컴퓨터 구조와 장치, 그리고 Pixel

각자의 역할

컴퓨터의 안으로 조금 더 깊숙이 들어가 보자. 거의 모든 컴퓨터들은 같은 기본 동작을 한다: input, output, processing 그리고 storing. 입력을 받고, 밖으로 내보내고, 데이터를 처리하고 저장하는 것을 컴퓨터라고 말할 수 있다. 

 

새로 컴퓨터를 구매했다고 상상해보자. 여러가지 장치 또한 구매하거나 사용하던 것을 써야 하는데, 그 장치는 어떤 역할을 하는 장치들일까? 대부분 크게 input 또는 output 장치(device)로 나눌 수 있다. input device 는 컴퓨터에게 정보를 입력해주는 장치이다. 예를 들면 키보드, 마우스, 마이크 등에 해당한다. 이러한 기기들은 사용자가 만든 신호를 컴퓨터에게 전달한다. output device는 컴퓨터가 계산한 결과를 사용자에게 전달하는 장치이다. 예를들면, 모니터나 스피커 등이 있다.

 

아래 그림에서 보여지는것처럼, 컴퓨터는 메모리에 데이터를 받고(input) data path를 통해 데이터를 control 하고, 저장하거나 밖으로 내보내는(output) 장치이다. 프로세서는 명령(instructions)과 데이터를 메모리에서 받는다. Input은 메모리에 데이터를 쓰고, output은 데이터를 메모리에서 읽어서 내보낸다. Control은 datapath, memory, input 그리고 output의 동작을 판단하는 신호를 보낸다.

 

The organization of a computer

 

 

 

디스플레이

대부분의 스마트폰은 LCD(Liquid Crystal Display)를 이용하는데, 이는 아주 얇고, 스스로 발광하지 않기 때문에 전력을 거의 소비하지 않는다 (그래서 LCD를 사용하는 계산기의 경우, 아주 작은 태양광 패널 또는 작은 배터리로도 긴 수명을 가진다). pixel이란, 사진 이미지의 가장 작은 단위인데, 화면은 이 작은 하나의 점이 무수히 모여있는 것이다. 보통의 컴퓨터 해상도는 1024 X 768 부터 2048 X 1536인데, 이는 pixel 단위를 사용하며, 하나의 pixel이 가로 1024개, 세로 768개씩 있다는 것이다. 그래서 가운데 X는 곱하기라고 생각하면 된다.

 

수천수만 가지의 다른 색을 각 점(pixel) 마다 나타내야 하는데 그러려면 그 색의 Red(빨), Blue(파) 그리고 Green(초)의 값이 따로 필요하다. 색에 대한 정보를 구하려면, 각 색마다 8 bits씩으로, 한 pixel에는 24 bits의 정보가 필요하다. 메가픽셀 사이트에 가면, Red, Green, 그리고 Blue값을 입력해서 최종적인 색을 보여준다. 디스플레이의 원리도 비슷하다고 생각하면 된다. 각 8 bits에 빨, 초, 파의 정보를 받아 종합하면, 최종적인 색이 되고, 그 색을 가진 점과 같이, 각 픽셀마다 그 자리에 맞는 색의 값을 계산해서 모니터에 전달해주면, 그에 상응하는 그림이 나오는 것이다. 생각만 해도 정말 대단하고, 복잡하다. 그렇기 때문에 이미지가 빨리 변화하는 유튜브 영상을 보거나 영화를 볼 때, 또는 고사양의 컴퓨터 게임을 하기 위해서는 좋은 그래픽카드가 있어야 이 작업을 빠르게 해 줄 수 있는 것이다. (디스플레이 쪽의 지식이 충분하지 않기 때문에 책에서 참고하는 정도로만 요약하도록 하겠다.)

 

 

 

참고문헌 & 사이트

David A. Patterson and John L. Hennessy. 2013. Computer Organization and Design, Fifth Edition: The Hardware/Software Interface (5th. ed.). Morgan Kaufmann Publishers Inc., San Francisco, CA, USA.

en.wikipedia.org/wiki/Liquid-crystal_display