중앙 처리 장치 (Central Processing Unit, CPU)

중앙 처리 장치(Central Processing Unit, CPU), 즉 프로세서는 프로그램의 명령을 가져와 해석하고 실행하는 컴퓨터의 핵심 부품으로, 흔히 컴퓨터의 두뇌라고 불립니다. 메모리(RAM), 저장 장치, 그래픽 카드 같은 다른 구성 요소와 데이터를 주고받으며 각 부분이 무엇을 언제 해야 하는지 조율합니다. 물리적으로는 바닥면에 금속 핀이나 접점이 촘촘히 배열된 작은 사각형 칩입니다.

구성과 작동

• 제어 장치: 메모리에서 명령을 가져와(fetch) 해석하고(decode) 실행(execute)하는 순서를 관리합니다.
• 산술 논리 장치(ALU): 덧셈, 비교, 비트 연산 같은 실제 계산을 수행합니다.
• 레지스터와 캐시: 계산에 쓰는 값을 아주 빠르게 읽고 쓸 수 있도록 칩 안에 둔 작은 저장 공간입니다.
• 코어: 현대 CPU는 이런 처리 단위(코어)를 여러 개 갖추어 여러 작업을 동시에 처리합니다.

클럭 속도

CPU는 일정한 박자(클럭)에 맞춰 동작하며, 초당 박자 수를 클럭 속도라고 하고 기가헤르츠(GHz) 단위로 나타냅니다. 1 GHz는 초당 10억 사이클입니다. 다만 실제 성능은 클럭 속도만으로 정해지지 않고, 한 사이클에 처리하는 명령 수, 코어 수, 캐시 크기 등에 따라 달라집니다. 같은 GHz라도 설계가 다르면 처리 속도가 크게 다를 수 있습니다.

암호화폐와 CPU

• 초기 채굴: 2009년 비트코인이 시작되었을 때는 일반 컴퓨터의 CPU로 채굴했습니다. 이후 병렬 계산에 유리한 GPU, 다시 SHA-256 계산 전용 칩인 ASIC으로 넘어가면서 비트코인 채굴에서 CPU는 경쟁력을 잃었습니다.
• CPU 친화적 알고리즘: 모네로(Monero)는 2019년 작업 증명 알고리즘을 RandomX로 바꾸었습니다. RandomX는 무작위 프로그램 실행과 큰 메모리 사용을 요구해 범용 CPU에서 효율이 높고 전용 칩의 이점을 줄이도록 설계되었습니다.
• 노드 운영과 서명: 풀 노드가 블록과 거래 서명을 검증하는 일, 지갑이 키를 만들고 서명하는 일은 주로 CPU가 수행합니다.