SSD와 하드디스크의 구조 차이
SSD는 하드디스크와 무엇이 다를까요. 저장장치의 속도 한계와 그래픽 처리 장치가 등장한 과정을 컴퓨터 구조 관점에서 정리한 보고서예요.
먼저 하드디스크가 속도 병목이 되는 이유와 SSD가 제안된 배경을 살펴봐요.
다음으로 SSD의 내부 구조와 램 기반 모델과 플래시메모리 기반 모델의 차이를 풀어요.
이어서 그래픽카드가 단순 출력 장치에서 GPU 중심으로 바뀐 과정을 설명해요.
마지막은 메인보드와 CPU 안에 들어간 내장 GPU의 장단점이에요. 개념과 사례가 어떤 순서로 이어지는지 먼저 훑어보면 뒤의 설명이 훨씬 쉬워져요. 단계 이름만 외우기보다 각 항목이 왜 필요한지 함께 살펴보세요.
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램 기반과 플래시 기반 SSD
1990년대 초까지만 해도 PC 내부에 장착된 그래픽카드는 CPU(중앙처리장치)의 연산 결과를 이를 그림이나 글자 신호로 변환시켜서 모니터로 화면을 출력하는 어댑터 변환기와 같은 부품으로 인지되고 있었다. 그러나 1990년대 중반 후부터 PC의 멀티미디어 콘텐츠들, 특히나 게임이 주목 받으면서 그래픽카드의 역할이 변하기 시작했다.
게임에 입체감을 주고자 3D 그래픽이 전격적으로 도입되었고, 모니터 화면을 보다 현실적으로 만들기 위하여 많은 광원 효과와 질감 표현을 위한 기법이 발전하기 시작했다. 이와 같은 작업들을 CPU 혼자 처리하기에는 힘들기 때문에 이를 보조하기 위한 3D 그래픽 연산 전용 프로세서인 GPU가 개발되어 PC 그래픽카드에 내장되기 시작했다.
GPU 그래픽카드를 내장한 PC는 3D 그래픽의 성능이 크게 높아지기 때문에 게임을 더욱 원활하게 할 수 있다. GPU 개발로 인해서 그래픽카드는 단순 화면 출력 장치가 아니고 게임 성능 가속 장치로 변하게 된 것이다.
GPU는 대부분 그래픽카드의 핵심적인 부품으로 여겨지고 있지만, 경우에 따라 메인보드의 칩셋에 GPU 기능이 포함되기도 한다. 이럴 경우 별도 그래픽카드를 장착하지 않아도 모니터 화면의 출력이 가능해지기 때문에 PC를 구매하는 비용을 줄일 수 있다. 다만, 이와 같은 내장형 GPU는 별도 그래픽카드에 내장되는 GPU에 비해서 3D 그래픽 성능이 낮아지기 때문에 게임용 PC에는 쓰이지 않고 사무용 PC에 쓰인다.
PC를 이루고 있는 여러 장치 중에서 가장 핵심 역할을 담당하고 있는 3개 장치가 바로 CPU(중앙처리장치)와 램(주기억장치), 그리고 하드디스크(보조기억장치, HDD)이다. 그러므로 3개 장치의 성능이 컴퓨터의 전체적인 성능을 좌우한다고 볼 수 있다. 다만 CPU와 램의 작동 속도가 많이 향상되고 있는 반면, HDD의 속도는 그러한 발전 속도가 더딘 편이었다.
CPU나 램은 컴퓨터 내부의 미세한 회로를 오가는 전자적인 움직임만으로 데이터 처리를 하는 반도체로 볼 수 있는 재질이기 때문에 고속적인 동작이 가능하지만 하드디스크는 플래터라고 하는 자기 성질 디스크를 물리적으로 회전시키면서 데이터를 읽고 저장한다. 하지만 자기디스크를 아무리 빨리 돌린다 하더라도 반도체 처리 속도를 따라갈 수는 없다.
GPU의 등장과 내장 그래픽의 특징
SSD와 GPU 개념 정리
- 하드디스크는 자기 디스크를 회전시켜 데이터를 읽고 쓰므로 속도 향상에 한계가 있고 SSD는 반도체에 저장해 훨씬 빠르다.
- 일반적인 SSD는 플래시메모리 기반이며 전원이 꺼져도 데이터가 보존되고 램 기반 SSD는 빠르지만 전원이 꺼지면 데이터가 사라진다.
- GPU는 3D 그래픽 연산 전용 프로세서이며 내장 GPU는 별도 그래픽카드 없이 화면을 출력하지만 성능은 보급형 수준이다.
SSD와 하드디스크의 차이
- PC의 핵심 장치인 CPU와 램과 하드디스크 가운데 하드디스크의 속도 발전이 가장 더뎠다고 설명한다.
- 하드디스크는 플래터라는 자기 디스크를 물리적으로 회전시켜 데이터를 읽고 쓰므로 반도체 처리 속도를 따라가기 어렵다.
- 하드디스크가 느리면 CPU와 램이 아무리 빨라도 시스템 전체 속도가 낮아지며 회전 속도를 높일수록 소음과 전력 소모도 급격히 늘어난다.
- 이를 대신할 대안으로 제안된 것이 SSD이며 용도와 설치 방법은 비슷하지만 자기 디스크 대신 반도체에 데이터를 저장한다.
- 회전 부품이 없어 읽기와 쓰기가 훨씬 빠르고 소음이 없으며 전력 소모가 적어 휴대용 컴퓨터의 배터리 유지 시간을 늘릴 수 있다.
- 내부는 연결 포트와 데이터 저장용 메모리와 둘 사이를 제어하는 컨트롤러와 속도 차이를 줄이는 버퍼 메모리로 이루어진다.
- 저장 매체가 램인 모델은 매우 빠르지만 전원이 꺼지면 데이터가 사라져 전용 배터리가 필요하므로 잘 쓰이지 않는다.
- 일반적으로 SSD라고 하면 플래시메모리 기반 모델이며 전원이 꺼져도 데이터가 보존되고 하드디스크 PC보다 부팅과 프로그램 실행이 최소 몇 배 빠르다고 한다.
GPU의 등장과 내장 그래픽
- 1990년대 초까지 그래픽카드는 CPU의 연산 결과를 모니터 신호로 바꾸는 변환기 같은 부품으로 여겨졌다고 설명한다.
- 1990년대 중반 이후 멀티미디어와 게임이 주목받고 3D 그래픽과 광원 효과가 도입되면서 CPU 혼자 처리하기 어려워졌다고 한다.
- 이를 보조하는 3D 그래픽 연산 전용 프로세서가 GPU이며 그래픽카드에 내장되기 시작했다.
- 도형 변형과 광원 효과를 CPU의 도움 없이 처리하는 하드웨어 기능을 갖춘 점이 이전 컨트롤러와 달라 GPU라는 이름이 붙었다고 정리한다.
- 이후 그래픽카드는 단순한 화면 출력 장치에서 게임 성능을 가속하는 장치로 바뀌었고 이런 기능이 없는 구형 카드는 시장에서 빠르게 사라졌다.
- GPU 기능이 메인보드 칩셋에 들어간 내장형은 별도 그래픽카드 없이 화면을 출력해 구매 비용을 줄일 수 있다.
- 내장형은 3D 성능이 낮아 사무용 PC에 쓰이고 최근처럼 CPU 안에 GPU를 넣은 방식은 보급형 그래픽카드와 비슷한 성능을 낸다고 한다.
- 일반 대중이 GPU의 영향을 가장 뚜렷하게 느끼는 작업은 게임이라고 본다.
저장장치와 그래픽 장치 비교
| 주제 | 핵심 |
|---|---|
| 하드디스크 | 자기 디스크를 회전시켜 읽고 쓰며 속도 향상에 한계 |
| SSD | 반도체에 저장해 빠르고 소음이 없으며 전력 소모가 적음 |
| 램 기반 SSD | 매우 빠르지만 전원이 꺼지면 데이터가 사라짐 |
| GPU | 3D 그래픽 연산 전용 프로세서 |
| 내장 GPU | 별도 카드 없이 출력하며 보급형 카드와 비슷한 성능 |
핵심 개념
- SSD — 자기 디스크 대신 반도체에 데이터를 저장하는 저장장치이다.
- 플래터 — 하드디스크 안에서 물리적으로 회전하며 데이터를 저장하는 자기 디스크이다.
- 플래시메모리 — 전원이 꺼져도 기록된 데이터가 보존되는 메모리로 일반적인 SSD의 저장 매체이다.
- 내장 GPU — 메인보드 칩셋이나 CPU 안에 들어 있어 별도 그래픽카드 없이 화면을 출력하게 하는 GPU이다.
자주 묻는 질문
- Q. SSD가 하드디스크보다 빠른 이유는?
A. 자기 디스크를 물리적으로 회전시키는 하드디스크와 달리 반도체로 데이터를 저장해 회전 부품이 없고 읽기와 쓰기가 훨씬 빠르기 때문이다. - Q. 램 기반 SSD가 잘 쓰이지 않는 이유는?
A. 램은 전원이 꺼지면 데이터가 사라져 전용 배터리를 계속 공급해야 하고 배터리가 방전되면 모든 데이터가 지워지기 때문이다. - Q. 내장 GPU는 어떤 컴퓨터에 쓰이나?
A. 3D 성능이 별도 그래픽카드보다 낮아 게임용보다는 사무용 PC에 주로 쓰이고 과한 그래픽 가속이 필요 없는 사용자가 찾는다.
정리
하드디스크의 속도 한계를 해결하려고 SSD가 등장했고 그래픽 처리는 CPU 혼자 감당하기 어려워 GPU가 분리되면서 PC의 속도와 화면 성능이 함께 달라졌다고 정리한다.
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