로 사용하지 못하지만, 우리가 사용하는 전자제품중 유일하게 부품별로 구입할 수 있는 것이 컴퓨터다. 모든 부품은 종속적이지만 또한 독립적이다. 컴퓨터를 능수능란하게 사용한다는 말에는 이 부품들을 얼마나 잘 주물럭거릴 수 있느냐는 능력도 포함된다. Chapter 2부터 Chapter 4까지, 우리는 현재까지 판매되었던 모든 컴퓨터 부품의 특징과 구성을 살펴보고 내부 흐름을 잘 살펴 컴퓨터를 좀더 명확하게 파악하는데 도움이 되고자 한다. Chapter 2 에서는 컴퓨터의 중추적인 역할을 하는 CPU, MainBoard, Memory에 대해 역사와 구조도, 흐름에 대해 전체적으로 살펴보도록 하겠다.
CPU의 개요
Central Processing Unit 혹은 Microprocessor Processing Unit 이라고 한다. MPU는 컴퓨터 용어 학회에서 정의한 이름이고 CPU는 Intel에서 정의한 이름이다. 주로 IBM-PC 계열의 컴퓨터는 Intel의 것을 주로 사용하기에 CPU로 불린다.
CPU는 컴퓨터에서 이루어지는 모든 연산을 담당한다. CPU는 트랜지스터로 구성되어 있으며 Waper에 실리콘 산화물을 입혀 구성된다. 현재 많이 사용되는 Pentium III ∼ Pentium IV, Athlon Processor는 약 2000만~4000만개의 트랜지스터로 구성된 CPU이다 그림 1 Power PC CPU 의 구조도
*참조 : Solid State Electronic Devices - Fourth Edition Prentice Hall International Editions by Ben G. Streetman (영문원서)
*여기서 가능하면 Transistor의 원리와 CPU의 제조 원리에 대해 간결하게 언급해도 좋다고 생각.
CPU계보(컴퓨터 계보)
CPU가 어떤 계열이냐에 따라 컴퓨터의 계열이 갈린다. 일반적으로 PC라고 불리는 컴퓨터는 IBM계열과 Mac계열이 있으며, Workstation계열에는 SunMicrosystems, Alpha계열 등등이 있다. 간단히 표로 정리해 본다.
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계열 |
PC계열 |
Workstation 계열 |
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IBM-PC |
Mac |
NEC |
SUN |
Alpha |
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제조회사 |
Intel |
AMD |
Motorola |
NEC |
SunMicrosystems |
Intel-DEC,Samsung |
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CPU Name |
8088 |
80286 |
68080 |
VR |
Spark |
Alpha |
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80286,386 |
80386 |
68xxx |
UltraSpark |
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80486 |
80486 |
PowerPC |
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Pentium계열 |
K5,K6 |
PowerG3 |
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Celeron계열 |
Athlon,Duron |
PowerG4 |
여기서 우리는 PC계열만 살펴보기로 한다. PC계열중 NEC는 일본에서만 사용하므로 논외로 하고 IBM-PC를 주로 다루되 Mac계열에대해 잠깐 살펴보기로 한다.
*Workstation에 대한 간단한 언급 필요
Mac계열
Steve Jobs가 세운 Apple사에서 만든 PC계열이다. 초기에 Intel계열보다 값이 싸다는 이유로 Motorola계열의 CPU를 사용하여 PC를 제조했다. 만약, Mac이 Intel계열의 CPU를 사용했다면? 우리는 더욱 편리한 컴퓨팅환경을 느끼며 살아갈 수 있을 것이다 (최소한 Windows가 세상에 나타나지는 않았을 것이다)
초기에 폭발적인 시장 선점을 누리다가 IBM-PC가 출연하면서 그것에 대한 대처가 미숙하여 지금은 소수만 사용하고 있는 PC이다. 현재 Steve Jobs가 다시 Apple사에 복귀하면서 출시한 iMAC계열이 다시 폭발적인 인기를 누리고 있지만 현재 시장점유율은 약 10%미만이다.
IBM-PC계열
1970년대중반, IBM이 PC시장에 뛰어들면서 이름 붙여졌다. IBM은 당시 Intel의 CPU를 주 Processor로, MS의 DOS를 주 OS로 사용하는 계약을 체결하여 출시했다. Open- Architecture에 기반하여 제조되었기 때문에 Clone 제품군이 다수 등장하기 시작했다. 결국 IBM은 PC시장을 포기했고, Clone제품군들이 시장선점을 하고 있다. 현재 대부분의 컴퓨터는 IBM-PC계열이다.
Intel 은 모든 IBM-PC계열의 CPU를 공급하기엔 역부족일 정도로 작은 회사였다. 따라서 IBM은 2차 CPU공급자로 AMD를 지정하였고, AMD는 Intel로부터 설계도면을 받아 Licensing Produce를 하기 시작했다. 기본 설계도면을 참조하되 약간의 변형을 하여 훨씬 싸고 빠른 CPU를 내놓아 시장에서 인기를 끌었다. 그 덕에 80486을 가지고 법정싸움까지 가기도 했었다. 법정판결결과 AMD는 더 이상 앞으로 Intel에서 사용하는 CPU 브랜드를 사용할 수 없다는 결과를 얻었고, AMD는 80486다음 제품에 Intel클론제품이 아닌 자체설계제품을 출시하기에 이른다. 그것이 K5이다.
CPU별 RoadMap
여기서 우리는 IBM-PC계열의 CPU를 좀 더 자세하게 파악해 보기로 한다.
Intel CPU RoadMap
8086-8088-80286-80386-80486-80486dx2-pentium(p5c)-Pentium(p54c)-PentiumMMX(P55c) →
Pentium Pro-Pentium II(Klamath)-Pentium II(Desutes)-Pentium III(Katmai)-Pentium III(Copper)
→
└Celeron(Covington)-Celeron(Mendocino)-Celeron(Celermine)
Pentium IV
AMD CPU Roadmap
80286-80386-80486-80486dx2-80486dx4-k5-k6-k6 II-k6 III-Athlon-Athlon(thunderbird)
└Duron(Spitfire)
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