중앙 처리 장치(CPU)는 컴퓨터의 두뇌로, 작업을 할당하고 처리하며 필수적인 운영 기능을 관리합니다.
컴퓨터는 현대 생활에 너무나 자연스럽게 통합되어 전 세계에서 얼마나 많은 CPU가 사용되고 있는지조차 인지하지 못할 때가 있습니다. 이는 엄청난 양으로, 정확한 수치는 대략적인 수치로만 추정할 수 있을 정도로 우리는 많은 CPU를 사용합니다.
현재 2,000억 개(또는 그 이상)의 CPU 코어가 실행 중인 것으로 추정됩니다. 이러한 엄청난 숫자가 다른 관점에서 어떤 의미인지 보여주는 예로, 칩 제조업체인 ARM(ibm.com 외부 링크)은 2020년 한 분기 동안 73억 개의 칩을 출하했으며, 이는 전체 분기 동안 매초마다 약 900개의 CPU를 출하한 것이라고 주장했습니다. (3개월은 약 780만 초입니다.)
이는 놀라운 비교로 이어집니다. 미국 인구조사국의 예측에 따르면 2024년 전 세계 인구는 약 80억 명입니다. 현재 존재하는 2,000억 개의 CPU를 모든 사람에게 공평하게 분배하고 비즈니스, 정부 또는 과학 애플리케이션에 하나도 사용하지 않는다면 지구상에 존재하는 모든 사람의 두뇌에 대해 정확히 25개의 CPU가 컴퓨터의 두뇌 역할을 하게 됩니다.
여기서 중요한 질문이 떠오릅니다. 이렇게 많은 CPU가 작동 중인데, CPU는 모두 어떻게 사용되고 있을까요?
CPU는 매우 작은 프로세서 칩이지만 이 작은 프로세서가 할 수 없는 일은 거의 없습니다. 간단한 설문조사를 통해 CPU에 가장 많이 의존하는 산업이 어디인지 알 수 있습니다.
Apple 등 세계에서 가장 수익성이 높은 회사 중 다수는 소비자용 전자제품 산업용 기기를 제조합니다. 스마트폰, 노트북, 게임 콘솔 등 개인 컴퓨팅 플랫폼에 대한 수요가 급증하면서 CPU 사용량이 지속적으로 크게 확대되고 있습니다. 그뿐만 아니라 사물인터넷(IoT) 기술이 적용된 가전제품에는 CPU가 냉장고, 온도 조절 장치, 보안 시스템 등에 내장되는 경우가 늘고 있습니다.
데이터 분석의 목표는 원시 데이터를 비즈니스 목표에 부합하는 이해하기 쉬운 내러티브로 구체화하는 것입니다. 이 프로세스의 첫 번째 단계는 데이터를 수집하고 정리하는 것입니다. CPU는 이러한 활동에 중요한 역할을 하며 컴퓨터의 기본 처리 장치 역할을 합니다. 또한 CPU가 제공하는 높은 클럭 속도는 데이터 분석에 필요한 신속한 스캐닝 및 정보 검색을 처리하는 데 매우 적합합니다.
CPU는 현대 방어 시스템의 진정한 중추입니다. 세계 강대국이 되고자 하는 모든 국가는 보안 무기고의 일부로 최신 컴퓨터를 보유해야 합니다. 마찬가지로 우주 비행의 거리와 경로를 계산하는 엄청난 계산 과제를 처리할 수 있는 CPU가 없었다면 인류의 우주 탐사 업적은 결코 이루어질 수 없었을 것입니다. 우주 공간은 강력한 태양 광선을 견딜 수 있도록 방사능에 강해야 하는 컴퓨터에게 독특한 도전 과제를 안겨줍니다.
데이터 분석과 마찬가지로 핀테크 기업들은 방대한 양의 금융 기반 정보를 빠르고 효율적으로 처리하기 위해 CPU에 의존합니다. 이러한 데이터에 대해 고급 분석을 실행한 다음 다양한 시나리오를 적용함으로써 CPU가 지원하는 위험 관리 시스템은 금융 기관이 손실을 줄이는 데 도움을 줄 수 있습니다. CPU는 이상 징후를 포착하고 사기 사례를 탐지하는 등 또 다른 중요한 방법으로도 이러한 노력을 지원합니다.
거의 모든 유형의 산업이 CPU의 빠른 속도 덕분에 혜택을 누리고 있지만, 말 그대로 생명이 달려 있고 타이밍이 중요한 의료 분야만큼 중요한 분야는 없습니다. 의료 서비스 제공자 간에 중요한 환자 정보를 신속하게 전송하는 기능 외에도 CPU는 처방전 및 기타 소모품의 주문과 추적을 자동화하는 데 사용할 수 있습니다. 컴퓨터는 또한 수술 전 장기의 3D 모델을 생성하고 병리학자가 질병을 연구하는 데 도움을 줄 수 있습니다.
반도체의 사용은 재료의 투입을 동기화하고 품질 관리를 개선하여 제조업을 근본적으로 변화시켰습니다. 제조업은 또한 CPU 기반 컴퓨터 시스템이 산업 생산 운영을 지원하는 컴퓨터 지원 제조(CAM)로 인해 혁신을 거듭하고 있습니다. CAM은 CPU와 생산 작업 사이에 존재하는 직간접적인 연결을 사용하여 제조 활동을 예약, 제어 및 관리합니다.
통신 업계는 통신 기술 디바이스라는 고유한 제품을 제공할 뿐만 아니라 다른 산업에도 중요한 방식으로 도움을 주고 있습니다. 이러한 사용 사례에는 (금융 서비스 산업의) 디지털 거래 활성화, 정밀 기능 및 데이터 업데이트를 통한 로봇 수술 지원으로 의료 서비스 지원 등이 있습니다. 또한 내비게이션 안내를 위해 통신 신호에 의존하는 자율 주행 차량을 작동하려면 CPU가 필수적입니다.
최신 CPU에는 일반적으로 다음과 같은 구성 요소가 포함되어 있습니다.
CPU 용어를 완전히 숙지하려면 다음 개념을 이해하는 것이 좋습니다.
캐시: 사용자가 최근 사용한 데이터에 빠르게 액세스할 수 있는 위치의 스토리지 영역입니다. 캐시 메모리는 CPU의 프로세서 칩에 내장된 영역에 데이터를 저장하여 랜덤 액세스 메모리(RAM)보다 훨씬 빠른 데이터 검색 속도를 구현합니다.
클럭 속도: 컴퓨터 클럭 사이클당 활동 속도입니다. 컴퓨터에 내장된 내부 클럭은 컴퓨터 작동의 속도와 빈도를 조절합니다. 클럭은 전기 펄스 전송을 통해 CPU의 회로를 관리합니다. 펄스 전달 속도를 '클럭 속도'라고 합니다.
코어: 프로세서 내의 프로세서입니다. 코어는 다양한 프로그램 명령을 읽고 실행하는 처리 장치입니다. 프로세서는 얼마나 많은 코어가 내장되어 있는지에 따라 분류됩니다. 단일 코어, 듀얼 코어 및 쿼드 코어 프로세서가 그 예입니다. ("Intel Core"라는 용어는 Intel의 멀티 코어 CPU 제품 라인을 마케팅하기 위해 상업적으로 사용됩니다.)
스레드: 운영 체제의 스케줄러가 관리하고 처리를 위해 CPU로 보낼 수 있는 프로그래밍 가능한 명령어의 가장 짧은 시퀀스입니다. 동시에 실행되는 여러 스레드를 사용하는 멀티스레딩을 통해 다양한 컴퓨터 프로세스를 동시에 실행하여 멀티태스킹을 지원할 수 있습니다. ('하이퍼 스레딩'은 멀티스레딩 형태를 가리키는 Intel의 독점 용어입니다.)
수익성이 매우 높은 이 시장을 장악하기 위해 경쟁하고 있는 두 주요 기업은 Intel과 AMD(Advanced Micro Devices)입니다.
Intel Core(고급 프리미엄 라인), Intel Xeon(사무실 및 업무용), Intel Pentium(개인용 컴퓨터 및 노트북) 및 Intel Celeron(저가형, 저비용 개인용 컴퓨팅용)의 4개 제품 라인을 통해 프로세서 및 마이크로프로세서를 판매합니다.
물론 다양한 종류의 칩들이 특정 애플리케이션에 가장 적합합니다. Intel Core i5-13400F는 10개의 코어를 탑재한 우수한 데스크톱 프로세서입니다. 그러나 비디오 편집과 같이 처리 집약적인 애플리케이션의 경우 많은 사용자가 Intel Core i7 14700KF 20코어, 28스레드 CPU를 선택합니다.
CPU와 APU(가속 처리 장치의 약자)라는 두 가지 유형의 프로세서와 마이크로프로세서를 판매합니다. APU는 독점 Radeon 그래픽이 장착된 CPU입니다. AMD는 비디오 게임 시장을 위한 고속, 고성능 Ryzen 프로세서를 생산합니다. 예를 들어 AMD Ryzen 7 5800X3D는 게임 그래픽을 새로운 차원으로 끌어올리는 데 도움이 되는 3D V-Cache 기술을 갖추고 있습니다.
Athlon 프로세서는 이전에는 AMD의 고급 라인으로 간주되었지만, 현재 AMD는 이 프로세서를 기본 컴퓨팅 대안으로 사용합니다.
Arm은 장비를 제조하지는 않지만, 자사의 가치 높은 프로세서 설계 및/또는 기타 독점 기술을 장비를 제조하는 다른 회사에 임대합니다.
Windows와 같은 운영 체제 실행 및 멀티미디어 프로그램 사용과 같은 범용 컴퓨팅의 경우 대부분의 AMD Ryzen 또는 Intel Core 프로세서가 관련 워크로드를 처리할 수 있습니다.
몇 가지 접점 문제는 향후 몇 년 동안 CPU 개발 및 활용 사례에 계속 영향을 미칠 것입니다.
GPU 사용 증가: 그래픽 처리 장치(GPU)는 스마트폰 및 비디오 게임 콘솔에서 사용하기 위해 처음 개발된 전자 회로입니다. GPU는 처리 속도를 높이는 데 사용되기 때문에 그래픽 카드를 가속화하는 것 외에도 암호화폐 채굴 및 신경망 훈련과 같은 처리 집약적인 작업에도 GPU가 사용되고 있습니다.
소형화를 위한 노력: 컴퓨터 하드웨어의 역사는 컴퓨터 프로세서를 더 작게 만들기 위한 노력의 역사였습니다. 초기 컴퓨터에는 넓은 바닥 공간과 진공관이 필요했습니다. 이후 트랜지스터의 도입으로 CPU는 더 작아지고 효율성이 높아졌습니다. 이후 컴퓨터 과학자들은 작은 집적 회로 칩 안에 넣을 수 있는 마이크로프로세서라는 CPU를 개발했습니다. 프로세서를 더 작게 만들려는 노력은 더 많은 처리 능력과 더 빠른 속도를 원하는 소비자와 기업이 있는 한 계속될 것입니다.
주변 장치 확산: 주변 장치는 컴퓨팅의 기능을 최적화하고 향상하는 데 도움이 됩니다. 주변 장치는 컴퓨터 외부에 연결할 수 있으며 키보드, 마우스, 스캐너 및 프린터와 같은 장치를 포함합니다. 지속적인 고객 요구에 대응하여 더 많은 주변 장치가 만들어질 것으로 예상됩니다.
지속가능성 문제: 앞으로 전력 소비 문제는 점점 더 중요해질 것입니다. 기업은 에너지 비용이 상승함에 따라 에너지 효율적인 솔루션에 더욱 집중하게 될 것입니다. 하이퍼스케일 데이터센터처럼 수천 대의 연결된 컴퓨터가 24시간 작동하는 대규모 데이터 센터의 경우, 사용되는 에너지는 마을이나 소도시 전체의 에너지 소비량과 비슷한 기가헤르츠(GHz) 단위로 측정되는 경우가 많습니다.
분석 그룹인 Yole Intelligence는 2022~2028년 프로세서 매출 예측에서 2022년 전체 프로세서 시장 규모가 1,540억 달러에 달할 것으로 예상했습니다. 이 총 수치에는 다음과 같은 프로세서 세그먼트와 각각의 가치가 포함되어 있습니다.
2028년 예측에서 Yole의 전문가들이 AI 및 DPU와 같은 특정 부문이 어떻게 성장할 것으로 예상하는지 확인할 수 있습니다. Yole은 다음 수치를 바탕으로 연간 총 8%의 성장을 예상하며, 2028년에는 총 2420억 달러의 가치를 달성할 것으로 예상하고 있습니다.
Yole Intelligence의 예측에 따르면 AI ASIC 및 DPU의 상당한 시장 성장 외에도 같은 기간 CPU와 GPU의 성장은 각각 32억 달러와 33억 달러로 거의 동일한 수준으로 성장할 것으로 예상됩니다. 이러한 예측은 또한 이 카테고리가 현재 다른 모든 카테고리를 이끌고 있으며 앞으로도 계속 그럴 것이라는 점에서 CPU의 지속적인 중심성을 보여주는 것이라고 Yole Intelligence는 말합니다.
현재 2,000억 개 이상의 CPU가 작동하고 있기 때문에 CPU는 앞으로도 계속 존재할 것이며, 아마도 인간의 삶의 일부가 될 것이라고 결론을 내리는 것이 합리적입니다. 하지만 고성능 시스템과 그래픽이 풍부한 새로운 컴퓨터 프로그램을 실행하는 데 있어 CPU의 유용성을 극대화하기 위해, CPU가 계속해서 개발되고 개선될 것이라는 확신도 있습니다.
그렇기 때문에 컴퓨팅 목표를 실행하는 데 필요한 관련 장비를 구매할 때 현명하게 투자하는 것이 현명합니다. 최신 CPU와 보조를 맞출 수 있는 하드웨어를 갖추는 것이 중요합니다. IBM 서버는 강력한 성능 외에도 유연성을 제공하므로 현재 필요한 처리 능력을 확보하고 향후 성장을 위한 공간을 확보할 수 있습니다.
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