리눅스마스터1급 : 하드웨어의 이해

리눅스마스터1급 : 하드웨어의 이해

CPU, 메모리, 디스크 등 하드웨어 최소 요구 사항

1990년대에는 리눅스 운용체제를 설치하면 하드웨어의 지원 문제가 항상 문제가 되었다.

그렇지만 개인 개발자들의 노력과 하드웨어 기업 참여로 인하여 리눅스 커널이 대부분의 하드웨어를 지원하게 되었다.

이렇게 리눅스 커널에서 거의 모든 주변 장치들을 지원하기 시작한 것은 리눅스 커널 2.0이 나오면서부터였고, 이후로 리눅스 커널에서 지원하는 하드웨어의 저변이 빠르게 확대되었다.

그럼 여기에서 우리는 PC를 구성하는 각각의 하드웨어와 그의 특징에 대해 다루겠다.

1) CPU

CPU(Central Processing Unit, 중앙 처리 장치)는 컴퓨터 시스템 전체를 제어하는 장치로서 중앙 처리 장치라고 부르기도 한다.

하지만 정확한 명칭은 마이크로프로세서(Micro- processor)라고 부르는 것이 올바른 표현이다.

명칭을 정확히 구분하자면 중대형 컴퓨터에서는 CPU라 하지만 소형 컴퓨터에서는 마이크로프로세서 또는 그냥 줄여 프로세서(Processor)라고 부르기도 한다.

그렇지만 CPU라는 명칭으로 알고 있는 것이 보편화되어 있으므로 그냥 CPU라고 불러도 무방하다.

중앙 처리 장치(CPU)는 그 기능을 중심으로 세 부분으로 분류되는데 하나는 중앙처리 장치에 있는 일종의 임시 기억 장치인 레지스터이고, 다른 하나는 각종 덧셈을 수행하고 결과를 수행하는 가산기(Adder)와 산술과 논리 연산의 결과를 일시적으로 기억하는 산술 논리 연산 장치(ALU, Arithmetic Logic Unit)이며 마지막 하나는 비교, 판단, 연산을 담당하는 논리 연산 장치와 명령어의 해석과 실행을 담당하는 제어 장치(Control Unit)이다.

① 레지스터(Register)

중앙 처리 장치에 있는 일종의 임시 기억 장치인 레지스터는 아주 적은 데이터를 잠시 저장할 수 있는 공간이며, 하나의 명령어에서 다른 명령어 또는 운영체제(Operating System)가 제어권을 넘긴 다른 프로그램으로 데이터를 전달하기 위한 장소를 제공한다.

하나의 레지스터는 하나의 명령어를 저장하기에 충분히 커야 하는데, 예를 들어 32비트 명령어 컴퓨터에 사용되는 레지스터의 길이는 32비트 이상이어야 한다.

그러나 컴퓨터의 사용 방법에 따라 길이가 짧은 명령어를 위해 하프 레지스터라고 부르는 크기가 더 작은 레지스터를 사용하는 컴퓨터도 있다.

프로세서 설계나 언어 규칙에 따라 차이가 있지만, 레지스터에는 대개 번호가 붙어있거나 또는 나름대로의 이름을 가지고 있다.

② 산술 논리 연산 장치(Arithmetic-Logic Unit)

산술 논리 연산 장치(Arithmetic-Logic Unit, ALU)는 중앙 처리 장치의 한 부분으로서 컴퓨터 명령어 내에 있는 연산자들에 대해 연산과 논리 동작을 담당한다.

모든 프로세서가 그런 것은 아니지만 몇몇 프로세서들에서는 ALU가 연산 장치(AU)와 논리 장치(LU)의 두 부분으로 나누어져 있는 경우도 있다.

또한 어떤 프로세서들은 1개 이상의 AU가 장착된 경우도 있는데, 예를 들어 고정 소수점 연산을 위한 것과 부동 소수점 연산을 위한 전용 AU를 별도로 두는 경우이다(PC의 부동 소수점 연산은 별도로 분리된 칩에 있는 부동 소수점 처리 장치(Floating-point Unit)에서 행해지는 경우도 있는데, 이것을 수치 연산 보조 프로세서(Numeric Coprocessor)라고 부른다).

③ 제어 장치(Control Unit)

제어 장치는 비교, 판단, 연산을 담당하는 논리 연산 장치(Arithmetic Logic Unit)와 명령어의 해석과 실행을 담당하는 것이다.

보다 자세히 설명하자면 프로그램의 수행 순서를 제어하는 프로그램 계수기(Program Counter), 현재 수행중인 명령어의 내용을 임시 기억하는 명령 레지스터(Instruction Register), 명령 레지스터에 수록된 명령을 해독하여 수행될 장치에 제어 신호를 보내는 명령 해독기(Instruction Decoder)로 이루어져 있다.

컴퓨터의 기본적인 차이는 중앙 처리 장치인 마이크로프로세서의 처리 능력에 따라 구분된다.

CPU의 내부 또는 외부와 데이터나 제어 신호 등을 주고받을 수 있는 통로를 버스(Bus)라고 하는데 동시에 옮겨갈 수 있는 비트 수에 따라 8bit, 16bit, 32bit, 64bit 등으로 구분된다.

2) 메모리(Memory)

보통 메모리라고 부르는 것은 1과 0의 디지털 값을 기억시키고 또다시 읽어내는 것들을 칭한다.

메모리는 컴퓨터의 마이크로프로세서가 신속하게 이용할 수 있도록 명령어와 데이터를 전자적인 방법으로 저장하는 장소이다.

컴퓨터가 정상적으로 동작하고 있을 때, 메모리에는 보통 운영체제의 주요 부분, 응용 프로그램의 일부(또는 전부) 및 현재 사용 중인 데이터가 저장되어 있는 것이 보통이다.

흔히 메모리라고 하면 램(RAM ; Random Access Memory)을 줄여 말하는 동의어로 사용되는데 램은 하나 또는 그 이상의 마이크로 칩으로 이루어지며, 컴퓨터의 마이크로프로세서와 물리적으로 가까운 곳에 위치해 있다.

요즘 데스크탑용으로 가장 많이 팔리는 램으로는 2GB 또는 4GB의 램이 기본으로 설치되는 추세이다.

물론 그 이상의 용량으로 업그레이드할 수도 있다.

램의 용량이 크면 컴퓨터는 명령어와 데이터를 가져오기 위해 하드 디스크와 같이 속도가 훨씬 더 느린 저장장치를 자주 읽지 않아도 된다.

경우에 따라서 메모리는 램에 모두 담을 수 없을 정도로 많고 지금 당장 필요치 않을 데이터를 담고 있는 저장 공간이나 물리적인 매체와는 구분된다.

흔히, 저장 장치는 하드 디스크, 플로피 디스크, CD-ROM, DVD-ROM, 테이프 백업 시스템 등이 포함되는데, 이러한 종류의 데이터 저장소는 보조 기억 장치, 2차 메모리, 보조 메모리 등으로 부른다.

통합되어 있어 매우 빠르게 데이터를 이용할 수 있는 메모리의 또 다른 종류는 다음과 같은 것들이 있는데, 이들 메모리들은 컴퓨터 시스템에 항상 필요한 바이오스(BIOS) 등과 같은 특별한 프로그램이나 데이터를 유지하기 위해 사용된다.

① 롬(ROM ; Read Only Memory)

롬(ROM)은 컴퓨터에 미리 장착되어 있는 메모리로서 글자 그대로 여기에 저장되어 있는 테이터는 읽을 수만 있고 그 값을 변경할 수는 없는 것이 일반적이다.

롬은 컴퓨터를 켤 때마다 부팅되거나 재설정하기 위한 프로그램을 저장하고 있다.

그리고 롬(ROM)은 RAM과는 달리 컴퓨터의 전원이 꺼지더라도 갖고 있는 데이터는 지워지지 않는다.

롬에 저장된 데이터는, 컴퓨터 내에 있는 작지만 수명이 긴 배터리에 의해 유지된다.

② PROM(Programmable ROM)

PROM은 사용자에 의해 내용이 한 번 수정될 수 있는 롬이다.

PROM은 PROM 프로그래머라고 부르는 특별한 장치를 사용하여 사용자가 마이크로코드 프로그램을 맞추어 만들 수 있게 허용하는 방법이다.

이 장치는 실제로 퓨즈가 녹도록 전류를 롬 내의 특정 쉘에 공급한다.

이 과정을 흔히 PROM을 “굽는다”라고 말한다.

그러나 이 과정은 에러에 관한 여유를 남겨두지 않기 때문에, 사용자에 의해 수정될 수 있도록 설계된 대부분의 롬 칩들은 EPROM이나 EEPROM을 사용한다.

③ EPROM(Erasable Programmable ROM)

EPROM(Erasable Programmable Read-Only Memory)는 메모리 속에 저장된 내용을 지우고 재사용할 수 있는 PROM으로서 메모리 칩의 표면에 부착된 유리창을 통해 강렬한 자외선을 비추면 ROM 내의 내용이 삭제된다

비록 보통 방의 불빛에는 EPROM의 내용을 지울 만큼 충분한 양의 자외선이 포함되어 있지는 않지만, 햇빛에 노출되면 EPROM의 내용이 지워질 수 있다.

이러한 이유 때문에 보통 EPROM의 창은 라벨로 붙여서 빛이 들어가지 않도록 조치된다.

3) 디스크 등 하드웨어 최소 요구 사항

① 리눅스 설치를 위한 시스템 사양

리눅스는 윈도우와 같은 개인용 컴퓨터 운영체제로도 사용할 수 있지만 메일서버나 네트워크 서버로도 활용이 가능하다.

따라서 리눅스 활용 목적에 따라 시스템 요구 사항이 조금씩 달라진다.

기본적으로 윈도우즈 XP/Vista/7/8/8.1이 잘 운영되는 시스템 사양이라면 리눅스도 별 문제없이 작동한다.

여기서는 리눅스가 작동하기 위해 필요한 시스템 사양에 대해서 알아보도록 하겠다.

ⓐ CPU(Central Processing Unit)의 종류

리눅스는 인텔의 80386 PC를 기반으로 설계된 운영체제이기 때문에 80386 계열은 물론 80486, 펜티엄, 펜티엄 프로, 펜티엄Ⅱ, 펜티엄Ⅲ, 셀러론, 인텔 코어 2 듀오/쿼드/익스트림, 3세대/4세대 인텔 코어(i3/i5/i7) 등을 모두 지원한다.

물론 Cyrix(사이릭스), AMD같은 호환 CPU도 지원하며, Alpha(알파), Sparc(스팍), PowerPC 등의 CPU를 탑재한 시스템도 지원한다.

ⓑ 메인보드

몇 가지 종류의 메인 보드를 제외하고는 거의 대부분의 메인 보드에서 리눅스를 설치할 수 있다.

바이오스에서 문제가 발생하는 경우에는 바이오스를 업그레이드하는 것만으로도 문제가 해결된다.

ⓒ 메모리(RAM)

어떤 컴퓨터라도 CPU가 아무리 좋아도 메모리가 부족하면 속도가 매우 늦어진다.

특히 리눅스를 서버용으로 사용할 경우에는 CPU보다 오히려 메모리가 그 성능을 더 크게 작용하는 것으로 돈이 있다면 다른 하드웨어보다 우선적으로 RAM을 늘리는 것이 유리하다.

ⓓ 하드 디스크

리눅스 패키지를 설치하면 리눅스 운영체제의 핵심인 커널 외에도 다양한 소프트웨어가 설치된다.

따라서 일반적인 설치를 위해서도 충분한 여유 공간을 확보해 두는 것이 좋다.

ⓔ 모니터

국내 제품 대부분은 리눅스에서 지원한다.

삼성, LG 등에서 제작한 모니터는 리눅스 설치시 목록이 나오기 때문에 세팅이 쉽지만 그렇지 않은 경우에는 별도로 설정을 해 주어야 할 수도 있다.

설정할 때는 모니터의 화면 해상도 지원 여부와 60Hz 또는 70hz를 지원하는지 파악하면 된다.

이것은 모니터의 뒷면에 나와 있으므로 참고하면 간단하다.

ⓕ CD-ROM 드라이버

최근 대부분의 리눅스 배포판은 CD로 제공되며, 리눅스 설치 또한 CD에서 직접 이루어지고 있다.

리눅스에서는 IDE, EIDE, SCSI 방식의 CD-ROM을 모두 지원한다.

ⓖ LAN 카드와 모뎀

현재 사용하고 있는 랜 카드나 모뎀 시스템은 거의 대부분 사용할 수 있다.

랜 카드로서 호환성이 높은 것으로 3COM 계열이 잘 알려져 있다.

서버용으로 사용할 경우 랜 카드는 빠른 속도를 지원해 주는 랜 카드가 좋을 것이다.

모뎀의 경우는 시리얼 통신 포트 번호가 몇 번인지 파악해 놓는 것이 중요하다.

ⓗ 그래픽 카드

텍스트 모드 사용자라면 그래픽 카드가 리눅스 설치 시 그렇게 중요하지 않겠지만 X 윈도우를 사용하려면 그래픽 카드는 까다로운 하드웨어이다.

하지만 제공되는 배포판들의 CD를 이용해 리눅스를 설치할 때는 대부분 그래픽 카드를 자동으로 설정하기 때문에 설정에 따른 어려움은 없으리라 본다.

단, 리눅스에서 X 윈도우를 사용하고자 할 때는 표준 VGA를 지원해야 한다.

ⓘ 기타 장치

사운드 카드는 사운드 블러스터 계열의 사운드 카드들이 지원이 잘 된다.

마우스는 USB 타입 또는 PS/2 타입을 사용하거나 각 장치별 COM 포트를 확인하여 서로 중복되지 않도록 하면 무리없이 사용할 수 있다.