육해공을 주름잡는 오리   방명록 / 게시판 (2010년)   에이블덕닷컴 www.ableduck.com
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2→4→8→16 ... CPU 머릿수 늘어난다

2→4→8→16… CPU 머릿수 늘어난다

[쇼핑저널 버즈] 반도체 업계에서 가장 큰 영향력을 발휘하는 회사를 꼽으라면 단연
인텔일 것이다. 그만큼 PC나 CPU 역사에 있어 인텔이 끼친 파급 효과는 일일이 설명하기
어려울 정도로 많다.
이런 인텔이 현재 사용하고 있는 코어 마이크로 아키텍처를 완전히 뒤바꿀 차세대
마이크로 아키텍처를 선보여 눈길을 끈다.
새로운 마이크로 아키텍처의 이름은 네할렘으로 인텔 사내 전략 계획인 틱톡(Tick Tock)
에서 '톡'에 해당한다. 참고로 틱톡 계획은 4년을 기준으로 초기 2년에는 생산 공정을
개선하고 2년 뒤에는 CPU 마이크로 아키텍처를 바꾸는 것을 의미한다.
예컨대 65나노 코어2듀오가 '톡'이라면 45나노 코어2쿼드는 '틱'에 해당한다.

■ SMT와 QPI 이용해 코어 기하급수적으로 늘린다
네할렘은 크게 여섯 가지 특징을 가지고 있다.
시뮬레이션 멀티스레딩(Simultaneous Multi Threading, SMT), 공유 L3 캐시, SSE4.2,
루프 스트림 디텍터, QPI(Quick Path Interconnect), 메모리 컨트롤러 내장이 바로
그것. 거두절미하고 시뮬레이션 멀티쓰레딩부터 살펴보자.
SMT는 쉽게 말해 인텔이 기존에 내세웠던 하이퍼스레딩(Hyper Threading)의 후속 버전
이다. 스레드(thread)란 CPU 내부의 데이터 실행 흐름의 단위를 말하는데 스레드가 2개
라면 운영체제에서 CPU가 2개로 인식된다.
물론 물리적으로 코어가 2개 장착된 것에 비해 성능은 뒤쳐졌지만 없는 것보다는 나은
수준이다. 하이퍼스레딩은 코어2듀오에 사용된 코어 마이크로 아키텍처가 개발되면서
자연스럽게 잊혀졌다.

SMT는 하이퍼스레딩과 마찬가지로 각 코어가 처리하는 스레딩을 1개에서 2개로 늘린
점은 같지만 스레드가 처리하는 데이터 대역폭을 늘려 성능 향상을 꾀했다.
메모리 컨트롤러를 내장하고 QPI를 통해 원활한 데이터 흐름이 이뤄진다.
SMT는 하이퍼스레딩과 마찬가지로 각 코어가 처리하는 스레딩을 1개에서 2개로 늘린
점은 같지만 스레드가 처리하는 데이터 대역폭을 늘려 성능 향상을 꾀했다.
어쨌든 기본 원리는 하이퍼스레딩과 크게 다를 바 없지만 높아진 클록과 캐시 덕분에
어느 정도 성능 향상을 기대해 봄직하다.
인텔의 주장에 따르면 20∼30% 정도 성능이 높아진다고 한다.

공유 L3 캐시는 말 그대로 CPU에 L2 캐시와 함께 L3 캐시도 함께 넣었다는 뜻.
캐시는 CPU 내부와 외부의 속도 차이를 줄여주기 위한 일종의 버퍼 메모리다.
네할렘에 사용된 공유 L3 캐시는 각 코어가 자유롭게 데이터를 교환하도록 설계됐다.
캐시 용량도 달라져 L1 캐시 64KB, L2 캐시 256KB, L3 캐시는 8MB가 됐다.
QPI의 데이터 대역폭은 단방향 12~16GB/sec, 양방향 24~32GB/sec에 이른다.
루프 스트림 디텍터는 성능 향상보다는 에너지 절약이 목적이다.
CPU가 프로그램을 실행하다보면 공통적으로 처리하는 명령어가 있기 마련이다.
명령어는 브랜치 프래딕션→페치→디코드→큐→익스큐트 순서로 처리되는데 루프
스트림 디텍터는 큐에 자주 쓰는 명령어를 담아두는 역할을 한다. 이때 브랜치
프래딕션, 페치, 디코드는 사용되지 않으므로 그만큼 전원을 절약할 수 있다.

QPI는 각 CPU끼리 데이터를 교환할 수 있는 통로로 AMD에 비유하면 하이퍼트랜스
포트와 비슷한 역할을 한다.
데이터 대역폭은 단방향 12∼16GB/sec, 양방향 24∼32GB/sec로 하이퍼트랜스포트 3.0
의 단방향 10.4GB/sec, 양방향 20.8GB/sec에 비해 더 빠른 속도는 낸다.
또한 QPI는 메쉬 네트워크(Mesh Network) 기술을 응용한다.
메쉬 네트워크란 여러 개의 단말장치를 하나로 묶어주는 기술로 주로 통신에서 사용
하던 것이다. 따라서 QPI로 연결된 네할렘은 데이터를 보다 효과적으로 나누고 합칠 수
있어 단순히 여러개의 CPU를 병렬로 연결한 것 이상의 성능을 낸다.
참고로 QPI는 데스크톱 PC보다는 워크스테이션이나 서버를 위한 제온 CPU 시리즈에 들어
갈 것으로 보인다.

메모리 컨트롤러를 내장해 데이터 병목현상을 최소화한 점도 특징이다.
AMD는 이미 메모리 컨트롤러는 내장하고 있으므로 인텔이 이를 뒤따라한 셈이지만
말이다. 메모리는 DDR3 SDRAM을 쓰면 데이터 대역폭은 32GB/sec에 이른다.
QPI의 기본 기술은 80코어 CPU에 사용했던 메쉬 네트워크다.
SSE4.2는 기존 SSE4에서 조금 더 발전된 형태로 XML의 메타데이터를 하드웨어로 처리
할 수 있다. XML은 지난 1996년 W3C(World Wide Web Consortium)에서 만들어진 규격
으로 데이터베이스를 손쉽게 다룰 수 있는 메타데이터가 포함되어 있다.
네할렘은 XML 메타데이터를 한꺼번에 불러올 수 있으므로 인터넷 웹서핑 속도가 그만큼
빨라지게 됐다.
네할렘은 오는 4/4분기에 출시될 예정이며 노트북, 데스크톱 PC, 워크스테이션, 서버
등 사용할 목적에 따라 코드명이 게인스타운, 블룸필드, 린필드, 헤븐데일, 클락스필드,
오번데일 등으로 나뉜다.

물론 경쟁자 AMD도 가만히 구경만 하지는 않을 것으로 보이지만 올 하반기나 내년 초에
선보일 코드명 레오와 코디악도 쿼드코어 기반이라 옥타코어(코어 8개)에 다다른 인텔
과의 코어 경쟁에서 한발 뒤쳐지게 됐다.
참고로 인텔은 아직 코어 숫자가 결정되지 않았지만 그래픽 칩셋을 CPU에 내장한 코드
명 라라비를 선보이고 2010년에는 네할렘 마이크로 아키텍처를 대신할 코드명 샌디
브리지가 등장시킬 예정이다.

이수환 기자(shulee@ebuzz.co.kr) 기사입력 2008-03-24 11:00
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