PC 작동 방식

컴퓨터 라는 단어 는 일부 입력을 받아들이고 일부 출력을 생성할 수 있는 개체를 나타냅니다. 사실, 인간의 뇌 자체는 정교한 컴퓨터이며 과학자들은 해가 갈수록 뇌가 어떻게 작동하는지 더 많이 배우고 있습니다. 하지만 컴퓨터라는 단어를 가장 일반적으로 사용하는 것은 마이크로프로세서를 포함하는 전자 장치를 설명하는 것 입니다.

마이크로프로세서는 눈 깜짝할 사이에 복잡한 계산을 수행할 수 있는 작은 전자 장치입니다. 자동차, 냉장고 및 TV 와 같이 매일 사용하는 많은 장치에서 마이크로프로세서를 찾을 수 있습니다 . 마이크로프로세서가 있는 가장 잘 알려진 장치는 개인용 컴퓨터 또는 PC입니다. 사실, 컴퓨터의 개념은 PC라는 용어와 거의 동의어가 되었습니다.

PC라고 하면 비디오 화면, 키보드, 마우스나 터치패드와 같은 포인팅 장치가 연결된 밀폐된 장치를 상상할 것입니다. 데스크탑 컴퓨터, 타워 및 랩탑과 같은 다양한 형태의 PC를 상상할 수도 있습니다. PC라는 용어는 Intel 프로세서 또는 Microsoft 운영 체제와 같은 특정 브랜드와 관련되어 있습니다. 그러나 이 기사에서는 PC를 다음과 같은 특성을 가진 보다 일반적인 컴퓨팅 장치로 정의합니다.

PC의 역사는 Ed Roberts라는 사람이 Intel에서 설계한 마이크로프로세서 칩을 기반으로 하는 컴퓨터 키트를 판매하기 시작한 1970년대로 거슬러 올라갑니다. Roberts는 그의 컴퓨터를 Altair 8800이라고 부르고 조립되지 않은 키트를 $395에 판매했습니다. Popular Electronics는 1975년 1월호에서 키트에 대한 이야기를 실었고 거의 모든 사람들을 놀라게 했고 키트는 즉시 히트를 쳤습니다. 이렇게 해서 개인용 컴퓨터의 시대가 시작되었습니다[출처: Cerruzi , Lasar ].

Altair 8800이 최초의 실제 개인용 컴퓨터였으나 몇 년 후 Apple II가 출시되면서 PC가 인기 있는 가전 제품으로 등장하게 되었습니다. 발명가 스티브 잡스와 스티브 워즈니악이 만든 애플 II는 가정과 학교에서 컴퓨터에 대한 수요가 있음을 증명했습니다. 얼마 지나지 않아 IBM과 Texas Instruments와 같은 오래된 컴퓨터 회사가 PC 시장에 뛰어 들었고 Commodore 및 Atari와 같은 새로운 브랜드가 게임에 뛰어 들었습니다.

이 기사에서는 PC 내부를 살펴보고 부품과 그 역할에 대해 알아보겠습니다. 또한 PC를 부팅하고 실행하는 데 사용되는 기본 소프트웨어도 확인합니다. 그런 다음 모바일 PC를 다루고 PC 기술의 미래를 살펴봅니다.

내용물

1. 핵심 PC 구성 요소
2. 포트, 주변 장치 및 확장 슬롯
3. PC 전원 켜기
4. PC 운영 체제
5. PC의 미래
6. 휴대용 개인 컴퓨팅

PC가 어떻게 작동하는지 알아보기 위해 함께 모여 기계를 구성하는 부품부터 살펴보겠습니다. 다음은 일반적으로 조립되는 순서대로 PC에 공통적인 구성 요소입니다.

케이스 -- 노트북을 사용하는 경우 컴퓨터 케이스에는 키보드와 화면이 포함됩니다. 데스크탑 PC의 경우 케이스는 일반적으로 조명, 통풍구 및 케이블 연결 장소가 있는 상자 유형입니다. 케이스의 크기는 작은 탁상용 장치에서 높은 타워까지 다양합니다. 더 큰 케이스가 항상 더 강력한 컴퓨터를 의미하는 것은 아닙니다. 중요한 것은 내부에 있는 것입니다. PC 빌더는 내부에 맞는 마더보드 유형에 따라 케이스를 설계하거나 선택합니다.

마더보드 - PC 내부의 기본 회로 보드는 마더보드 입니다. 내부 및 외부의 모든 구성 요소는 어떤 방식으로든 마더보드를 통해 연결됩니다. 이 페이지에 나열된 다른 구성 요소는 분리 가능하므로 마더보드를 교체하지 않고도 교체할 수 있습니다. 그러나 몇 가지 중요한 구성 요소가 마더보드에 직접 부착되어 있습니다. 여기에는 컴퓨터의 전원이 꺼질 때 시스템 시계와 같은 일부 정보를 저장하는 CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)가 포함됩니다. 마더보드는 다양한 크기와 표준으로 제공되며 이 글을 쓰는 시점에서 가장 일반적인 것은 ATX와 MicroATX입니다. 거기에서 마더보드는 내부적으로 처리하도록 설계된 이동식 구성 요소의 유형과 외부 장치를 연결하는 데 사용할 수 있는 포트에 따라 다릅니다.

전원 공급 장치 -- 마더보드의 교체 가능한 CMOS 배터리로 구동되는 CMOS를 제외하고 PC의 모든 구성 요소는 전원 공급 장치에 의존합니다. 전원 공급 장치는 모바일 컴퓨터의 경우 배터리 또는 데스크탑 PC의 경우 전원 콘센트와 같은 일부 유형의 전원에 연결됩니다. 데스크탑 PC에서는 외부에 전원 케이블이 연결되어 있고 내부에 몇 개의 연결된 케이블이 있는 케이스 내부에 장착된 전원 공급 장치를 볼 수 있습니다. 이러한 케이블 중 일부는 마더보드에 직접 연결되고 나머지는 드라이브 및 팬과 같은 다른 구성 요소에 연결됩니다.

중앙 처리 장치(CPU) -- 흔히 프로세서라고 하는 CPU는 마이크로프로세서 를 포함하는 구성 요소입니다 . 그 마이크로프로세서는 모든 PC 작동의 핵심이며 하드웨어와 소프트웨어의 성능은 프로세서의 성능에 의존합니다. Intel과 AMD는 PC용 최대 CPU 제조업체이지만 시장에서 다른 제품도 찾을 수 있습니다. 두 가지 일반적인 CPU 아키텍처는 32비트와 64비트이며 특정 소프트웨어는 이러한 아키텍처 구분에 의존한다는 것을 알게 될 것입니다.

랜덤 액세스 메모리(RAM) -- 가장 빠른 프로세서라도 처리되는 동안 정보를 저장할 버퍼가 필요합니다. RAM은 조리대가 요리에 그대로 CPU이다 : 그것은 당신이 픽업을 사용해야 할 때까지 재료와 도구를 사용하면 대기 작업중인 장소로 제공합니다. 빠른 PC에는 빠른 CPU와 충분한 양의 RAM이 모두 필요합니다. 각 PC에는 처리할 수 있는 최대 RAM이 있으며 마더보드의 슬롯은 PC에 필요한 RAM 유형을 나타냅니다.

드라이브 -- 드라이브는 사용하지 않을 때 데이터를 저장하기 위한 장치입니다. 하드 드라이브 또는 솔리드 스테이트 드라이브는 PC의 운영 체제와 소프트웨어를 저장합니다. 이에 대해서는 나중에 자세히 살펴보겠습니다. 이 범주에는 CD, DVD 및 Blu-ray 미디어를 읽고 쓰는 데 사용되는 것과 같은 광학 드라이브도 포함됩니다. 드라이브는 이전 IDE 표준 및 최신 SATA 표준을 포함하여 사용하는 드라이브 컨트롤러 기술 유형에 따라 마더보드에 연결됩니다.

냉각 장치 -- 컴퓨터가 더 많이 처리할수록 더 많은 열이 발생합니다. CPU 및 기타 구성 요소는 일정량의 열을 처리할 수 있습니다. 그러나 PC가 제대로 냉각되지 않으면 과열되어 구성 요소와 회로에 막대한 피해를 줄 수 있습니다. 팬은 PC를 냉각하는 데 사용되는 가장 일반적인 장치입니다. 또한 CPU는 CPU에서 열을 방출하는 방열판이라는 금속 블록으로 덮여 있습니다. 게이머와 같은 일부 진지한 컴퓨터 사용자는 더 강력한 냉각 요구 사항을 처리하도록 설계된 수냉식 시스템과 같은 더 비싼 열 관리 솔루션을 사용하는 경우가 있습니다.

케이블 - 지금까지 언급한 모든 구성 요소는 케이블의 일부 조합으로 연결됩니다. 이 케이블은 데이터, 전원 또는 둘 다를 전달하도록 설계되었습니다. PC는 케이블이 케이스 내에서 깔끔하게 접히고 케이스 전체의 공기 흐름을 차단하지 않도록 구성해야 합니다.

PC는 일반적으로 이러한 핵심 구성 요소 이상입니다. 다음으로 컴퓨터와 상호 작용할 수 있는 포트와 주변 장치와 확장 슬롯을 사용하여 구성 요소를 더 추가할 수 있는 방법을 살펴보겠습니다.

지금까지 살펴본 핵심 구성 요소는 PC의 중앙 처리 능력을 구성 합니다. 그러나 PC에는 인간 사용자 및 다른 컴퓨터와 상호 작용하기 위한 추가 구성 요소가 필요합니다. 이를 가능하게 하는 PC 부품은 다음과 같습니다.

그래픽 구성 요소 -- 일부 마더보드 에는 온보드 그래픽이 있지만 다른 마더보드 에는 별도의 비디오 카드에 밀어 넣을 수 있는 확장 슬롯이 포함되어 있습니다. 두 경우 모두 PC의 비디오 구성 요소는 화면에 표시되는 복잡한 그래픽 데이터 중 일부를 처리하여 CPU의 부하를 일부 줄여줍니다. 마더보드는 이전 AGP 표준 또는 최신 PCI 표준 중 하나와 같은 특정 인터페이스를 기반으로 하는 비디오 카드를 허용합니다.

포트 -- 포트 라는 단어는 종종 케이블을 꽂을 수 있는 PC 외부의 장소를 설명하는 데 사용됩니다. USB 포트 또는 이더넷 포트 와 같이 용도별로 포트를 설명합니다 . (포트라는 단어는 두 개의 하드웨어가 통신을 시도할 때 소프트웨어 연결을 설명하는 데도 사용됩니다.) 많은 포트가 마더보드에 직접 부착되어 있습니다. PC에서 찾을 수 있는 일부 포트는 다음과 같습니다.

주변 장치 -- PC 케이스 내부에 장착되지 않은 모든 하드웨어를 주변 장치라고 합니다. 여기에는 기본 입력 및 출력 장치(모니터, 키보드 및 마우스)가 포함됩니다. 프린터, 스피커, 헤드폰, 마이크, 웹캠 및 USB 플래시 드라이브도 포함됩니다. PC의 포트에 연결할 수 있는 모든 것은 PC의 주변 장치 중 하나입니다. 모니터와 같은 필수 주변 장치는 대신 내장되어 있는 랩톱에 필요하지 않습니다.

확장 슬롯 -- 경우에 따라 마더보드 어딘가에 지정된 슬롯이 없는 구성 요소를 PC에 추가하고 싶을 것입니다. 이것이 마더보드에 일련의 확장 슬롯이 포함되는 이유입니다. 확장 슬롯에 맞도록 설계된 분리 가능한 구성 요소를 카드라고 하는 이유는 납작한 카드 모양의 구조 때문일 것입니다. 확장 슬롯을 사용하여 추가 비디오 카드, 네트워크 카드, 프린터 포트, TV 수신기 및 기타 많은 사용자 지정 추가 사항을 추가할 수 있습니다. 카드는 레거시 ISA/EISA 유형이든 더 일반적인 PCI , PCI-X 또는 PCI Express 유형 이든 확장 슬롯 유형과 일치해야 합니다 .

이제 PC의 각 부분을 살펴보았으므로 전원 버튼을 누르고 무엇이 부팅되는지 살펴보겠습니다.

PC의 전원을 처음 켤 때 기기는 사용할 준비가 되기 전에 여러 내부 프로세스를 거칩니다. 이를 부팅 프로세스 또는 PC 부팅이라고 합니다. Boot는 Bootstrap의 줄임말로 "Pull yourself up by the bootstrap"이라는 옛 속담을 참고로 하여 처음부터 무언가를 시작한다는 의미입니다. 부팅 프로세스는 PC의 기본 입출력 시스템( BIOS )에 의해 제어됩니다 .

BIOS는 플래시 메모리 칩에 저장된 소프트웨어입니다. PC에서 BIOS는 마더보드에 내장되어 있습니다. 경우에 따라 PC 제조업체에서 BIOS 업데이트를 출시하므로 지침에 따라 업데이트된 소프트웨어로 "BIOS 업데이트"를 수행할 수 있습니다.

부팅 프로세스를 제어하는 ​​것 외에도 BIOS는 PC의 하드웨어 구성 요소에 대한 기본 구성 인터페이스를 제공합니다. 이 인터페이스에서 부팅하는 동안 드라이브를 읽는 순서와 프로세서가 얼마나 빨리 실행될 수 있는지 등을 구성할 수 있습니다. BIOS 인터페이스에 들어가는 방법을 알아보려면 PC 설명서를 확인하십시오. 이 정보는 "Press DEL to enter Setup Menu"와 같은 메시지와 함께 컴퓨터를 처음 부팅할 때도 표시되는 경우가 많습니다.

다음은 PC의 부팅 프로세스를 요약한 것입니다.

이제 전원이 켜졌으니 다음은 무엇입니까? PC 작동 방식의 상당 부분은 사용하는 운영 체제에 따라 다릅니다. 다음 섹션에서는 운영 체제 가 PC에서 어떻게 작동 하는지 살펴보겠습니다 .

PC 부팅 후 운영 체제 또는 OS를 통해 제어할 수 있습니다 . 이 글을 쓰는 시점에서 대부분의 비 Apple PC는 Microsoft Windows 또는 Linux 배포 버전을 실행합니다 . 이러한 운영 체제는 다양한 종류의 PC 하드웨어에서 실행되도록 설계되었으며 Mac OS X 은 주로 Apple 하드웨어용으로 설계되었습니다.

운영 체제는 여러 작업을 담당합니다. 이러한 작업은 다음과 같은 광범위한 범주로 분류됩니다.

여기에서 PC에서 OS가 작동하는 방식에 대한 자세한 내용은 운영 체제 작동 방식 기사를 참조하세요 . 또한 특정 응용 프로그램 및 장치가 PC에서 어떻게 작동하는지 알고 싶을 때 확인하십시오.

이제 전반적인 PC의 미래와 PC 제조업체가 모바일 컴퓨팅의 이식성 문제를 어떻게 극복했는지 살펴보겠습니다.

최초의 PC가 시장에 출시된 이래로 더 새롭고 더 나은 모델이 출시된 지 몇 개월 만에 구형 모델을 구식으로 만들었습니다. SATA와 같은 드라이브 기술은 IDE를 대체 하고 PCI 확장 슬롯은 ISA 및 EISA를 대체했습니다. 그러나 PC의 기술 발전을 나타내는 가장 두드러진 척도는 CPU와 해당 CPU 내의 마이크로프로세서입니다.

실리콘 마이크로프로세서는 1950년대부터 컴퓨팅 세계의 핵심이었습니다. 그 기간 동안 마이크로프로세서 제조업체는 더 많은 트랜지스터 와 향상된 기능을 마이크로프로세서에 집어넣었습니다. 1965년 Intel의 설립자 Gordon Moore는 마이크로프로세서가 2년마다 두 배로 복잡해질 것이라고 예측했습니다. 그 이후로 그 복잡성은 18개월마다 두 배로 증가했으며 업계 전문가들은 예측을 무어의 법칙(Moore's Law) 이라고 불렀습니다 . 많은 전문가들은 실리콘 마이크로프로세서의 물리적 한계 때문에 무어의 법칙 이 곧 끝날 것이라고 예측했다 [출처: PBS ].

그러나 이 글을 쓰는 시점에서 프로세서의 트랜지스터 용량은 계속해서 증가하고 있습니다. 이는 칩 제조업체가 트랜지스터를 실리콘에 에칭하는 새로운 방법을 끊임없이 찾고 있기 때문입니다. 작은 트랜지스터는 이제 10억분의 1미터인 나노미터로 측정됩니다. 원자 자체는 약 0.5nm이며, 마이크로프로세서에 대한 최신 생산 공정은 45nm 또는 32nm를 측정하는 트랜지스터를 생산할 수 있습니다. 숫자가 작을수록 더 많은 트랜지스터가 칩에 들어가므로 칩이 처리할 수 있는 처리 능력이 높아집니다. 2011년 5월 현재 Intel은 Tri-Gate[출처: BBC , Intel ] 라고 하는 에너지 절약 설계의 트랜지스터를 사용하는 코드명 Ivy Bridge인 22nm 제조 공정을 작업 중이었습니다 .

무어의 법칙의 끝에 도달하면 어떻게 될까요? 데이터를 처리하는 새로운 수단으로 진행 상황이 계속될 수 있습니다. 잠재적인 후계자는 프로세서의 기본 계산 기능을 수행하는 보다 강력한 수단으로 입증된 것입니다. 실리콘 마이크로프로세서는 50년 이상 동안 전통적인 2상 트랜지스터에 의존해 왔지만 양자 컴퓨터와 같은 발명품이 판도를 바꾸고 있습니다.

양자 컴퓨터 는 1 또는 0의 두 가지 상태로 제한되지 않습니다. 정보를 양자 비트 또는 큐비트로 인코딩합니다. 큐비트는 1 또는 0일 수 있으며, 동시에 1과 0 또는 그 사이 어딘가에 중첩되어 존재할 수 있습니다. 큐비트는 컴퓨터 메모리와 마이크로프로세서 역할을 하기 위해 함께 작동하는 원자를 나타냅니다. 양자 컴퓨터는 이러한 여러 상태를 동시에 포함할 수 있기 때문에 오늘날 가장 강력한 슈퍼컴퓨터보다 수백만 배 더 강력할 가능성이 있습니다. 양자 컴퓨팅 기술은 아직 초기 단계이지만 과학자들은 이미 실제 측정 가능한 결과로 개념을 증명하고 있습니다. 이 놀라운 혁신에 대한 자세한 내용은 양자 컴퓨터의 작동 방식 을 확인하십시오 .

시간이 지나면 양자 컴퓨터의 힘이 일반 PC에 도달할 수 있을지 말해줄 것입니다. 그 동안에는 모바일 PC 덕분에 여전히 많은 처리 능력을 가지고 다닐 수 있습니다. 이에 대해서는 다음에 살펴보겠습니다.

PC 이전에도 컴퓨터 제조업체는 휴대용 컴퓨터를 개념화하고 있었습니다. 1986년에 랩탑 개념을 생산에 도입한 것은 12파운드의 IBM PC 컨버터블이었습니다. 그 이후로 랩탑 컴퓨터 는 더 작고 가벼워졌으며 데스크탑 PC와 함께 처리 능력도 향상되었습니다[출처: IBM ].

오늘날 컴퓨터 산업은 다른 종류의 모바일 컴퓨터를 인식하고 있습니다. 한 클래스인 노트북은 노트북과 거의 동의어가 되었습니다. 이 용어는 원래 랩톱의 더 작고 가벼운 사촌을 나타내는 데 사용되었습니다. 또 다른 클래스인 netbook 은 노트북보다 훨씬 작으면서도 저렴하고 덜 강력합니다. 분류의 이름은 인터넷 사용을 위한 매우 기본적인 인터페이스를 원하는 대상 고객의 이름을 따서 명명되었을 것입니다.

모바일 컴퓨팅은 노트북과 넷북보다 훨씬 더 발전합니다. 많은 스마트폰과 태블릿은 더 작은 패키지로 포장된 노트북만큼의 처리 능력을 가지고 있습니다. 주요 차이점으로는 더 작은 화면 크기와 해상도, 더 적은 수의 외부 포트, 휴대 전화 기능 및 터치 스크린 기술, 키보드에 추가로 또는 키보드를 대체하는 것 등이 있습니다.

소프트웨어 측면에서 PC 운영 체제도 이식성을 향상시키고 있습니다. 예를 들어 Google Chrome OS는 웹 애플리케이션 및 클라우드 스토리지에 대한 액세스에 의존하여 하드 드라이브 공간의 필요성을 최소화합니다. 즉, 64GB 솔리드 스테이트 드라이브로 제한된 넷북은 500GB 디스크 드라이브가 있는 노트북만큼 유용할 수 있습니다. 당연히 웹을 사용할 수 없는 대규모 응용 프로그램은 이러한 공간 절약 이점의 예외입니다.

이 기사에서는 PC가 작동하는 방식과 PC 기술이 어디로 가고 있는지 살펴보았습니다. 한 가지는 확실합니다. PC는 진화할 것입니다. 더 빨라질 것입니다. 더 많은 용량을 갖게 됩니다. 그리고 그것은 계속해서 우리 삶의 필수적인 부분이 될 것입니다.

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