컴퓨터는 어떻게 작동할까?

이 글은 『비전공자를 위한 이해할 수 있는 IT 지식』(저자: 최원영)를 기반으로 학습한 내용을 정리한 글입니다.

 

우리는 매일 컴퓨터를 사용합니다. 바탕화면에 있는 아이콘을 더블클릭하고, 프로그램을 실행하고, 이미지를 편집하거나 영상을 보죠.
그런데 이런 행동들이 실제로 컴퓨터 내부에서는 어떻게 이루어지는 걸까요?

컴퓨터는 겉으로 보면 모니터, 키보드, 마우스가 전부인 것처럼 보이지만, 속을 들여다보면 다양한 부품들이 정교하게 협력하고 있습니다. 그 핵심은 바로 다음 세 가지입니다:

• CPU (중앙 처리 장치)
• 메모리 (RAM)
• 보조 기억장치 (HDD, SSD)

이 세 가지가 각각 어떤 역할을 하고, 실제 사용자가 포토샵 같은 프로그램을 실행할 때 어떻게 협업하는지 알아보겠습니다.

 

CPU는 컴퓨터의 '머리'

CPU는 컴퓨터에서 명령을 해석하고 실행하는 두뇌입니다. 우리가 프로그램을 실행하거나, 문서를 작성하거나, 영화를 틀 때도 모든 계산과 판단은 CPU가 수행합니다.
하지만 중요한 특징이 하나 있습니다.

❌ CPU는 데이터를 저장할 수 없습니다.

그래서 CPU가 무언가 작업을 하려면, 필요한 데이터를 어딘가에서 받아와야 합니다.

 

HDD와 SSD는 컴퓨터의 '창고'

우리가 컴퓨터에 저장해두는 모든 것들 — 예를 들어 포토샵 프로그램, 사진, 동영상, 문서 — 은 전부 HDD나 SSD라는 보조기억장치에 저장되어 있습니다.

이 장치들은 전원이 꺼져도 데이터가 남아 있는 영구 저장소입니다.
그런데 문제가 하나 있습니다.

CPU보다 속도가 너무 느립니다.

 

CPU는 아주 빠른 속도로 연산을 하는데, 보조기억장치는 상대적으로 속도가 느려서 직접 데이터를 주고받으면서 작업하기엔 비효율적입니다. 마치 천재가 물건을 찾기 위해 넓은 창고를 매번 뒤지는 것과 비슷하죠.

 

메모리는 CPU의 ‘작업 공간’

그래서 사람들은 중간에 빠른 작업 공간이 필요하겠다는 생각을 했고, 그렇게 등장한 것이 바로 메모리(RAM)입니다.

메모리의 특징

• 속도가 매우 빠릅니다. (CPU에 가까운 속도)
• 전원이 꺼지면 데이터가 사라집니다.
• 작업에 필요한 데이터를 임시로 저장해둡니다.

즉, 보조기억장치에서 데이터를 불러와서 메모리에 올려두고,
CPU는 메모리에서 필요한 데이터를 가져다 쓰며 작업을 수행합니다.

 

포토샵을 예로 알아보자

예를 들어 바탕화면에서 포토샵 아이콘을 더블클릭했다고 가정해봅시다. 이때 내부에서는 어떤 일이 벌어질까요?

1. 포토샵 실행파일은 어디에 있을까?

실제로는 C 드라이브 - Program Files - Adobe - Photoshop 폴더 속에 있는 실행 파일이 보조기억장치(SSD/HDD)에 저장되어 있습니다. 바탕화면 아이콘은 그 실행파일의 바로 가기일 뿐입니다.

2. 더블클릭하면?

• CPU가 포토샵을 실행하라는 명령을 받습니다.
• 하지만 실행에 필요한 파일들이 모두 보조기억장치에 있기 때문에,
• 포토샵 관련 데이터들을 RAM으로 옮기기 시작합니다.
• 이때 로딩 화면이 잠깐 뜨죠.

3. 데이터가 RAM에 다 올라오면?

• 이제 CPU는 RAM 안에 있는 데이터를 빠르게 사용하면서 작업을 수행할 수 있습니다.
• 예를 들어 도형을 만들거나 색을 바꾸는 행동도 모두 CPU가 RAM 위에서 계산한 결과입니다.

 

정리하면

CPU	컴퓨터의 두뇌 모든 계산과 판단 담당	빠르지만 데이터를 저장할 수 없음
RAM (메모리)	CPU의 작업 공간 필요한 데이터를 임시 저장	빠르지만 전원이 꺼지면 데이터 소멸
HDD/SSD	컴퓨터의 창고 모든 프로그램과 파일 저장	느리지만 데이터를 영구 저장

 

 

이 세 가지는 이렇게 협력합니다

1. 프로그램은 보조기억장치에 저장되어 있습니다.
2. 사용자가 프로그램을 실행하면, 해당 프로그램이 메모리(RAM)로 올라갑니다.
3. CPU는 RAM에서 데이터를 읽고 계산하며 작업을 수행합니다.

이처럼 컴퓨터는 각 부품들이 서로 협력하면서 빠르고 정확하게 동작합니다.