[Operating System] 클록과 헤르츠(Hz)란 무엇이고 어떤 관계인가?

클록(동작 주파수)이란?

클럭(clock)이란 CPU의 속도를 나타내는 단위이다. 클럭은 1초 동안 파장이 한 번 움직이는 시간을 의미하는데, 컴퓨터에서 CPU가 작업을 하거나 하드디스크에서 데이터를 메모리로 옮기는 작업도 일정한 박자에 맞추어 진행한다. 이 시간 동안 처리하는 데이터 양에 따라 CPU의 속도가 달리지게 된다.

 

좀더 풀어 설명하자면, 컴퓨터에서 일정한 박자를 만들어 내는 것이 클록(clock)인 것이다. 트럭에 쌓인 배추를 내릴 때도 배추를 던지는 사람과 받는 사람의 박자가 맞아야만 빠르고 제대로 내릴 수 있게 된다.

 

출처 http://m.chogabje.com/client/news/viw.asp?idx=89780

 

클록에 의해 일정 간격으로 만들어지는 틱(tick)을 펄스(pulse) 혹은 클록 틱(clock tick)이라 부른다. 클록이 일정 간격으로 펄스를 만들면 거기에 맞추어 컴퓨터 안의 모든 구성 부품들이 작업을 진행한다.

 

CPU가 작업할 때도 펄스에 맞추어 진행한다. CPU가 여러 번 덧셈을 하는 경우 클록(혹은 클록 틱) 한 번에 한 번의 덧셈이 이루어진다. 메모리에서 데이터를 가져오거나 저장할 때도 마찬가지다. 데이터를 되는대로 저장하는 것이 아니라 클록이 발생할 때마다 데이터를 저장한다.

 

과거에는 CPU의 성능을 높이는 가장 편리한 방법은 클럭(동작 주파수)를 올리는 것이였다. 하지만 클럭이 높아질수록 발열량과 소비 전력이 커지는 문제가 발생하였다. 따라서 최근에는 클럭을 일정 수준으로 유지하는 대신, '멀티 코어'나 '멀티 스레드' 같은 방식으로 CPU 성능을 높이고 있다. 이를 통해 하나의 CPU로 동시에 처리할 수 있는 연산 개수를 늘려 연산 능력을 향상시키는 것이다.

 

 

 

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헤르츠(Hz)란?

자동차가 얼마나 빠른지를 나타날 때에는 0에서 100km까지 도달하는 시간을 사용한다. CPU도 제품에 따라 성능이 제각각이므로 CPU의 성능을 나타낼 수 있는 단위가 필요하다. 이때 사용하는 것이 헤르츠(Hertz)로 표시 단위는 Hz다.

 

이 경우 "사이클"은 CPU 속도를 측정하는 기본 단위이다. 각 사이클 동안에 프로세서 내에 있는 수억 개의 트랜지스터가 열고 닫힌다. 이런 방식으로 CPU는 수신한 명령에 포함된 계산을 수행한다.

 

헤르츠는 시간에 따라 변화가 일어날 때 사용하는 단위다. 컴퓨터에서 헤르츠 단위를 사용한다는 것은 1초 동안 몇 번의 작업이 이루어져서 몇 번의 펄스 (클록 틱)가 발생하였는가를 의미한다. 1초에 펄스가 1번 나타나면 1헤르츠, 1,000번 나타나면 1킬로헤르츠(1KHz, 1,000Hz)가 된다.

 

출처: 쉽게 배우는 운영체제 p82

 

예를 들어 3GHz의 CPU가 있다면 해당 CPU는 1초 동안 약 3 x 10^9(=3,000,000,000)번, 즉 약 30억 번의 작업이 가능한 CPU다. 메모리 속도가 1.6GHz라면 해당 메모리는 1초에 1.6 x 10^9의 속도로 데이터를 저장할 수 있다는 의미다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

reference

* [인프라 용어 알아보기]제 1탄:CPU - 제조공정, 클럭, 코어, 스레드, 캐시메모리 - 가비아

* 쉽게 배우는 운영체제 p81~p82 - 조성호 지음

* CPU 클럭 소도는 무엇입니까? - 인텔