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액션 / 미국 , 영국 / 2020 .11.18 개봉 감독 : 캐리 후쿠나가 출연 : 다니엘 크레이그(제임스 본드), 라미 말...
다큐멘터리 / 한국 / 89분 / 2020 .09.24 개봉 / [국내] 전체 관람가 감독 : 박준수 출연 : BTS 등 ...

 
2008년 11월, 인텔은 CORE i7 (네할렘)을 공식 발표하며 마이크로 프로세서 시장의 선두적 기술리더임을 다시 한번 입증시켰다. AMD가 뒤늦게 45나노 프로세스로 이전하고, 단계적으로 클럭을 상승시킨 모델을 투입하여 인텔의 요크필드 상위 라인업까지 격차를 좁히는데 성공을 거두고 있을 무렵 등장한 네할렘은 다시 한번 다윗과 골리앗의 관계임을 확인시켜 주었고, 세상에 얼굴을 내민 네할렘은 말그대로 프로세서 시장의 절대적인 '골리앗' 이였다.

 

 

인텔은 2006년 코어 마이크로 아키텍쳐의 발표화 함께 틱톡 정책을 제시한 바 있다. 이것은 한해에는 한단계 진보된 제조 프로세스로 이전하고, 한해에는 새로운 아키텍쳐를 도입하여, 신공정과 신아키텍쳐의 순환적인 개발 방식 모델을 뜻하는 것으로, 인텔은 틱톡정책대로 2008년에 네할렘을 내놓음으로써 자신들의 정책을 지켜나가고 있다.

 

 

인텔의 틱톡정책에 따라 2009년 말에는 한단계 제조 공정이 이전된 32나노 웨스트미어가 선보이고 2010년에는 새로운 아키텍쳐 샌디브릿지가 투입되야 하지만 샌디브릿지는 인텔의 발표에 의하면 2011년으로 미루어졌기 때문에 2010년은 CORE I7/I5/I3가 공존하고, 2분기에 6코어 걸프타운(가칭 core i9)이 추가로 투입되어 샌디브릿지의 출시 이전까지 라인업될 전망되며, 발표시기는 언제든지 변경될수 있기때문에 샌디브릿지의 출시시기는 시간을 두고 좀 더 지켜봐야 될것으로 보인다. 


2010년 2분기에 출시될 예정인 6코어 걸프타운은 32나노 프로세스로 설계, L3캐시가 12mb로 증가하고 물리적인 6개의 코어에 SMT 기술이 탑재되어 총 12스레드의 막강한 퍼포먼스를 나타낼것으로 전망되는 모델이다. 걸프타운은 현재의 core i7의 소켓 1366 / x58 인터페이스에 호환될 예정이기 때문에 블룸필드 플랫폼 사용자에게 좀더 유연한 확장성을 제공한다.  


인텔의 걸프타운 출시로 유추할수 있는 사실은 현재의 코어 i7의 1366 플랫폼은 최상위 하이엔드 플랫폼으로 구분짓고 린필드 플랫폼과의 갭을 유지하여 라인업을 명확하게 구분 지으려는 의도를 확인할수 있다는 점이다. 아직까지 걸프타운의 브랜드 페밀리가 i7으로 포함될지 새로운 i9으로 분류될지는 인텔의 정확한 발표가 없었기 때문에 좀더 시간이 지나고 정확한 정보를 확인할수 있을 것으로 보인다.

 
 

네할렘 아키텍쳐는 기존의 코어 마이크로 아키텍쳐에서 완전히 쇄신된 아키텍쳐가 아니다. 코어 마이크로 아키텍쳐의 핵심 연산유닛은 계승되어 좀 더 개선됐고, 메모리 컨트롤러나 QPI 등 몇가지 새로운 기술이 융합되어 재탄생된 아키텍쳐로 볼수 있는데 업계에서는 이부분을 두고 새로운 아키텍쳐로 볼것인지 확장된 아키텍쳐로 볼것인지 의사가 나뉘고 있지만 결국적으로는 AMD의 K8에서 K10으로의 확장보다는 그 개선된 기술들이 다양하고 성능 향상 폭이 크지만, 핵심 유닛은 유지되고 있기 때문에 동일한 맥락으로 코어마이크로 아키텍쳐의 확장판으로 보는 것이 맞을 것이라 생각된다.

 

 

일반적으로 제조공정 레벨이 높아질수록 공정 미세화에 따라 동일한 다이사이즈에 더많은 트랜지스터를 집적할수 있고, 이에 따른 상대적인 고클럭화가 가능하며 클럭당 소비전력이나 발열적인 부분이 개선된다. 인텔의 이전 넷버스트 아키텍쳐에 사용된 실리콘 다이옥사이드 소재는 회로의 두께를 줄일수록 누설전류가 많아지는 문제가 있었다. 이의 산물이 바로 90나노로 생산된 프레스캇이다. 프레스캇은 당시 상당한 전력소모와 심각한 발열문제로 프레스핫이라는 별명까지 얻었을 정도였고, 65나노의 시더밀에서는 좀더 개선되기는 했으나 같은 맥락의 문제를 갖고 있었다.  


그러나 동일한 소재의 65나노로 제작된 인텔의 코어 마이크로 아키텍쳐(콘로)는 기존 넷버스트 아키텍쳐를 계승하지 않고, 아키텍쳐 자체가 쇄신되었기 때문에 전력효율과 발열적인 문제를 아키텍쳐 자체에서 해결했다. 하지만 인텔은 코어 마이크로 아키텍쳐의 고클럭 모델을 생산하는데 있어 벽에 부딪히게 된다. 따라서 인텔은 45나노 펜린으로 이전하며 미세공정에 따라 전력효율과 고클럭을 달성하기 위해 새로운 hi-k 메탈게이트를 도입한다. hi-k 메탈게이트는 절연체 자체가 두껍기 때문에 회로가 얇아져도 누설전류를 최소화 할수 있었다. 


네할렘 또한 hi-k 메탈게이트가 적용됐고, 인텔은 32나노 프로세스까지 hi-k 메탈게이트로 이행할 계획을 갖고 있다. 올해 말에 선보일 32나노 웨스트미어는 개선된 2세대 high-k 메탈게이트 트랜지스터 기술과 새로운 액침 리소그래피 기술이 도입되어 현재의 45나노 프로세서보다 22% 정도 성능이 향상될 것이라고 전해지고 있다.

 
 

인텔의 기존 프로세서 플랫폼은 메인보드의 노스브릿지 칩에 메모리 컨트롤러가 탑재되어 CPU와 노스브릿지, 시스템 메모리 간의 데이터 순환으로 노스브릿지라는 한번의 중계적 위치를 통과함에 따라 데이터의 병목현상을 갖을수 밖에 없었다. 그러나 네할렘은 이러한 문제점을 개선하기 위해 프로세서에 자체에 메모리 컨트롤러를 탑재해 CPU와 시스템 메모리 구간을 다이렉트 링크로 개선하고 CPU와 칩셋, CPU와 시스템 메모리 구간을 고속, 고효율 패킷 기반의 점대점(point-to-point) 상호접속 연결 버스인 QPI (QuickPath Interconnect) 로 연결했다.

 

 

QuickPath Interconnect (QPI)


QPI는 각 버스 방향당 16비트 데이터의 폭의 UP/DOWN 2개의 단방향 20비트 점대점 링크로 구성되어 있으며, 독립된 클럭신호가 있다. 각 핀들은 차동(Differential Pair)신호로서 총 핀수는 84개. 전송속도는 4.8GT/s - 6.4GT/s로 플랫폼에 따라 다양하다. 따라서 대역폭은 단위 링크당 최대 25.6GB/s 가 된다. 고성능이 요구되는 서버에서는 Reliability, Availability, Serviceability 기능을 겸비하고 있다. 20+1개의 신호중 하나 또는 그 이상의 신호가 문제가 생기면 15+1 또는 10+1, 5+1로 전송이 가능하며 클럭 신호에서도 문제가 생기면 이 문제된 클럭 신호를 데이터 신호에 재 할당하여 데이터 전송이 가능하다. 또한 데이터 전송 오류를 줄이기 위한 4개의 순환 중복 검사(CRC)핀이 있어 데이터를 정확히 전송할 뿐만 아니라 데이터 전송 패킷내에 오류 확인을 위한 부분을 따로 둘 필요가 없기 때문에 전체 패킷크기를 줄일 수 있다.

 

 

QPI는 기존 FSB 체계의 12.8GB/s의 대역폭보다 2배로 향상된 25.6GB/s의 대역폭을 실현하여 보다 고도의 데이터 프로세싱 능력을 실현했다. 따라서 기존 MCH의 핵심 담당부분이였던 메모리 컨트롤이 CPU로 이전되면서 MCH는 I/O와 PCI-E 부분만 담당하여 IOH로 변경되고 CPU와 IOH는 QPI로 연결했다. 메모리 컨트롤러의 탑재와 QPI버스의 도입은 네할렘의 혁신적인 퍼포먼스 향상에 가장 크게 일조한 기술이라고 볼수 있다.

 

 

CPU는 전원이 인가되고 O/S 환경에 진입하여 사용자에 의해 특정 프로그램이 실행됨에 따라 코어가 동작한다. 이때 항상 물리적인 4개의 코어가 100% 동작하지는 않는데 지금까지의 멀티코어는 프로그램 구동시 동작하지 않는 코어에도 전력이 공급 되어 불필요한 전력소모가 이루어졌다.  


네할렘은 이러한 형태를 개선하기 위해 새로운 터보 모드라는 기술을 도입했다. 터보 모드는 동작하지 않는 휴면 상태의 코어에는 전력을 차단, 액티브 코어에 그 추가 전력을 인가해 해당 코어의 클럭을 더 끌어올려 성능 향상을 유도하는 기술로, 각 코어의 전력공급을 컨트롤 하는 PCU(POWER CONTROL UNIT)과 연계되어 동작한다.  


이 기술이 도입된 전제는 현재 하드웨어 업계의 눈부신 발전으로 계속해서 다중 코어화가 실현되고 있지만 소프트웨어 업계는 발전속도가 상당히 더디기 때문이다. 아직도 멀티 스레드보다 싱글 스레드로 동작하는 프로그램들의 비중이 상당히 높기 때문에 네할렘의 터보 모드는 이러한 맥락에서 효과적인 기술이라고 볼수 있다. 네할렘의 터보 모드는 사용자가 임의로 ON/OFF가 가능하고, TDP와 클럭설정 또한 가능하기 때문에 사용자는 환경에 따라서 이 기술을 선택적으로 적용할 수 있다.

 
 

네할렘은 기존 넷버스트에 도입했던 SMT(Simultaneous Multithreading)기술을 답습한다. 더 커진 메모리 대역폭과 고속 캐시를 기반으로 SMT를 부활시킨 네할렘의 SMT는 이전 넷버스트의 SMT보다 강력해졌다. 


각각의 물리적인 CPU 코어가 2개의 스레드를 동시에 병렬 실행하여 총 8스레드의 연산능력을 갖게 되었는데, 인텔이 기존의 SMT 기술을 재도입한 이유는 최근 아키텍쳐의 트렌드라 말할수 있는 와트당 성능에 전제하여 SMT가 전력 소비대비 성능 향상을 이루어 낼수 있는 열쇠라고 판단한데 기인하고 있다.  

 
 

이전 인텔의 멀티코어 프로세서에는 각 코어별 L1캐시를 할당하고, L2캐시를 공유하는 형태로 설계되었다. 이때까지 인텔은 이러한 듀얼코어 프로세서 2개를 하나로 패키징(Multi-Chip Module)하여 쿼드코어를 만들어 냈었다. 그러나 네할렘은 각 코어별로 L1캐시를 할당하고 레이턴시가 개선된 L2캐시를 각 코어에 추가 할당, 새롭게 추가된 통합 L3캐시를 4개의 코어가 공유하는 원칩 네이티브 디자인으로 설계됐다. 


또한 물리적 메모리 어드레스를 캐싱하는 Translation Lookaside Buffer(TLB)도 계층화됐는데 두번째 레벨의 TLB를 도입한 것은 어플리케이션들의 스케일이 커지면서 전체적인 성능향상을 위해서는 TLB를 계층화 하는 것이 중요해졌기 때문이다. 따라서 네할렘은 두번째 레벨에 512 엔트리의 TLB가 추가되어 성능 향상에 일조하고 있다.

 
 

네할렘은 분기 예측(Branch Prediction)의 성능도 끌어올렸다. 네할렘은 두번째 레벨의 분기 예측 유닛을 추가하여 2단계로 분할했다. 분할된 2단계 유닛은 매우 큰 코드라도 분기를 캡쳐할 수 있고, 이전의 분기 예측유닛 버퍼는 코드가 크면 모든 분기를 넣지 못했지만 두번째 레벨의 분기 유닛을 추가해 데이터베이스같은 어플리케이션에서 성능 향상을 도모했다. 

 
 

네할렘은 unaligned 캐시 액세스도 개선했지만 어떤 구현에 의해 unaligned 캐시 액세스를 빠르게 한 것인지는 확인할 수 없다.  또한 네할렘은 기존 SSE 4.1명령어에 STTNI 명령어를 추가하여 XML 어플리케이션에서의 성능향상과 ATA 명령어의 추가로 텍스트 프로세싱 작업시의 성능향상을 도모했다.(SSE 4.2)

 

 

▲ 블룸필드 다이

 
 

▲ 린필드 다이

 

인텔은 네할렘 아키텍쳐로 최초 블룸필드를 선보였고, 다음으로 네할렘의 보급화를 위한 린필드를 선보였다. 린필드는 네할렘 아키텍쳐에서 약간의 트윅이 이루어졌는데 상단의 블룸필드의 다이사진과 하단의 린필드의 다이사진을 살펴보면 차이점을 확인할 수 있다. 


린필드는 네할렘의 핵심 연산 유닛은 그대로 유지되고 있지만 기존의 블룸필드에 탑재되어 있던 QPI 컨트롤러가 제거되고 그 자리를 PCI-E 컨트롤러가 대신하고 있다. 또한 블룸필드는 트리플 채널 메모리 컨트롤러가 탑재되었던 반면, 린필드에는 듀얼채널 메모리 컨트롤러가 탑재되었다.

 

 

기존 블룸필드 플랫폼은 CPU에 메모리 컨트롤러가 탑재되면서 MCH의 주요 기능이 CPU로 이전되어 MCH는 IOH로 대체되고, IOH에서 PCI-E 까지는 컨트롤을 하였다. 반면 린필드 플랫폼은 PCI-E 컨트롤러까지 CPU에 내장하면서 더 이상 마더보드에 두 개의 칩을 필요로 하지 않게 되었다. 


인텔은 린필드가 원칩으로 플랫폼이 구성됨에 따라 중앙 허브칩을 PCH (Platform Controller Hub)라 명명하였다. 따라서 린필드 프로세서 자체에서 메모리 컨트롤 및 PCI-E 까지 컨트롤을 담당하고 PCH는 각종 I/O 포트 컨트롤만을 담당하게 된다. 또 한가지 플랫폼 구성도에서 확인할 수 있는 차별점은 CPU와 PCH가 DMI (Direct Media Interface)버스로 연결되고 있다는 점이다. 


기존 QPI의 대역폭이 25.6GB/s 이였던 반면, DMI는 불과 2.0GB/s의 대역폭을 나타내는데, 이것은 린필드 프로세서는 PCI-E 컨트롤러까지 내장하면서 그래픽카드와의 다이렉트 통신이 이루어져 기존의 방식인 CPU-칩셋-그래픽카드를 거치는 과정이 사라졌기 때문이다. 따라서 CPU와 칩셋간에는 고속의 버스가 필요없게 됨에 따라 DMI 버스로 대체하게 된 것이다. 린필드에  탑재되어 있는 PCI-E 컨트롤러는 하나의 외장 GPU가 장착되었을 때는 x16으로 동작하고 멀티 GPU 모드시에는 x8,x8로 동작한다. 기존 블룸필드는 하나의 GPU, 또는 멀티 GPU 환경에서도 각각 x16으로 동작하는것과 비교해보면 작은 부분이지만 린필드와 블룸필드를 퍼포먼스적으로 구분지으려는 의도를 확인할 수 있다. 


블룸필드는 트리플채널 메모리 컨트롤러와 FULL x16으로 동작하는 PCI-E 컨트롤러로 린필드와의 갭을 만들었고, 다음달에 새로운 블룸필드 960을 출시하며, 2010년 2분기에는 물리적 6코어 (SMT적용 12스레드)의 걸프타운 프로세서를 출시하는 것을 분석해볼때, 인텔은 1366 플랫폼을 하이엔드 라인업으로 계속해서 유지하고, 린필드의 1156 플랫폼을 준하이엔드 및 퍼포먼스급 라인업으로 차별성을 두려 한다는 점이다. 린필드가 출시 될 때쯤 린필드의 출시와 동시에 1366 플랫폼이 단종될것이라는 소문이 무성했지만, 이것은 헛된 소문일 뿐이였고 인텔은 2011년 새로운 샌디브릿지 아키텍쳐가 투입될 때까지 1366 플랫폼은 계속해서 인텔의 최상위 라인업을 고수하게 된다.

 




 


 

 





 

 

 현재의 블룸필드와 린필드는 각각 X58/P55 칩과 조합되고 있다. 인텔은 린필드 출시 이전에 이미 P55를 출시하여 린필드의 출시와 동시에 플랫폼 구성이 가능하도록 했다. 이후 인텔은 2010년 1분기에 새로운 칩셋들을 발표할 예정이다. 새롭게 선보일 1156 플랫폼의 P55/P57은 내장 IGP가 없는 프로세서와 조합되고, H55/H57은 내장 IGP가 있는 프로세서와 조합된다. 

H계열 칩셋은 IGP 유닛이 PCH에 내장되었기 때문에 현재의 G계열 칩셋과 같은 맥락으로 보면된다. IGP를 탑재한 CPU는, PCH (H계열)의 IGP 유닛을 연결할 별도의 채널이 필요하여 H55/H57 칩과 조합된 CPU 간에 새로운FDI(Flexible Display Interface)버스가 추가된다. 이를 통해 CPU의 IGP에 의해 처리가 된 그래픽 신호를 이를 통해 출력한다. 


P57/H57과 P55/H55의 주된 차별점은 브레이드 우드의 지원 여부다. P57/H57은 이를 지원할 예정이었으나 인텔은 최근 P57의 출시를 취소했다는 정보가 전해졌다. 브레이드 우드는 인텔의 기존 터보 메모리 기술를 개선한 것으로, NVRAM 컨트롤러를 내장한 브레이드 우드 모듈을 사용해, 시스템과 저장 장치 사이에 존재하는 버퍼로 사용하여 SSD를 장착한 것과 비슷한 효과를 낼수 있게 지원해주는 기술로, 취소에 대한 정확한 인텔의 내부 사정은 확인할 수가 없다. 반면 H57은 출시가 되고, 브레이드 우드 기술만 제거될것으로 전해지고 있지만 이 사실들은 인텔의 공식발표가 있기 전까지는 좀더 지켜봐야 될것으로 보인다.

 

 

인텔의 2010년까지 로드맵을 보면 현재의 네할렘 블룸필드의 라인업은 975/950/920으로 유지된다고 표기되고 있지만 인텔은 다음달 1366 소켓의 960 모델이 라인업에 추가되고, 2010년 2분기에는 32나노 기반의 6코어 걸프타운이 투입된다는 사실은 추가적으로 인지하고 있어야 된다. 현재 1366 플랫폼의 최하위 920 모델도 930으로 대체된다는 정보가 유출됬기 때문에 이 부분 또한 인지하고 있을 필요성이 있다. 


소켓 1156 인터페이스의 린필드 라인업은 린필드의 하이엔드 모델  Core i7 - 8xx, 메인스트림 모델은  Core i5 - 7xx 시리즈로 유지되고. 32나노 프로세스의  클락데일 라인업은 상위 Core i5 - 6xx 시리즈, 메인스트림 Core i3 시리즈로 분류된다.  린필드와 클락데일은 같은 1156 소켓 인터페이스로 규격이 호환된다는 이점을 갖고 있고, 린필드의 i5 시리즈까지는 모두 쿼드코어 라인업, 32나노 클락데일은 듀얼코어 라인업으로 45나노 프로세스의 IGP가 CPU에 탑재되고, 펜티엄 G9650을 제외한 전 모델이 SMT 기술이 적용된다. 또한 클락데일의 상위 i5 라인까지는 터보모드가 적용되고 하위 i3 라인과 G9650은 터보 모드 기술이 제거된다.

 



 


 


 



 

  • profile
    연대생 2009.09.14 21:19
    좋은글 잘보았습니다. 많은 도움이 되었네요.
  • ?
    김민수 2009.09.15 02:10
    린필드가 깔리면서 블룸필드는 당연히 단종인줄 알았는데 전혀 아니였군요...
  • ?
    RAPTER 2010.05.08 18:53

    최근 밝혀진 정보에 의하면 샌디브릿지는 소켓이 1155로 교체됩니다. 참고해주시기 바랍니다.






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