Power ON
전원 공급
전원 공급 장치(PSU)가 각 부품에 안정적인 전압을 공급하고, 전압이 준비되면 CPU가 깨어나 첫 명령어를 실행한다.
'Power ON'은 단순히 버튼을 누르는 순간이 아니라, ATX 규격에 따라 전원이 안정화되고 CPU가 첫 명령을 실행할 수 있는 상태에 도달하기까지의 정밀한 시퀀스다. 전원 버튼을 누르면 메인보드가 PSU에 PS_ON# 신호(액티브 로우)를 보내고, PSU는 220V/110V 교류(AC)를 정류·강압하여 +12V, +5V, +3.3V, -12V, +5VSB(스탠바이) 등의 직류(DC) 레일을 생성한다. 모든 레일이 규격 허용 오차 내로 안정되면 PSU는 최소 100ms 이상 대기한 뒤 Power Good(PWR_OK) 신호를 어서트하는데, 이 신호가 뜨기 전까지 메인보드는 CPU를 리셋 상태로 붙잡아 둔다. PWR_OK가 어서트되면 클럭 제너레이터가 안정된 기준 클럭을 공급하기 시작하고, 리셋 라인이 해제되면서 CPU는 하드웨어에 고정된 리셋 벡터(reset vector) 주소에서 첫 명령을 페치한다. 이 모든 과정의 목적은 '전기적으로 불안정한 순간에 연산이 시작되어 시스템이 오동작하는 것'을 원천 차단하는 것이다.
내부 구성
핵심 포인트
- 전원 버튼 → 메인보드가 PS_ON#(액티브 로우)을 PSU에 보냄 → PSU가 메인 레일 출력 시작
- PSU는 AC를 정류·강압해 +12V(모터·CPU·GPU), +5V(로직·USB), +3.3V(메모리·칩셋), +5VSB(대기전력) 레일 생성
- Power Good(PWR_OK)은 +5V 로직 하이 신호로, 모든 레일이 규격 내로 안정되고 100ms 이상 경과해야 어서트됨
- PWR_OK 어서트 전까지 메인보드가 CPU를 리셋 상태로 유지 → 불안정 전압에서의 연산 시작 방지
- 클럭 제너레이터(수정 발진자 기반)가 안정 클럭을 공급하고, 리셋 해제 시 CPU는 리셋 벡터에서 첫 명령 페치
- CMOS/RTC는 코인형 배터리(CR2032)로 전원 차단 시에도 시각(RTC)과 소량의 레거시 CMOS를 유지 (현대 UEFI 설정 대부분은 메인보드 SPI 플래시 NVRAM에 저장돼 배터리와 무관)
- AC 상실 시 PWR_OK는 레일이 규격을 벗어나기 최소 1ms 전에 디어서트되어 CPU를 안전하게 정지
심화
면접에서 자주 나오는 포인트는 '왜 Power Good 신호가 별도로 필요한가'다. 전원 인가 직후 각 레일은 목표 전압까지 서서히 상승(ramp-up)하는데, 이 과도 구간에서 CPU가 명령을 실행하면 논리 게이트가 불확정 상태로 오동작한다. 그래서 PSU는 자체 셀프테스트를 통과하고 레일이 안정된 뒤 최소 100ms를 더 기다렸다가 PWR_OK를 올리며, 메인보드는 이 신호를 CPU 리셋 해제의 게이트로 사용한다. 반대로 정전이나 전원 차단 시에는 PWR_OK가 레일 붕괴보다 최소 1ms 먼저 떨어져 CPU를 안전 정지시키는데, 이 '먼저 알림' 덕분에 전압이 무너지는 순간의 데이터 손상을 막는다. 또 하나 놓치기 쉬운 것은 리셋 벡터와 펌웨어의 관계다. 전원이 켜지고 리셋이 해제된 CPU는 아직 RAM도 초기화되지 않은 상태이므로, 하드웨어에 고정된 리셋 벡터(x86은 0xFFFFFFF0)에서 ROM/플래시에 있는 펌웨어(BIOS/UEFI) 코드를 실행하기 시작한다. 이 초기 코드가 메모리 컨트롤러 훈련, POST(Power-On Self-Test), 장치 초기화를 거쳐 최종적으로 부트로더를 로드한다. 즉 'Power ON'은 하드웨어(전압 안정)와 소프트웨어(펌웨어 진입)의 경계를 리셋 벡터가 잇는 지점이며, CMOS 배터리가 방전되면 시각(RTC)이 초기화되고 일부 메인보드에서는 부팅 설정까지 기본값으로 리셋되는 이유도 여기서 설명된다.
쉽게 말하면 건물에 전기가 들어와 엘리베이터(CPU)가 1층 대기 상태로 켜지는 순간.