🚀 1. CPU (중앙 처리 장치, Central Processing Unit)

CPU는 컴퓨터의 두뇌🧠 역할을 하는 핵심 부품이다. 프로그램을 실행하고, 연산을 수행하며, 데이터를 관리하는 중심 장치이다.

🔹 CPU 주요 기능 3가지

명령어 해석 및 실행
- 프로그램 명령어를 이해하고 실행한다.
연산 수행
- 사칙연산(+, -, ×, ÷)부터 논리연산까지 다양한 계산을 수행한다.
데이터 이동
- 메모리, 저장장치, 주변장치 간의 데이터를 전송한다.

🔹 CPU의 핵심 구성 요소

구성 요소	역할
연산 장치(ALU)	연산(+, -, 논리연산)을 처리한다
제어 장치(CU)	명령어 해석 및 실행 순서를 제어한다
레지스터(Register)	임시로 연산할 데이터를 저장한다

🔹 CPU 성능을 결정하는 요소

클럭 속도 (GHz) ⏳ : CPU가 초당 연산을 처리하는 속도 (예: 3.5GHz는 초당 35억 번 연산 가능)
코어 수 🏃‍♀️🏃‍♂️ : 병렬 처리 능력 (싱글코어 → 듀얼 → 쿼드 → 옥타...)
스레드 수 🧵 : 코어 하나에서 동시에 수행 가능한 작업 수, 하이퍼스레딩 기술이 적용되면 하나의 코어가 두 개의 스레드를 실행 가능

🔹 CPU 실무 활용 예시

✅ 데이터 분석 → 대량의 데이터를 처리할 때 CPU 성능이 중요
✅ AI & 머신러닝 → 모델 학습 시 CPU 또는 GPU 성능이 처리 속도에 영향
✅ 게임 & 그래픽 작업 → 고성능 CPU + GPU 조합이 필수
✅ 서버 & 클라우드 컴퓨팅 → 멀티코어 CPU로 여러 요청을 동시에 처리

💾 2. 메모리(Memory)

메모리는 데이터를 빠르게 저장하고 읽어오는 핵심 부품이다.

🔹 메모리의 주요 역할

실행 중인 프로그램과 데이터를 CPU가 빠르게 접근하도록 저장한다.
속도가 느린 저장장치(SSD/HDD) 대신 빠르게 데이터를 전달하여 작업 속도를 높인다.

🔹 메모리 종류 및 특징

메모리 종류	역할	특징
RAM (주기억장치, Random Access Memory)	실행 중인 프로그램 저장	휘발성(전원 OFF 시 데이터 삭제), 빠르다
ROM (읽기 전용 메모리, Read-Only Memory)	시스템 정보 저장(BIOS 등)	비휘발성(전원 OFF 후에도 유지), 읽기 전용
캐시 메모리 (Cache Memory)	CPU가 자주 사용하는 데이터 임시 저장	빠르고 작다
가상 메모리 (Virtual Memory)	RAM 부족 시 저장장치 일부 활용	느리다
SSD & HDD (보조기억장치)	데이터 장기 저장	비휘발성(속도: SSD > HDD)

🔹 RAM(주기억장치) 상세 설명

RAM은 프로그램 실행에 필요한 데이터를 저장하는 매우 빠른 메모리
휘발성(전원을 끄면 데이터가 사라짐)이라는 특징을 갖고 있다.
용량(GigaByte)과 클럭(MHz)이 클수록 속도가 빨라지고 멀티태스킹에 유리하다.

🔹 RAM의 종류

DRAM : 일반적인 RAM (빠르고 가격도 합리적)
SRAM : 주로 CPU의 캐시 메모리로 사용됨 (더 빠르고 비쌈)
DDR RAM : 최신 RAM 기술(DDR4, DDR5 등으로 발전)

🔹 메모리 성능 결정 요소

용량(GB): 클수록 여러 작업 동시 처리에 유리하다. (8GB, 16GB, 32GB 등)
클럭 속도(MHz): 높을수록 빠른 데이터 처리가 가능하다. (예: 3200MHz, 3600MHz)
메모리 대역폭: RAM이 한 번에 전송할 수 있는 데이터 양, 최신 세대일수록 대역폭이 증가한다(DDR5 > DDR4).

🔹 실무에서의 메모리 활용 예시

✅ 데이터 분석 & AI → 대량의 데이터를 빠르게 처리하려면 RAM이 많아야 함
✅ 게임 → 원활한 플레이를 위해 16GB 이상 추천
✅ 영상 편집 & 그래픽 작업 → 32GB 이상 필요할 수 있음
✅ 서버 & 클라우드 → 다수의 사용자가 접속하는 환경에서는 고용량 RAM 필수

⚡ 3. 캐시 메모리(Cache Memory)

캐시 메모리는 CPU가 자주 쓰는 데이터를 매우 빠르게 사용할 수 있도록 미리 준비해 놓는 작은 메모리 공간이다. 캐시(Cache)는 원래 영어로 “임시로 저장해둔 공간”이라는 의미를 가지고 있다. 즉, 자주 사용하는 데이터를 잠시 보관하는 아주 빠른 임시 메모리다.

🎯 쉽게 비유하기

메인 메모리(RAM): 큰 서재 📖에서 매번 자주 쓰는 책을 꺼내려면 힘들고 느리다. (속도 중간)
캐시 메모리: 그래서 자주 보는 책은 책상 위 서랍 📚에 올려두고 빠르게 꺼내 쓰는 것이 좋다. (빠른 접근 가능)
레지스터: 레지스터는 CPU가 바로 연산할 데이터를 잠깐 보관하는 곳으로, 손에 쥔 펜과 종이 🖊️처럼 즉시 사용할 수 있다. (즉각적 접근)

🧩 왜 캐시 메모리가 필요할까?

CPU는 속도가 빠른 데이터를 요구하지만, 메인 메모리는 다소 느리다. 중간 속도의 캐시 메모리를 두어 자주 쓰는 데이터를 미리 준비해둠으로써 속도 효율성을 극대화한다.

메모리 종류	속도	용량	역할
레지스터 (Register)	매우 빠름 ⚡⚡⚡	아주 작음	CPU 바로 옆에서 작업 중인 데이터 보관
캐시 (Cache)	빠름 ⚡⚡	작음	CPU가 자주 쓰는 데이터를 임시 저장
메인 메모리 (RAM)	중간 ⚡	큼	프로그램이 실행될 때 데이터를 저장
저장 장치 (SSD/HDD)	느림 🐢	매우 큼	장기적으로 데이터를 저장

CPU는 빠르게 데이터를 꺼내 쓰고 싶지만, 메인 메모리(RAM)는 CPU가 원하는 만큼 빠르지 않다. 그래서 중간 단계의 속도를 가진 캐시 메모리를 두고, 자주 사용하는 데이터를 빠르게 꺼내도록 하는 것이다.

레지스터와 캐시의 관계는 무엇일까?

레지스터는 CPU가 바로 연산할 데이터를 잠깐 보관하는 곳. (마치 손에 바로 쥐고 쓰는 펜과 종이처럼 즉시 사용 가능한 상태)
캐시 메모리는 CPU가 곧 자주 사용할 가능성이 높은 데이터를 임시로 보관하는 곳. (마치 책상 위 서랍처럼 손을 조금만 뻗으면 바로 닿을 수 있는 곳에 자주 쓰는 데이터를 보관)
즉, 레지스터는 CPU 바로 옆에 있는 가장 빠르고 작은 메모리, 캐시는 레지스터보다 크지만 약간 더 느린 메모리로 이해하면 좋다.

🤔 자주 헷갈리는 개념

모든 메모리를 캐시로 만들면 안 될까?
- 캐시는 빠르지만 비싸고 작다. 따라서 효율적으로 조합하여 사용한다.
레지스터가 가장 빠른데 캐시가 왜 필요할까?
- 레지스터는 매우 작아서 극소량 데이터만 저장 가능하기 때문이다.

🖥️ 4. 주변장치(Peripheral Device)

주변장치는 컴퓨터 본체(CPU, 메모리, 저장장치) 외부에서 연결되어 입력, 출력, 저장 기능을 수행하는 장치다.

🔹 주변장치의 종류 및 예시

입력 장치: 키보드⌨️, 마우스🖱️, 터치스크린📱, 마이크🎤, 스캐너🖨️
출력 장치: 모니터🖥️, 프린터🖨️, 스피커🔊
저장 장치: HDD, SSD, USB, 외장 하드

🎯 주변장치의 역할은 무엇일까?

✅ 사용자가 컴퓨터와 상호작용할 수 있도록 지원
✅ 데이터 입력과 출력을 원활하게 수행
✅ 추가 기능 제공(예: 태블릿, VR 장치, 게임 컨트롤러)
컴퓨터 본체(CPU, RAM)가 사람의 뇌라면, 주변장치는 눈(모니터), 손(키보드/마우스), 귀(스피커)와 같은 역할을 한다.

🎯 한눈에 보는 핵심 요약 정리!

CPU: 컴퓨터의 두뇌 역할로 연산과 데이터 처리의 중심이다.
메모리(RAM): 실행 중인 데이터를 빠르게 저장하는 공간이다(용량과 속도가 중요하다!).
캐시 메모리: CPU가 자주 쓰는 데이터를 빠르게 제공하는 작은 저장 공간이다.
주변장치: 컴퓨터와 사용자가 소통하는 외부 장치(입력/출력/저장 장치)다.

[이어드림스쿨 1주차] 운영체제 기초 복습 - Cpu, 메모리, 캐시, 주변장치