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가로세로 1CM 프로세서 칩

• 노트북용 하드 드라이브나 SD 카드는 10~20년 전 것과 구별하기 어려움

  • 용량이 10배, 100배까지 늘었났지만 겉보기에 차이가 없음.

• 컴퓨터 부품이 올라가 있는 회로기판에서는 발전양상이 명확히 드러남.

  • 부품의 수가 적어짐.
  • 20년 전보다 많은 회로가 부품 내부에 들어감.
  • 배선이 더 미세해짐.
  • 연결 핀의 수가 더 많음
  • 훨씬 더 조밀하게 배치 되어있음.
    
    

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컴퓨터의 전자 회로는 몇가지 기본 소자가 매우 많이 모여 만들어짐.
기본 소자로는 논리 게이트가 가장 중요하다.

논리 게이트 : 한개나 두개의 입력 값을 바탕으로 단일 출력 값을 계산함. 또한 전압이나 전류 같은 입력신호를 이용하여 출력 신호를 제어함.

• 논리 게이트는 직접회로상에서 만들어진다.
  • 직접회로 : 흔히 칩, 또는 마이크로 칩
  • 직접회로는 모든 소자와 배선이 단일 평면 (얇은 실리콘 판) 위에 들어가 있음.
  • 개별 부품과 재래식 전선이 없는 회로를 만들기 위해 복잡한 광학적, 화학적 공정을 거쳐 제조.
  • 직접회로는 개별 부품으로 만들어진 회로보다 훨씬 작고, 견고함.
  • 직접회로는 디지털 전자 장치의 핵심 요소이기는 하지만, 다른 기술도 함께 사용됨.
    ex) 디스크 - 자기 저장 기술 / CD, DVD, - 레이저 / 네트워킹 - 광섬유
    이들 모두가 50-60년 동안 크기, 용량, 비용면에서 극적으로 개선 됨.

회로 소자로는 트랜지스터가 가장 핵심적이다.

트랜지스터 : 기본적으로 스위치 (전압의 제어를 받아 전류를 켜거나, 끄는 장치) 역할을 한다. 이 원리로 시스템을 구성함.

• 한때 에니악에서 전구와 크기가 비슷한 진공관, 1960년대 컴퓨터에서는 지우개 크기 정도의 트랜지스터로 논리 게이트가 만들어 짐.
• 프로세서에서 실제 회로 부분은 중앙에 위치. 가로세로 1cm 크기 + 진공관 길이가 4인치(10cm) 정도의 크기를 가졌었다.(과거형) 지금이라면 수십억 개의 트랜지스터가 들어가는 크기라고 할 수 있다.

실리콘 밸리 : 직접회로 사업이 처음으로 시작된 캘리포니아 샌프란시스코 남부 지역에 별명이 붙음. 이제 실리콘 밸리는 그 지역에 있는 모든 첨단 기술 회사를 일컫는 약칭이 됨.

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50년 넘게 유지된 무어의 법칙

무어의 법칙 : 일정한 크기의 직접회로에 들어갈 수 있는 트랜지스터의 숫자가 적어도 매 18개월마다 두 배씩 증가한다는 법칙이다.

• 트랜지스터의 수는 컴퓨터 성능을 간접적으로 나타내는 지표.
• 무어의 법칙은 거의 60년간 계속 진행 됐다. (근 10년 전까지 적용됐다 2010년)!!
• 자연의 법칙이 아니라 반도체 산업에서 목표를 설정하기 위한 일종의 가이드 라인.
  • 아직까지 다양한 기술을 통해 한계를 극복했지만, 이제 일부 회로는 개별 원자가 단 몇개만 들어가는 수준에 이르렀기에, 이 수준에서 제어하기에는 크기가 너무 작아졌음.
• 프로세서 속도는 예전만큼 빨리 증가하지 않으며, 더 이상 2년마다 두배가 되지 않음.
  • 칩이 너무 빨라져 열을 너무 많이 발생 시킴.
  • 한편, 프로세서 칩에 코어를 두개 이상 배치 함으로 더 많은 트랜지스터를 활용함.
  • 개별 코어의 실행 속도가 빨라진다기보다 장착 가능한 코어의 개수가 늘면서 성능이 향상됨.

회로의 규모를 특징짓는 대표적인 척도 = 직접회로의 배선 (회로선폭이 사용 됨 = 피처 크기)

• 이 수치는 오랜시간 동안 줄어들어 왔음.
• 직접회로의 선폭이 1,000배 줄어들면 주어진 영역에 들어가는 소자의 수는 그 제곱만큼, 즉 백만배 늘어남.
• 제조 공정 비용이 크게 늘어남
  (기술, 재무적으로 뒤처지는 회사는 경쟁에서 불이익을,
  이러한 기술 자원이 없는 국가는 다른 국가에 기술적으로 의존해야 해 전략적으로 심각한 문제가 될 가능성이 있음)

오늘날의 PC와 1981년에 나온 IBM PC와 비교를 하면 차이가 확실함.

이하 오늘날의 PC는 PC로, 최초의 PC는 IBM으로 부름.

• IBM : 4.77MHz 프로세스 장착 / PC : 2.2GHz 프로세서 장착
  • 위 프로세서의 클록 속도는 그보다 500배 빠른 데다 코어 2~4개가 장착 되어 있을 가능성이 큼.
• IBM : 64KB RAM / PC : 8GB RAM (용량 차이 : 12만 5천배)
• 예전 : 알파벳을 80개씩 24행 표시가 가능한 11인치 모니터 / 현재 : 1600만가지 이상 색상을 지원하는 20~ 인치 사이즈의 모니터
• 옛날에는 큰 돈(현재가치: 1만 달러)을 들여 구매해야했지만 요즘 PC는 몇백 달러면 좋은 PC를 구입할 수 있다.