1. CPU란?
CPU 또는 중앙 처리 장치는 종종 컴퓨터의 "두뇌"라고 불립니다. 이는 컴퓨터 시스템 내의 모든 프로세스를 구동하는 명령 실행 및 계산 수행을 담당하는 컴퓨터 하드웨어의 중요한 구성 요소입니다. 전반적으로 CPU는 사용자가 소프트웨어 애플리케이션을 실행하고, 데이터를 처리하고, 다양한 작업을 수행할 수 있도록 명령을 실행하고 계산을 수행하여 컴퓨터 시스템 기능에서 중심 역할을 합니다. 그 성능과 기능은 전반적인 속도와 반응성에 큰 영향을 미칩니다.
2. CPU의 구성요소
- 산술 논리 장치(ALU): ALU는 데이터에 대한 산술(덧셈, 뺄셈, 곱셈, 나눗셈) 및 논리 연산(AND, OR, NOT)을 수행하는 CPU의 일부입니다.
- CU(제어 장치): CU는 메모리에서 명령을 가져와서 디코딩하고 실행하는 역할을 담당합니다. CPU, 메모리 및 기타 주변 장치 간의 데이터 흐름을 제어합니다.
- 레지스터: 레지스터는 처리 중에 데이터, 명령 및 주소를 임시로 보관하는 CPU 내의 작은 고속 저장 장치입니다. 여기에는 프로그램 카운터(PC), 명령 레지스터(IR), 메모리 주소 레지스터(MAR), 메모리 데이터 레지스터(MDR) 및 범용 레지스터(예: 누산기, 인덱스 레지스터)가 포함됩니다.
3. CPU의 성능 판별요소
- 클럭 속도: 기가헤르츠(GHz) 단위로 측정되는 클럭 속도는 CPU가 실행할 수 있는 초당 사이클 수를 결정합니다. 클럭 속도가 높을수록 일반적으로 CPU가 명령을 더 빠르게 실행할 수 있으므로 처리 성능이 더 빨라집니다.
- 코어 수: CPU에는 여러 개의 처리 코어가 있어 여러 명령을 동시에 실행할 수 있습니다(병렬 처리). 병렬 실행을 위해 작업을 여러 코어에 분산할 수 있으므로 코어가 많을수록 일반적으로 멀티태스킹 및 멀티스레드 애플리케이션의 성능이 향상됩니다.
- 사이클당 명령(IPC): IPC는 CPU가 단일 클록 사이클에서 실행할 수 있는 명령 수를 나타냅니다. IPC의 개선으로 인해 명령 실행이 보다 효율적으로 이루어지고, 클럭 속도가 낮아도 성능이 향상됩니다.
- 캐시 크기 및 계층 구조: L1, L2, L3 캐시를 포함한 캐시 메모리는 더 빠른 액세스를 위해 자주 액세스 하는 데이터와 명령을 CPU 가까이에 저장하는 데 사용됩니다. 더 큰 캐시 크기와 효율적인 캐시 계층 구조는 CPU가 데이터에 액세스 하는 데 걸리는 시간을 줄여 전반적인 성능을 향상할 수 있습니다.
- 아키텍처: 파이프라인 깊이, 분기 예측, 명령어 세트 설계 등의 요소를 포함한 CPU 아키텍처는 성능에 큰 영향을 미칠 수 있습니다. 더 깊은 파이프라인, 더 나은 분기 예측, 최적화된 명령어 세트를 갖춘 고급 아키텍처는 전반적인 CPU 성능을 향상할 수 있습니다.
- 열 설계 전력(TDP): TDP는 일반적인 사용 조건에서 CPU가 생성하는 최대 열량을 측정한 것입니다. TDP CPU가 높을수록 일반적으로 성능이 더 좋지만 더 많은 전력이 필요하고 더 많은 열이 발생하므로 더 강력한 냉각 설루션이 필요합니다.
- 제조 공정: CPU를 제조하는 데 사용되는 제조 공정 기술(예: 7nm, 10nm, 14nm)은 성능과 전력 효율성에 영향을 미칠 수 있습니다. 프로세스 노드가 작을수록 일반적으로 더 높은 트랜지스터 밀도와 향상된 성능은 물론 더 나은 전력 효율성이 가능합니다.
- ISA(명령어 세트 아키텍처): ISA는 CPU가 실행할 수 있는 명령어 세트와 이러한 명령어가 인코딩 되는 방법을 정의합니다. ISA의 최적화는 특정 작업이나 작업 부하에 대한 성능을 향상할 수 있습니다.
- 통합 그래픽 처리 장치(GPU): 일부 CPU에는 통합 GPU가 포함되어 있으며, 이는 게임 및 멀티미디어 애플리케이션과 같이 그래픽 처리에 의존하는 작업의 전체 시스템 성능에 영향을 미칠 수 있습니다. 당연히 CPU 내장 GPU는 외장 GPU에 비해 성능이 떨어지지만 저사양의 게임 정도는 실행할 수 있는 능력을 보여줍니다.
- 메모리 대역폭(Bandwidth): 메모리의 데이터에 빠르게 액세스 하는 CPU의 능력은 성능에 영향을 미칩니다. 메모리 대역폭이 높을수록 CPU가 데이터를 더 빠르게 가져올 수 있어 병목 현상이 줄어들고 전반적인 성능이 향상됩니다.
4. CPU 성능의 감별
절대적인 표준은 아니지만 고급 수치가 성능이 더 좋은 경향이 있습니다. 하지만 숫자만 높다고 무조건 좋은 것은 아닙니다. 예를 들어 인텔의 13400K CPU가 12700K보다 낫다고 여길 수도 있지만 그것은 정답이 아닙니다. 앞의 숫자인 13과 12는 세대 또는 제품군을 의미하고 일반적으론 13세대의 성능이 더 좋습니다. 그러나 13400K는 미드레인지 CPU인 i5 시리즈이고 12700K는 고급인 i7 시리즈이기에 12700K가 더 나은 성능을 발휘한다고 볼 수 있습니다.
접미사 K의 의미는 오버클럭이 가능한 CPU라는 의미이고 그 이외에
- G : 전용 그래픽 카드가 없는 시스템용으로 설계
- F : CPU에 통합 그래픽이 포함되지 않음
- X : 오버클럭 가능, 높은 성능의 프리미엄
등의 접미사가 있습니다. 보통 G가 붙으면 저성능, X가 붙으면 고성능이라고 볼 수도 있지만 절대적인 기준점이 될 수는 없습니다.
AMD의 경우에도 비슷하게 5600G는 사무용, 7500F는 가성비, 7800X3D는 고급형으로 보시면 됩니다.