[분석정보] Intel이 드디어 Silverthorne과 Tukwila의 개요를 발표

 

크고 작은 양극의 CPU를 ISSCC에서 발표

 

 Intel 또 하나의 IA-32 계 CPU "Silverthorne (실버쏜)"이 드디어 그 베일을 벗었다. Intel은 2월 3일부터 미국 샌프란시스코에서 개최되는 "ISSCC (IEEE International Solid-State Circuits Conference)"에서 공개하는 내용을 발표했다.

 

 CPU에서는 이번의 중심은 2가지. 하나는 저소비 전력 x86 CPU "LPIA (Low Power Intel Architecture)"로 설계된 최초의 CPU인 Silverthorne. 또 하나는 IA-64 계에서 최초의 쿼드코어 CPU "Tukwila (투퀼라)." 전력과 성능에서 로우엔드와 하이엔드에 위치한 양극의 CPU를 발표한다.

 

 Silverthorne은 2W 이하의 TDP (Thermal Design Power : 열 설계 전력)을 타겟으로 하는 CPU로, UMPC (Ultra Mobile PC) 나 MID (Mobile Internet Device) 등의 휴대 기기를 주용도로 한다. 그 위에 Intel은 Silverthorne 코어를 울트라 밸류 PC라는 시장에도 광범위하게 적용시킬 생각이다.

 

 

45nm 공정의 IA 프로세서 "Silverthorne"

 

 따라서 Silverthorne은 저소비 전력과 동시에 저비용으로 만들어졌다. 트랜지스터 수는 47M (4,700만)으로, 동일한 45nm 공정의 Core 2 Duo (Penryn 6M : 펜린)의 410M (4억 1,000 만)의 1/9 정도. 다이 크기는 25 제곱 mm로, Penryn 6M (107 제곱 mm)의 1/4 정도. "기존의 초저전압 버전과는 달리 기초부터 새롭게 만든, 과거 15 ~ 17 년에 최소의 IA 프로세서다" 라고 Intel의 Justin R. Rattner (저스틴 R · 래트너) 씨 (Senior Fellow, Corporate Technology Group 겸 CTO 인 Intel)는 말한다.

 

 

Silverthorne과 Penryn의 비교

 

 

Silverthorne의 다이

 

 Silverthorne는 CPU 마이크로 아키텍처도, 저전력에 최적화 되었다. PC & 서버용 CPU 처럼, 명령을 바꿔 세워서 병렬 실행 아웃 오브 오더 (out-of-order)형 실행은 채용하지 않고, 명령 순서대로 실행하는 인 오더 (in-order) 형 실행을 취한다. 그러나 하나의 CPU 코어에서 2 스레드를 하드웨어 실행하는 멀티스레딩 기술도 구현한다. 주파수는 2GHz를 달성한다고 한다.

 

 

IA-32 명령의 실행에 최적화 된 파이프라인

 

 아래는 ISSCC에서 Intel이 발표하는 Silverthorne의 블록 다이어그램 그림이다. 그림의 내용을 포함한 Silverthorne의 개요는 ISSCC에서 2월 5일 (한국 시간 2월 6일)에 발표 될 예정이다.

 

 

Silverthorne의 블록 다이어그램

 

 그림에서 바로 느끼는 포인트는 정수 연산 파이프가 IA-32 명령어 아키텍처의 특징인 "Load-Op-Store (로드 - 실행 - 스토어)"형 오퍼레이션에 최적화 되어 있는 점. 실행 파이프 라인 전반에 "Memory Execution Cluster"가 있어, 어드레스 생성, 데이터 L1 캐시 액세스를 한다. 여기서 캐시 액세스 레이턴시를 흡수해서, 정수 연산 실행 유닛부에 있는 "Integer Execution Cluster"로 흐르는 설계로 되어있다. 대략적으로 말해서, Silverthorne의 정수 연산 파이프 라인의 구성은 다음처럼 되어 있다고 추정된다.

 

페치

디코딩

로드

연산

라이트 백

 

 반면 PC & 서버용 IA-32 CPU는, 실행시에는 IA-32 명령을 분해해서 아웃 오브 오더 실행한다. 대략적으로 말해 다음처럼 된다.

 

페치

디코딩

스케줄링

실행 /로드 / 스토어

완료

 

이러한 점에서 Silverthorne의 방식은 VIA Technologies 산하 Centaur Technology의 "C7 (C5)"계 CPU를 닮은듯이 보인다. 그러나 크게 다른 점도있다. 그것은 두 개의 스레드를 하드웨어에서 병렬 실행하는 멀티 스레딩 기술 "Hyper-Threading "의 구현이다.

 

 

SMT로 2 이슈 슈퍼 스칼라 파이프를 채우기

 

 Intel의 Rattner 씨에 의하면, Silverthorne은 SMT (Simultaneous Multithreading) 형의 멀티 스레딩 기술을 채용했다고 한다. 즉, 1 사이클에 2 개 스레드의 명령을 혼합시켜 실행하는 것이 가능하다. Silverthorne은 2 명령 이슈 (발행) 마이크로 아키텍처지만, 2 명령의 조합은 동일한 스레드의 명령 2개뿐만 아닌, 2개의 다른 스레드의 명령 1 개씩 같은 조합도 가능하다고 한다.

 

 Intel의 NetBurst (넷버스트 Pentium 4) 마이크로 아키텍처의 Hyper-Threading은 2 개의 스레드의 명령을 1 사이클에 동시 병렬로 실행 가능한 SMT (Simultaneous Multithreading)다. 깊은 아웃 오브 오더 파이프 라인의 경우 명령의 병렬 실행에 중요한 레지스터 간의 충돌을 피하기 위해 다수의 물리 레지스터를 탑재, 순서를 바꿔넣어 실행하는 명령의 트래킹을 처리하는 구조를 갖추고 있다. 따라서 아웃 오브 오더 형 CPU의 SMT 구현은 각 스레드마다의 레지스터 구현이나 스레드 단위의 명령 제어를 위한 비용이 상대적으로 적게든다. 그러나, Intel은 Silverthorne에서는 인오더 + SMT 라는 방식을 취했다. 이 점이 독특하다. 블록 다이어그램에서 보이듯이, 명령 버퍼나 큐, 레지스터 파일은 2개의 스레드 각각에 마련된다.

 

 

몬스터 칩 Tukwila

 

 Tukwila는 IA-64 아키텍처 쿼드코어 CPU로. FB-DIMM 인터페이스와 QuickPath 인터커넥트를 구현하고, 30MB의 캐시 메모리도 탑재한다. 65nm 공정에 트랜지스터 수는 약 2B (20억)에 이르고, 다이 크기도 약 700 제곱 mm 라는 몬스터다. 타겟 동작 주파수는 2GHz에서 TDP (Thermal Design Power : 열 설계 전력)는 170W (섭씨 110도). QuickPath는 전체 폭의 인터커넥트가 4에 절반 폭이 2로 합계 대역은 96GB/s, FB-DIMM의 대역은 34GB / sec가 된다. Tukwila의 개요는 2월 4일 (한국 시간 2월 5일)에 밝혀질 예정이다.

 

Tukwila 개요

 

 

 

Tukwila 다이

 

2008년 2월 4일 기사

 

 

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