[고전 2005.08.25] Intel이 차세대 마이크로 아키텍처 CPU를 공개

 

Intel 2006년 후반에 CPU 마이크로 아키텍쳐를 일신

 

 

Intel은 마침내 차세대 마이크로 아키텍처 CPU 패밀리에 대해서 공식적으로 밝혔다.

 

 Intel은 현재 미국 샌프란시스코에서 개최되는 "Intel Developer Forum (IDF)"에서 2006년 후반에 투입하는 차세대 마이크로 아키텍처 (아직 이름이 붙지 않은)의 개요를 발표. 실제 칩과 동작 데모도 공개했다.

 

 차세대 마이크로 아키텍처는 65nm로 제조를 시작해, 서버에서 모바일까지의 범위로 일제히  투입된다. 현재 Intel의 x86 계 CPU는 데스크탑 & 서버가 NetBurst (넷버스트 Pentium 4) 아키텍처, 모바일이 Banias (베니어스 Pentium M) 아키텍처로 나눠져 있지만, 차세대 마이크로 아키텍처에서는  통합된다.

 

 

 

 차세대 마이크로 아키텍처에 속하는 것은 데스크톱 CPU "Conroe (콘로)", 모바일 CPU "Merom (메롬)", 듀얼 프로세서 (DP) 서버 CPU "Woodcrest (우드크레스트)", 멀티 프로세서 (MP) 서버 CPU "Whitefield (화이트필드)"의 4CPU 패밀리. Conroe, Merom, Woodcrest가 2006년 후반에, Whitefield가 2007년에 등장한다. 차세대 CPU 군은 모두 듀얼 코어로, NetBurst 계 듀얼코어 CPU와 Yonah (요나)를 대체한다. 데스크톱과 모바일에서는 싱글 코어의 기존 아키텍처 CPU도 병행하여 남는다. 따라서 듀얼 코어 = 차세대 마이크로 아키텍쳐, 싱글 코어 = 구 아키텍처라는 구분이 된다.

 

 

 

 차세대 마이크로 아키텍처에서는 NetBurst와 Banias의 양 아키텍처의 계승에 새로운 확장을 플러스 한다고 설명했다. NetBurst의 특징인 버스나 EM64T (Extended Memory 64 Technology), VT (Virtualization Technology) 등 "* T" 라고 부르는 확장 기술을 계승, 한편, Banias에서는 전력 최적화의 설계 사상을 인계받는다고 한다. 다만 Hyper-Threading은 "최초의 구현에는 포함되지 않는다" (Stephen L. Smith 씨, Vice President, Digital Enterprise Group)는 것도 공식적으로 밝혀졌다. 그렇지만, "시간이 지나면 구현 할지도 모른다"고 여운도 남겼다.

 

 실제로, 차세대 마이크로 아키텍처의 개발은 Banias를 개발한 Intel 이스라엘 개발팀이 담당했다. 따라서 Banias -> Yonah (요나)의 발전형으로 개발한 Merom에 NetBurst의 특징과 버스를 도입한 것으로 추측된다.

 

 

 

 

성능 / 전력의 시대로

 

 차세대 마이크로 아키텍처 CPU는 모두 멀티코어. Conroe, Merom, Woodcrest가 듀얼 코어로, Whitefield가 4코어가 된다. 아키텍처의 최대 포인트는 성능 / 전력 (Performance / Watt)을 높이는 것. Intel은 지금까지의 CPU 설계 사상을 "성능 최적화 시대 (Performance Optimized Era)"라 부르고, 이제부터는 "성능 / 전력 시대 (Converged Performance / Power Era)"로 이전한다고 선언했다. 모바일에서는 Pentium M부터 Converged Performance / Power Era 들어, 데스크톱 & 서버도 차세대 아키텍처부터 이전한다.

 

 

 

 따라서 차세대 마이크로 아키텍처는 고주파 화를 지향한 NetBurst의 설계 사상에서 벗어나  더 많은 처리를 병렬화하는 것에 주력했다. 멀티코어 화에 의한 다중 스레드의 병렬 실행과  CPU 코어 내부 아키텍처 개량에 의해 더 다수의 명령을 병렬(실행) 되도록 했다.

 

 

 

 그 결과 같은 소비전력 당 정수연산 성능에서 Merom은 초대 Pentium M (Banias)의 3배, Conroe는 0.13μm 판 Pentium 4 (Northwood : 노스우드)의 5배에 이른다고 한다. 데스크톱 쪽이 격차가 큰 것은 Pentium 4의 성능 / 전력이 원래 극단으로 나쁘기 때문이다.

 

 

TDP 범위는 크게 떨어진다

 

 

 

 차세대 마이크로 아키텍처 CPU는 성능 / 전력이 오르기에 타겟이 되는 TDP (Thermal Design Power : 열 설계 전력) 레인지도 떨어진다. 서버가 80W, 데스크탑이 65W, 서브노트 PC가 5W, 또 이번에 공식으로는 밝혀지지 않았지만 통상 전압 판 모바일이 35W가 된다. 4코어의  Whitefield는 Pentium D (Smithfield : 스미스필드)와 동등한 TDP라 말한다. 데스크톱은 Pentium D의 130W의 절반에 이르러, 초대 Pentium 4의 TDP 레인지로 돌아오게 된다. SFF (Small Form-Factor) PC를​​ 만들기 쉬워진다.

 

 

 

이러한 CPU 마이크로 아키텍처는 공통으로, 차이는 캐시 등이다. 데스크탑의 Conroe는 복수의 L2 캐시 크기로 제공된다. 캐시 크기는 공식적으로 밝혀지지 않았지만, 4MB 버전과 2MB의 2종류가 된다. 캐시 크기는 달라도 버스는 기존의 Pentium 4 / D와 공통이다. 모바일 Merom의 캐시 구성은 1종류. IDF에서의 프레스 브리핑의 그림에서는 2MB로 보이지만, 4MB를  탑재한다고 말한다.

 

 서버 CPU는 넓은 범위의 L2 캐시 크기가 된다고 한다. DP의 Woodcrest는 Conroe와 동일한 다이 (반도체 본체)로 보이기에 4MB로 추측된다. MP용 4코어인 Whitefield도 L3 캐시가 아닌 대용량 L2를 갖는 것으로 보인다.

 

 

마이크로 아키텍처의 자세함은 공개되지 않고

 

 

 

 마이크로 아키텍처에 대해서는, 전모가 아닌 일부만 밝혀졌다. 차세대 마이크로 아키텍처도  NetBurst나 Banias와 마찬가지로 실행 가능한 명령부터 실행하는 아웃 오브 오더 (out-of-order) 형 실행 아키텍처를 취한다. 다만 NetBurst 와 Banias의 어느쪽 과도 크게 다르다.

 

 먼저 눈에 띄는 차이는 1 사이클에 4명령을 발행 가능한 것. "4wide의 (명령) 디코딩과 실행이 가능하다. 완전히 4명령 병렬이다"(Smith 씨)라고 설명했다. 현행의 NetBurst 와 Banias 모두 최대 3명령 발행 / 사이클이지만, Merom 계 아키텍처에서는 이 점이 확장되었다. 즉, 한 번에 실행 가능한 명령 수가 많은 것이다.

 

 파이프 라인은 14 스테이지. 이것은 "현행 세대 (의 Pentium M 계)보다 조금 파이프 라인이  깊지만 NetBurst보다 훨씬 얕다"(Smith 씨). 파이프 라인이 깊으면 고클럭 화가 쉬워지고, 파이프 라인이 얕아 스테이지 수가 적으면 고클럭 화가 어렵다. 14 스테이지 라는 스테이지 수는 이 CPU가 NetBurst 처럼 고주파수 지향은 아닌 것을 나타낸다.

 

 또한 멀티코어를 원활히 작동시키려면, 더 많은 데이터와 명령을 CPU 코어에 공급할 필요가 있는데, 그에 따라 확장도 더해졌다. 메모리로 부터 L2로, L2로 부터 L1으로의 프리 페치나 2 개 코어의 L1 간의 스눕이나 데이터 전송도 확장되었다.

 

마이크로 아키텍처의 분석에 대해서는 추후에 리포트하고 싶다.

 

 

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