[강좌] 1. 시스템에 대한 이해 - (4) PC의 구성

1강. 시스템에 대한 이해

1강 7일 - PC의 구성 (1)

PC의 구성

컴퓨터가 가지는 역할을 규정하자면 '사용자가 입력해준 정보를 바탕으로 사용자가 요구하는 바에 맞도록 결과를 계산한 후 이를 사용자에게 출력하는 기계'라고 할 수 있다. 기본적으로는 이렇고, 여기에 살을 좀 붙이자면, 그렇게 사용된 정보를 저장도 해야하며, 연산하는 것도 가급적이면 보다 빠른것이 좋을 것이다. 또한 데이터를 어딘가 다른곳으로 전달하기도 한다. 따라서 컴퓨터가 하는 역할에 대한 구조도를 간단히 그려보면 아래와 같은 그림이 나온다.

사용자는 시스템에 데이터를 입력하고, 시스템은 이를 사용해서 연산을 한다. 그 과정에서 필요할 경우 데이터를 저장하거나 혹은 다른곳으로 전달하고, 연산된 데이터는 사용자에게 통보된다. 이러한 일련의 과정 중에서, 각각의 과정을 담당하는 하드웨어가 각각 존재하며, 그러한 개별적인 구성요소가 무엇이며 어떻게 이루어져 있는가에 대한 이야기를 해 볼 필요가 있다.

데이터의 흐름은 크게 입력, 연산, 저장, 출력으로 나눌 수 있다. 이 중에서 입력과 출력은 사용자와 직접 관계되는 부분이며, 인간공학적인 측면에서의 많은 고려가 이루어지고 있는 부분이기도 하다. 프로세싱 및 저장장치와 기타 부분은 시스템의 기본적인 요소(흔히 말하는 '본체')를 지칭하게 되며, 여기에는 프로세서부터 시작하여 디스크 드라이브류에 이르는 다종다양한 기기가 포함된다.

이번 챕터에서는 앞으로 이 강좌의 연재에서 다루게 될 부분들에 대해서 간략히 짚어보고 어떠한 하드웨어로 시스템이 구성되는가를 알아보도록 하겠다.

입력장치

입력장치는 사용자가 데이터를 시스템으로 전달하는데 사용되는 장비를 총칭한다. 흔히들 여기에서 키보드와 마우스만을 떠올린다. 물론 키보드와 마우스는 가장 기본적인 입력장비이기는 하지만, 그 외에 많은 것들이 입력장치로 사용되고 있다.

1. 텍스트 입력장치

시스템에 데이터를 입력시키는 입력장치는 그 장비가 다루는 데이터의 종류에 따라서 텍스트 입력장비/포인팅 디바이스/이미지 및 멀티미디어 데이터 입력장비로 나뉜다. 텍스트 입력장비라는 것은 그 말 그대로 키보드를 지칭한다.(근래들어 사용되고 있는 펜 입력장비 등은 그 궁극적인 역할은 텍스트를 입력시키는 것이기는 하지만 입력시키는 기본적인 정보는 포인터의 위치에 대한 정보이며, 이것을 소프트웨적인 방법을 사용해 텍스트 정보로 변환하는 것이다. 따라서 마우스 등과 마찬가지로 포인팅 디바이스로 분류시키는 것이 합당하다.)

과거의 키보드는 단지 자판 위의 문자를 입력시키는 기능을 가지고 있었지만 시스템들이 멀티미디어/인터넷에 적응해가면서 키보드는 단지 텍스트 입력장비가 아닌, 하나의 멀티미디어 콘솔의 형태를 띠어가고 있다. 최근 출시되고 있는 키보드들을 보면 그러한 추세를 확실히 알 수 있는데, 이전의 104키, 106키 하던 개념이 무색할 정도로 다종다양한 버튼들을 달고 출시되고 있는 것을 볼 수 있다. 이러한 변화는 컴퓨터라는 것이 작업을 도와주는 도구라는 개념에서 점차적으로 생활의 일부를 구현하는 생활요소중의 하나라는 인식이 강해지면서 마치 TV 리모콘이 제공하는 기능같은 기능을 제공해주기 위한 것이다.

키보드는 기계식(메커니컬(Mechanical) 타입, 혹은 키보드를 두드릴때 나는 소리 때문에 크릭 스위치(Clink-switch) 방식 키보드라고도 불린다) 키보드와 전자식(내부에 고무막을 가지고 있기 때문에 멤브레인(Membrain) 방식 키보드라고도 불린다) 키보드로 구분된다. 기계식 키보드 쪽이 촉감이 훨씬 뛰어나고 경쾌한 느낌을 줄 뿐만 아니라 뛰어난 구조로 인한 긴 수명을 가지고 있어서 많은 매니아를 확보하고 있으나 구조가 복잡하여 생산단가가 높아지고, 어설프게 제작했다가는 전자식보다도 오히려 짧은 수명을 가진다는 단점을 가지고 있어서 근래에는 거의 생산되고 있지 않다.(기계식 키보드는 예전의 IBM 및 알프스 키보드가 대단히 유명하였으나 요즘은 거의 찾아볼 수 없다. 간혹 고물상에서(-_-;) 예기치않게 발견할 수 있는데, 이들은 대단히 뛰어난 내구력을 가지고 있어서 혹여 발견하게 될 경우 주워와서 청소만 잘 하면 그 어떤 키보드 부럽지 않게 사용할 수 있다.) 이들에 대한 자세한 이야기는 차후 키보드의 구조에 대한 강좌에서 다시한번 다루게 될 것이다.

2. 포인팅 디바이스

포인팅 디바이스라는 개념은 GUI의 출현과 그 시작을 같이한다. GUI방식의 OS에서는 텍스트 뿐만이 아니라 사용자가 화면상의 윈도우 등을 클릭하기 위해서 화면의 커서를 직접 움직여야 했으며, 여기에 최초로 사용된 것이 바로 마우스이다. 마우스는 GUI OS를 보급시키는데에 큰 역할을 했으며, 현재에 와서는 가장 기본적인 입력장비중 하나로 자리잡았다. 이후, 마우스는 지속적으로 움직여야 한다는 문제점을 해결하기 위해서 마우스가 뒤집힌 형상인, 볼을 움직여서 커서를 이동시키는 방식인 트랙볼이 생겨났고, 이는 공간적인 문제에 대한 해결이 절실한 포터블 PC 등에 사용되었다. 이후, 트랙볼은 점차로 그 볼의 크기가 커져서 데스크탑에도 널리 사용된다. 마우스와 비교했을 때 사용법이 판이하기 때문에 처음에는 적응이 힘들지만 오래 사용할 경우 팔의 피로를 줄여줄 수 있다는 장점이 있어서 몇몇 매니아 계층에서 사용한다.

현재, 포터블 PC 등에 사용되는 포인팅 디바이스로는 포인팅 스틱(IBM, Toshiba 등)과 터치패드를 들 수 있는데, 이들 모두 극히 적은 공간만을 차지한다는 특징을 가진다. 포인팅 스틱은 마치 조이스틱같은 형태로써 스틱에 가해지는 힘의 방향으로 커서가 움직이는 방식이며, 터치패드는 사용자의 손이 닿는 부분이 어떻게 이동하는가를 감지하는 방식으로 동작한다. 터치패드는 차지하는 넓이는 넓지만 두께가 대단히 얇기 때문에 많은 노트북들이 이를 채용하고 있다. 사용상의 잇점은 포인팅스틱 쪽이 좀 더 좋지만, 이는 IBM이 특허로 인한 독점권을 가지고 있기 때문에 다른 회사들은 사용하기가 어렵다.(도시바는 IBM에서 라이선스 받아서 사용하며, 소니의 바이오 픽쳐북 시리즈가 채택하고 있는 포인팅스틱 역시 IBM의 라이선스이다.)

디지타이저

구조적인 차이는 있지만, 이들의 공통점은 바로 '상대적 위치 지정'방식이라는 점이다. 즉, 커서가 '어떤 방향으로 얼만큼 움직였다'는 정보를 바탕으로 커서의 다음 순간의 위치를 결정하는데, 이러한 구조 때문에 사실상 이들 포인팅 디바이스로는 정확한 위치지정등에는 무리가 따른다.(마우스나 트랙볼 등의 디바이스를 사용해서, 그래픽 소프트웨어에서 정원을 그려본다면 지금의 이야기가 무엇을 말하는지 알 수 있을것이다.) 이러한 단점은 캐드나 그래픽 소프트웨어를 사용하는 사용자들에게 있어서는 치명적인 문제로 작용하며, 그 때문에 사용되는 것이 바로 디지타이저(혹은 타블렛)이다. 디지타이저의 경우 타블렛에 깔려있는 센서(대개 1,200DPI의 밀도로 깔려있다.)가 타블렛 위에서 움직이는 퍽이나 스타일러스 펜의 움직임을 감지하여, 현재의 위치를 좌표로 표현한다.

이해를 돕기 위해서 아래 그림을 보자.

마우스의 경우 커서의 위치변화를 방향과 거리를 통해서 시스템에 통보한다.(그렇다고 정말 위 그림처럼 북동쪽 뭐 이러는 것은 아니고 위의 표현은 단지 쉽게 이해를 하기 위해서 캡션을 그렇게 붙인 것이니 알아서 해석해 주시길.) 하지만 타블렛의 경우 각각의 위치에 대한 좌표정보를 가지고 있으며, 퍽이나 스타일러스 펜이 움직일 경우 해당 좌표치를 직접 감지하여 이를 통보하기 때문에 포인팅에서의 오차가 발생할 수가 없다. 따라서 타블렛은 주로 정밀한 위치지정이 필요한 캐드나 그래픽 등에 주로 사용되고 있다. 한편, 터치스크린 역시 타블렛의 일종이며, 모니터 스크린 위쪽에 타블렛 모듈이 붙어있는 식으로 보면 거의 정확하다. 이러한 방법을 사용해서 사용자는 별도의 마우스 등이 필요없이 화면에 나타나는 것을 손으로 지적하는 것만으로도 마우스를 사용하는 것과 같은 효과를 가지게 되는데, 아직은 활용 용도가 미미하다.(은행등의 신형 현금지급기에 채택되어 있는 것을 흔히 볼 수 있을 것이다.)

3. 이미지 및 멀티미디어 입력장치

예전에는 별로 사용되지 않았다가, 시스템이 점차로 멀티미디어를 지향하게 되면서 급격히 그 수요가 늘어나고 있는 것이 바로 이미지 입력장비들이다. 이미지 입력장비라는 것은 사진 혹은 그림을 컴퓨터로 입력하기 위한 장비를 지칭하며, 그 대표적인 사례로 스캐너를 들 수가 있다. 이 외에는 디지털 카메라 등이 존재한다.

스캐너

스캐너는 초기의 핸드스캐너부터 시작해서 시트피드(sheet-feed)방식을 거쳐 현재는 플랫베드(flat-bed) 방식 스캐너가 주종을 이루고 있다. 핸드헬드(hand-held) 스캐너라고도 하는 핸드스캐너(Handy Scanner)는 이름 그대로 손으로 잡고 사용하는 것을 의미한다. 구조가 단순하기 때문에 제작이 쉽고 고장이 잘 나지 않는다는 장점을 가지지만 CCD 센서을 움직이는 것이 결국은 사람의 팔이기 때문에 이미지 자체의 신뢰도는 상당히 떨어진다는 치명적인 약점을 가지고 있다. 그래서 고해상도의 이미지 스캔에는 적합하지 않으며, 저해상도의 이미지를 간단히 스캔하고자 할 경우에만 의미를 가진다. 이러한 특성 때문에 현재는 개인사용자용 이미지 스캐너로는 거의 자취를 감추었으며, 바코드 리더의 형태로 변형되어서 많이 사용되고 있다.

시트피드 스캐너(Sheet Feed Scanner)는 주변에서 흔히 볼 수 있는 팩스의 형식이라고 보면 정확하다. 팩시밀리의 경우 종이를 낱장으로 공급받고, 고정된 CCD 위를 롤러에 의해서 이송되는 종이가 지나가는 방식을 취하며, 이것이 바로 시트피드 방식이다. 고정된 CCD에 종이를 한장한장(sheet) 배급(feed)해준다고 해서 그러한 이름이 붙었다. 이러한 구조는 여러장의 종이를 연속해서 공급할 수 있으며, CCD가 고정되어 있기 때문에 안정적으로 스캔할 수 있으며, 또한 공간을 적게 차지한다는 장점을 가지고 있으나 두께를 가지는 재질일 경우(예를 들어서 책같은 경우)에는 스캐닝이 불가능하다는 제약이 따른다. 그 때문에 개인사용자들에게는 잘 쓰이지 않으며, 보관용 문서의 OCR을 위한 스캐닝 등의 OCR용으로 주로 사용되었다. 그 기본적인 구조가 팩시밀리와 매우 유사하기 때문에 최근들어서는 오른쪽 그림과 같은 팩스/스캐너/프린터 복합기 등에 주로 채용되고 있다.

플랫베드 방식 스캐너(Flat-bed Scanner), 혹은 평판 스캐닝 방식 스캐너는 현재 가장 널리 사용되고 있는 스캐너의 형태이다. 평판 위에 스캐닝할 대상을 올려놓고, 유리 아랫면에서 CCD가 모터에 의해서 천천히 이동하면서 스캐닝을 진행하기 때문에 안정적인 스캐닝이 가능하며, 스캐닝 대상체를 유리판 위에 올려놓을 수만 있으면 되므로, 두께나 모양에 제약을 받지 않는다는 장점을 가진다. 빛이 유리를 지나면서 생기는 굴절 때문에 형체와 색깔에 미약한 왜곡이 생길 가능성도 있지만 대체적으로 일반적인 사용자가 신경쓸 수준은 아니며, 고가형 플랫베드 스캐너의 경우 웬만한 드럼스캐너에 버금가는 색상분해능을 가지기 때문에 일반 사용자용 뿐만 아니라 전문가용으로도 널리 사용되고 있다. 몇년전까지만 하더라도 70만원 이상의 높은 가격때문에 보급에 어려움이 따랐으나 CCD소자의 원가하락과 기타 부분의 기술발전으로 인해서 현재는 20만원 이하에 무난한 화질을 가지는 플랫베드 스캐너를 구입할 수 있는 수준까지 가격이 현실화되었다.

플랫베드 방식 스캐너 등은 대개 최대 1,200dpi정도의 해상도를 가지는데, 이것은 일반 인쇄물을 스캐닝하기에는 충분한 해상도이지만 필름등의 정밀한 대상을 스캐닝하기에는 무리가 있다. 물론 최근의 고해상도 플랫베드 스캐너 중에서는 필름 스캔 어댑터를 가진 경우도 있지만 이런 경우라 할지라도 필름을 그 필름이 가지는 완벽한 화질로 스캔해내지는 못한다. 그래서 필름용 필름스캐너가 별도로 존재한다. 필름 스캐너(Film Scanner)는 그 이름이 말해주듯이 일반 네거티브 필름과 슬라이드 필름만을 스캔하기 위한 제품이다. 그 때문에 스캔 가능 영역은 필름의 크기에 맞게 대단히 좁으며, 대신 4,000DPI 정도의 대단히 높은 광학해상도를 가진다. 높은 CCD의 해상도와 수요층이 좁다는 이유로 인해서 가격이 플랫베드 스캐너에 비해서 상당히 높은 편이기