[고전 2004.10.22] 듀얼코어 CPU Smithfield 내년 3분기에 등장

 

서버, 데스크톱, 모바일 듀얼 코어 계획이 밝혀져

 Intel은 데스크탑 용 최초의 듀얼 코어 CPU "Smithfield (스미스필드)"를 최고 3.2GHz로 투입한다. 등장시기는 2005년 3분기. Smithfield는 NetBurst 계열 CPU 코어를 2개 탑재하고 L2 캐시는 각 CPU 코어에 1MB씩 총 2MB를 탑재한다. FSB (Front Side Bus)는 800MHz 상태로 패키지도 종전의 LGA775이다. 그러나 지원 칩셋은 2005년 "Glenwood (글렌우드)"와 "Lakeport (레이크포트)" 패밀리가 된다.

 또한 Intel의 데스크탑 CPU의 64bit 화 계획도 밝혀졌다. Intel은 내년 1분기에 Prescott 2M 코어의 Pentium 4 Extreme Edition 및 Pentium 4 6xx 제품군을 투입한다. 이러한 CPU에서 64bit 확장 "EM64T (Extended Memory 64 Technology)"를 작동 가능하게 한다. 동적 전압 및 클럭 전환은 TDP (Thermal Design Power : 열 설계 소비 전력)를 억제하는 "Enhanced Intel Speed​​Step Technology (EIST)"도 활성화 된다. 이러한 기능은 Smithfield도 활성화 된다.

 Smithfield 플랫폼으로 Intel은 2005년 봄에 새로운 칩셋 "Glenwood / Lakeport"를 투입한다. 이전에도 보고 한대로 "Glenwood (글렌우드)"는 EM64T를 지원하고, 최대 8GB의 메모리에 대응할 수 있는 사양으로 되어있다. Glenwood / Lakeport 모두 메모리는 듀얼 채널 DDR2-667로 ICH7과 결합된다. ICH7 측은 SATA-2를 지원, 특징이 다른 5가지 종류가있다.

 

CPU 이행도

서버에서는 새로운 코드 네임이 등장

 모바일 듀얼 코어 CPU "Yonah (요나)"는 테이프 아웃을 마치고 드디어 샘플로 향한다. 65nm 공정으로 제조하는 Yonah에 관해서는 Intel은 검증 기간을 충분히 취하며, 양산은 2005년 4분기, 출시는 2006년 1분기가 예정되어있다. 즉, 데스크톱에서 1시즌 늦게 모바일도 듀얼 코어가 등장하는 것이다.

 Yonah도 Smithfield 마찬가지로 2MB의 L2 캐시를 탑재하지만, 이쪽은 2개의 코어에 L2 캐시를 공유하는 것으로 보인다. Yonah는 FSB는 667MHz로 상승. Yonah는 2세대 PCI Express 칩세트 "Calistoga" 차세대 무선 LAN 모듈"Golan"과 함께, Napa 플랫폼이다. Calistoga에서는 DDR2-667 메모리도 지원된다.

 서버 및 워크 스테이션 측에서 듀얼 프로세서 (DP) 플랫폼으로 2006 신년에 듀얼 코어 "Dempsey"가 등장한다. 멀티 프로세서 (MP)도 같은시기에 "Paxville"이 등장한다. 모두 2006년에 제 2세대 듀얼 코어 CPU로 바뀐다. MP의 2세대 듀얼 코어는 65nm 공정의 "Tulsa"가 된다.

 DP 플랫폼은 차세대 칩셋으로 "Blackford (블랙포드)"와 "Greencreek (그린크릭)"이 듀얼 코어와 동시에 투입된다. 새로운 칩셋은 2개의 독립적인 FSB를 갖춘 2개의 CPU와 1 개의 MCH를 각각 점대 점 연결하는 것으로 보인다. 또한 시리얼계 인터페이스를 사용하는 "Fully Buffered DIMM (FB-DIMM)"을 지원한다. 칩셋 측의 개량으로 듀얼 코어의 성능을 발휘하는데 필요한 FSB와 메모리 대역폭 및 메모리 용량을 확보할 전망이다.

 Intel의 전체 전략에서 보이는 것은 각 분야의 듀얼 코어 CPU의 조기 일정이 유지되고 있는 것. 듀얼 코어로 방향타를 돌린 이후 Intel의 계획 자체는 지체가 없다. 한편 차세대 제조 기술인 65nm 공정은 예상보다 약간 속도가 느리다. 첫 번째 제품 보이는 Yonah가 시장에 등장하는 것은 2006 연초. 데스크탑 65nm 공정 CPU 군도 2005년은 모습이 보이지 않는다. 90nm 공정 이후 일정이 뒤로 어긋났다.

 그 결과 Intel의 듀얼 코어 앞당기는 본래 듀얼 코어는 너무 일찍 90nm 공정에 무리하게 올리는 전개가 된다. 데스크탑 Smithfield는 90nm 공정인 것이 밝혀지고 있지만, 아마도 서버 측 Dempsey과 Paxville도 90nm 공정으로 추정된다. 그 대가는 큰 다이 (반도체 본체의 면적)에 따른 높은 비용과 TDP의 제약에 의한 상대적으로 낮은 동작 주파수이다. 데스크톱 / 서버 계열 듀얼 코어가 65nm로 이행하는 것은 2006년에 들어서 이다.

 

Smithfield의 ​​개요가 밝혀져

 Smithfield에 관해서는 지금까지 다음의 개요가 밝혀졌다.

90nm 공정
MB × 2의 L2 캐시 (각 CPU 코어에 1MB씩)
EM64T (64bit 확장)
Execute Disable Bit (XD bit)
칩셋은 Glenwood / Lakeport
Hyper-Threading disable (구현은 되어있을 것)
Enhanced Intel SpeedStep Technology (EIST)
LGA775
FSB 800MHz
주파수는 3.2 / 3.0 / 2.8GHz
Processor Number는 x40 / x30 / x20
3.2 / 3.0GHz는 Performance FMB 2005 준수 (TDP 125W)
2.8GHz는 Mainstream FMB 2005규격
출하는 2005년 3분기

 

또한 각종 정보에서 다음과 같은 사양이 추측된다.

Vanderpool Technology (가상화 VT-x)
LaGrande Technology (보안 TXT)
CPU 코어는 Prescott 해당
Processor Number는 700 번대?

 

 

CPU 비교도

 

 먼저 Smithfield의 ​​기본적인 사양은 Pentium 4 6xx 해당된다. 기능적으로는 2세대 Prescott 인 Pentium 4 6xx를 듀얼로 했다고 생각하면 좋을 것같다. 패키지도 FSB도 같고, TDP 범위도 같은 공통 칩셋 Glenwood / Lakeport에서 지원되기 때문에 두시리즈는 거의 동등하게 다룰수 있을 것이다.

 차이는 Hyper-Threading 과 듀얼코어 이지만, 소프트웨어 측면에서 모두 동일한 2CPU로 보인다. 그러나 CPU 코어 자체는 1개 밖에 없는 Prescott과 실제로 2코어를 갖춘 Smithfield은 성능면에서는 Smithfield 쪽이 훨씬 유리하게 된다. Intel은 듀얼코어 + Hyper-Threading 으로 가상으로 4프로세서에 해당하는 선택 사항도 있었을 텐데, 이번에는 그 방법은 취하지 않았다. 그 이유는 아직 잘 모르겠지만, OS 라이센스 문제도 얽혀 있는지도 모른다. Hyper-Threading은 메모리 레이턴시의 은폐시킬 수 있으므로 듀얼 코어와 함께하면 더 효과적이다. 그러나 가상 CPU 및 물리적 CPU 코어의 조합은 (운영체제의)쓰레드 할당에 약간 지능이 요구 될  것이다. (정확한 이유야 알 수 없지만, 2코어 + HT(SMT)의 경우 운영체제 문제로 나올 수 없었다고 봐야 하겠죠. 자칫하면 그냥 2코어보다 소프트웨어의 성능이 저할 될 수 있었을테니까요. 당시 AMD에 뒤져 있었기에 2코어 + HT로 내놓는게 당연한 것인데, 그렇지 않고 HT를 끄고 출시했죠. CPU를 풀로 사용할 수 있는 그런 시스템의 용도인 XE 계열만 HT가 지원되죠. 그리고 듀얼과 싱글+ht의 성능에 관해서는 둘이 동급 CPU라 이렇게 표현하는 거죠. 동급이 아니면 성립하지 않습니다. 저성능 2코어 보다는 고성능 1코어 또는 1코어 + HT가 성능이 좋을 수 있는거죠.)

 

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 Smithfield에서는 2개의 코어 각각에 전용 L2 캐쉬를 1MB 씩 갖춘다. 버스 로직과 아비터를 준비해 조정하는 것으로 보인다. Intel의 모바일 관계자에 따르면, 일반론으로 듀얼 코어 CPU는 L2 캐시를 공유하는 것이 효율이 좋다한다. 그것을 굳이 별도의 L2 캐시를 한 것은 설계의 용이성 때문이라고 추측된다. 독립된 L2의 설계하면 싱글 코어 디자인을 유용하기 쉽기 때문이다.

 

 

CPU 코어 추측도

 

Smithfield를 3.2GHz로 작동 할 수있는 이유

 Intel은 Smithfield의 ​​TDP를 싱글 코어의 Prescott과 동일한 수준으로 억제한다. 따라서 트랜지스터의 속도에서 예상 가능한 최고 주파수 보다 동작 주파수를 억제한다. 주파수를 낮추어 전력 소모를 최소화 싱글 코어 수준의 TDP로 한다. 그러나 Smithfield의 ​​동작 주파수는 최대 3.2GHz로 Prescott 2005년 최고 주파수 3.8GHz의 84%에 달한다. 왜 이만큼 높은 주파수가 가능하게 되는 것인가?

 거기에는 몇 가지 이유가 있다. (1) 듀얼 코어는 TDP의 증대는 1.x 배에 머문다. (2) Speed​​Step 적용함으로써 비교적 적은 성능 저하로 TDP의 상한을 낮출 수 있다. (3) 90nm 공정의 개량이 진행 리크(누설) 전류가 어느 정도 억제 가능하게 되었다. (4) Prescott에서 동작 주파수의 향상을 억제하고 있다.

 (1) 코어가 2개 되어도 TDP는 단순히 2배는 안된다. 이것은 2개의 CPU 코어가 동시에 부하의 피크가 되는 경우가 적기 때문이다. 대부분의 경우 한쪽의 CPU 코어의 소비 전력이 최대가 되어도 다른 한쪽의 CPU 코어의 소비 전력은 피크에 이르지 않기 때문에 TDP는 1.x 배 밖에 되지 않는다. 특히 PC의 경우 1스레드 처리에 치우치는 경향이 강하기 때문에 TDP는 억제된다.

 (2) Speed​​Step의 응용도 TDP에 효과를 발휘한다. 모바일에서 평균 소비 전력을 낮추는 데 Speed​​Step을 사용하지만, "데스크톱은 열 설계 등을 용이하게 하기 위해서 사용하는 방향을 검토하고 있다 "고 Intel의 윌리엄 (빌) · M · 시우 (William M. Siu ) 부사장 겸 총괄 책임자 (Vice President and General Manager, Desktop Platforms Group)는 말한다.

 실제, Intel은 "Foxton (폭스톤)" 기술이라고 부르는 Speed​​Step 비슷한 기술을 90nm 공정 버전 IA-64 서버 CPU"Montecito (몬테시토) "에 채용한다. Montecito에서는 Foxton에 의해 TDP를 싱글 코어 0.13μm 판 Itanium2의 130W에서 100W로 낮춘다 했다. 따라서 Smithfield도 EIST 의해 어느 정도의 TDP 저감을 기대할 수 있다. 다만 이 방법은 심하게 적용하면 성능을 걲는 것이다. 즉, 주파수대로의 피크 성능이 나오기 어렵게 된다.

 (3) Intel은 90nm 공정의 개선을 추진하고 있으며, 양산 시작때의 90nm 공정보다 2004년의 90nm 공정에서는 크게 누설 전류를 억제 가능하게 되었다고 설명하고 있다. 즉, Intel의 90nm 공정 CPU는 뒤에 리비전이 됨에 따라서 누설 전류가 줄어드는 것이다. 그에 따라 초대 Prescott과 비교하면 Smithfield는 누수에 의한 정적 성분이 적고, 전체 전력 소비와 TDP도 줄어들 것으로 보인다.

 (4) Intel은 Smithfield를 위해, Prescott의 동작 주파수를 억제하려는 경향이 보인다. 이것은 다음 보고서에서 상세히 설명하지만, Prescott의 주파수를 한계까지 올리지 않고, 3.8GHz까지 억제하는 것으로, 2개의 구조의 주파수 간격을 좁히려 한다고 추측된다.

 이 밖에 Smithfield에서는 주파수가 낮은만큼 CPU의 공급 전압을 떨어 뜨리는 것으로 소비 전력을 억제하고 있을 가능성도 있다. 소비 전력은 주파수 × 전압의 제곱에 비례하므로 전압의 인하는 효과가 있다.

 이러한 요소를 중첩 시키면, Smithfield가 3.2GHz를 달성 할 수 있는 이유도 보인다. 하지만 그래도 Intel에게는 최대한의 승부다. 라고 하는 것은, AMD 계열 CPU와의 주파수 간격이 좁아질 가능성이 있기 때문이다.

 Pentium 4 대 Athlon 64의 구도가 되고 부터 Intel은 AMD에 대해 최대 1.5 배 정도의 주파수 우위를 유지해 왔다. 만약 AMD의 데스크탑 용 듀얼 코어 CPU "Toledo (톨레도)"가 2.2GHz 이상으로 나오면 격차가 좁혀짐이 시작되게 된다. 성능 / 주파수가 높은 Athlon 64에 Intel이 대항하려면 주파수 간격을 넓힐 필요가 있다. AMD는 Intel과 동일한 TDP를 설정하면 듀얼 코어 CPU의 주파수를 더 높일 수 있다. Intel은 첫 번째 세대 듀얼 코어에서 코어 당 소비 전력이 다소 낮은 AMD에 대항하려면 꽤 고생하게 될 것 같다.

 

 

데스크탑 CPU 로드맵

 

 

2004년 10월 22일 기사 입니다.

 

 

https://youtu.be/HosMiOD3FQw

듀얼코어 펜티엄D의 하이엔드 버전인 Pentium Xtreme Edition 965 (펜티엄4를 하이퍼스레딩을 끄고 듀얼코어로 만든 Pentium D와 다르게 하이퍼쓰레딩 + 듀얼코어 버전= XE. XE 965 3.73GHz) 4.8GHz 오버 + 지포스 780Ti Doom(2016)

 

 

https://youtu.be/HwB9bYeN6Yk

오버워치 펜티엄 XE 965 (3.73GHz) 4.87GHZ 오버클럭

 

 

https://youtu.be/yDxWVlM2C0k

65나노 시더밀 코어를 2다이 MCM으로 만든 900 시리즈와 다른 90나노 프레스컷 코어로 1다이로 만든 2코어 4쓰레드 840XE (3.2GHz) 오버 4.27GHz + 780TI

 

 

 

https://youtu.be/v9oRKIxW0jU

Intel Pentium D 915 (2.8GHz) 4.2Ghz 오버 + GTX 970 in 17 Games Maks settings 1080p

 

 

 

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