CPU (Central Processing Unit)
중앙 처리 장치. 컴퓨터의 두뇌 역할을 하며 명령어를 해석하고 실행한다.
역할
- 프로그램 명령어의 순차 실행
- 산술/논리 연산 (ALU)
- 제어 흐름 관리 (Control Unit)
- OS 및 애플리케이션 전반 처리
구조
| 구성 요소 | 역할 |
|---|---|
| ALU (Arithmetic Logic Unit) | 산술·논리 연산 수행 |
| Control Unit | 명령어 해석 및 실행 흐름 제어 |
| Register | 초고속 임시 저장소 |
| Cache (L1/L2/L3) | 자주 쓰는 데이터 고속 접근 |
핵심 개념
- 코어(Core): 독립적으로 연산할 수 있는 처리 단위. 멀티코어일수록 병렬 처리 향상
- 스레드(Thread): 하이퍼스레딩으로 코어 하나가 두 스레드를 처리 (물리 코어 × 2)
- 클럭 속도(GHz): 초당 사이클 수. 높을수록 단일 스레드 성능 우수
- TDP (Thermal Design Power): 열 설계 전력. 발열/냉각 설계 기준
- IPC (Instructions Per Cycle): 클럭당 처리 명령 수. 아키텍처 효율 지표
명령어 파이프라인
Fetch → Decode → Execute → Write Back
현대 CPU는 Out-of-Order Execution, Branch Prediction, Speculative Execution 등으로 파이프라인 효율을 높인다.
주요 제조사 및 아키텍처
| 제조사 | 대표 제품 | 아키텍처 |
|---|---|---|
| Intel | Core i 시리즈, Xeon | x86-64 |
| AMD | Ryzen, EPYC | x86-64 (Zen) |
| Apple | M 시리즈 | ARM (AArch64) |
| Qualcomm | Snapdragon | ARM |
GPU/NPU와의 차이
CPU는 직렬 처리에 최적화되어 있어 복잡한 분기·의존성 있는 연산에 강하다. 반면 GPU/NPU는 단순 연산의 대규모 병렬 처리에 특화되어 있다.
개발자 관점에서의 고려사항
- 싱글 스레드 성능이 중요한 작업: 웹 서버 요청 처리, 스크립트 실행
- 멀티코어 활용: 병렬 빌드, 멀티스레드 서버
- CPU 바운드 vs I/O 바운드 구분이 성능 최적화의 핵심