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[CPU] [카드뉴스] LOW-V ONE : A CPU WARS STORY

Dr.Lee | 조회 2426 | 추천 9 | 2017.02.27. 11:34 http://drmola.com/pc_column/139389

안녕하세요 독자 여러분.

가장 중요한 에피소드 8을 코앞에 둔 지금,

잠시 쉬어가는 편으로 외전을 들고 찾아뵙게 되었습니다.

이름하야 LOW-V ONE : A CPU WARS STORY.

 

이번 편에서는 인텔과 AMD 양사의 저전력 CPU 아키텍처를 죽 훑어보며,

주류 아키텍처와는 또 다른 궤적을 남긴 이들의 흥망성쇠를 살펴보도록 할 텐데요.

 

아톰, 밥캣을 관통하는 공통된 설계 철학과 그 배후에 있는 AIM 동맹의 짙은 그림자,

PS3에 계승된 파워PC의 사상과 이로부터 인텔/AMD가 어떻게 영향을 받았는지,

그리고 결국 AMD의 아키텍처가 다음 세대 PS4에 거꾸로 영향을 주게 되었는지,

도무지 풀리지 않을 것 같은 얼키고설킨 인연을 이해할 기회가 될 것입니다.

 

그럼, 이번 편도 재미있게 읽어주시길 바라며...

 

※ 스와이프(swipe) 방식으로 보시려면 여기를 클릭!

 

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사실 '데스크탑 아키텍처'라는 표현에도 약간의 어폐가 있습니다.

엄밀히 말해 인텔이나 AMD는 '데스크탑용으로' 아키텍처를 설계한 것이 아니고,

특정 시점마다 모든 시장에 대응하는 단 하나의 아키텍처를 가지고 있었을 뿐인 것이죠.

 

한 시점에 여러 아키텍처를 선보일 수 있으려면,

그만큼 연구개발에 중첩된 투자가 진행되어야 하는 것은 물론

이들마다 서로 달리 적용되는 제조공정을 조율하는 것까지, 굉장히 많은 시간과 노력이 소요됩니다.

 

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통상적으로 한 아키텍처의 개발에는 5-6년이 소요되는데,

2006년 이후 틱-톡 정책의 도입으로 2개의 팀이 매 2년마다 새 아키텍처를 선보이게 되었지만

넷버스트 시기까지만 하더라도 단 하나의 개발팀이 CPU 개발을 전담한 것이나 마찬가지였죠.

 

이렇듯 빠듯한 개발자원을 쪼개 가며 LPIA의 개발을 지시할 만큼,

당시 인텔이 저전력 CPU를 얼마나 절박하게 필요로 했는지 짐작할 수 있습니다.

 

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주로 IBM의 연구원들이던 소머셋 팀원들이 인텔로 옮겨가 활약하게 되는 것처럼,

프리스케일 세미컨덕터 출신의 거물급 엔지니어가 AMD로 옮겨간 것 또한 지난 편들에서 익히 다뤘습니다.

바로 AMD의 현 CEO, 리사 수 박사입니다.

 

하지만 AIM 동맹의 잔재는 이게 다가 아니었으니, 이 글 후반에 다시 등장합니다.

 

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참고로 본넬과 이후 등장할 실버몬트 아키텍처의 경우,

프리페치 버퍼가 (본넬의 경우) 스레드당 할당되는 구조에서 (실버몬트의 경우) 통합 구조로 바뀌는 것을 설명하기 위해

부득이하게 이제까지 살펴본 & 앞으로 살펴볼 아키텍처 그림들과 비율이 잘 맞지 않게 그려졌습니다.

이 점 참고하여, '아톰의 명령어 인출 유닛이 매우 거대하구나' 라고 오인하지 않으시길 바랍니다.

 

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파인뷰에 탑재된 인텔 GMA 3150 GPU는 과거 펜티엄 4 시절, 메인보드 내장 그래픽으로 쓰인 것이기도 한데요.

구체적으로 i945G 칩셋 등에 탑재되었던 것과 같은 설계에, 이름만 새롭게 붙인 것에 불과합니다.

린크로프트의 파워VR SGX535는 위 그림에 나타난 GPU 부분의 면적이 파인뷰보다 약 20% 더 넓은 데서 알 수 있듯,

그만큼 더 나은 그래픽 성능을 발휘하지만 안타깝게도 CPU 코어가 싱글코어에 불과한 한계가 있었습니다.

 

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펜웰은 스마트폰 시장을 공략하기 위한 SoC로 CPU 및 GPU 구성이 상당히 빈약한 편입니다.

따라서 파인뷰의 진정한 후계자는 시더뷰=클로버뷰로 여겨지는데, 제조공정이 한 세대 진화했음에도

이를 상쇄하고도 훨씬 남을 만큼 GPU가 커진 것에서 그래픽 성능향상에 심혈을 기울였음을 짐작할 수 있습니다.

 

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앞에서도 설명했지만 앞서 살펴본 본넬과 위의 실버몬트 아키텍처의 경우,

프리페치 버퍼가 (본넬의 경우) 스레드당 할당되는 구조에서 (실버몬트의 경우) 통합 구조로 바뀌는 것을 설명하기 위해

부득이하게 이제까지 살펴본 & 앞으로 살펴볼 아키텍처 그림들과 비율이 잘 맞지 않게 그려졌습니다.

이 점 참고하여, '아톰의 명령어 인출 유닛이 매우 거대하구나' 라고 오인하지 않으시길 바랍니다.

 

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실버몬트 아키텍처는 뒤에 살펴볼 (하지만 실제 출시 시기는 2년 빨랐던) AMD의 밥캣과 상당히 비슷합니다.

2-wide 프론트엔드에 비순차 수행 구조라는 점이 겹치기 때문인데요.

 

순차 수행 방식 하에서는 본넬의 좁은 백엔드조차 다 쓰지 못할 만큼 코어 자원의 가동률이 떨어졌기에,

유휴 자원에 스레드를 하나 더 우겨넣는 하이퍼스레딩이 매우 효율적으로 작동할 수 있는 여건이 조성되었지만

실버몬트는 비순차 수행의 도입으로 백엔드를 비교적 효과적으로 "꽉 채워" 쓰게 되었습니다.

 

다시 말해, 유휴 자원이 없다면 하이퍼스레딩의 효율도 거의 오를 여지가 없다는 얘기이죠.

물론 이 시기, 제조공정이 미세화됨에 따라 아예 물리적인 코어 수를 4개로 늘려 장착하는 것이 일반화되며

실버몬트 기반 아톰은 대부분 4코어로 접해 보신 분이 대부분일 것으로 생각됩니다.

 

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클로버뷰와 비교했을 때 제조공정이 한 세대 진전했음에도 GPU의 면적이 거의 동일한 베이트레일,

심지어 그보다도 더 제조공정이 진전했음에도 GPU 면적이 오히려 더욱 증가한 체리트레일의 예를 보면,

인텔이 내장 GPU의 성능 향상에 더욱 심혈을 기울이고 있다는 사실이 더없이 명확하게 드러납니다.

상대적으로 가파르게 줄어들고 있는 전체 다이 면적 대비 CPU 코어의 비중.

 

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드디어 소머셋 연구소 잔류파, 그러니까 AIM 동맹의 잔재가 재등장했습니다.

인텔의 소머셋 팀으로, AMD의 COO (훗날 CEO) 로 활약하게 되는 원년멤버들 이외에도,

이들은 소니의 PS3 설계에 참여하며 훗날 인텔의 LPIA에까지 지대한 영향을 미치게 되었으니,

옷깃만 스쳐도 인연이라는 관점에서 이들의 얼키고설킨 인연은 아찔하게 느껴질 정도입니다.

 

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인텔은 하이파 연구소와 소머셋 팀을 가동하여 연구개발 자원이 늘었다 치고,

AMD는 어떻게 불도저와 밥캣을 투 트랙으로 설계해 온 것인지 문득 궁금해지는데요.

불도저 설계의 상당 부분을 자동화 툴에 의존했다는 데 실마리가 있지 않을까 추측합니다.

 

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참고로 퓨마에 탑재된 ARM Cortex 코어는 TrustZone이라는 보안 관련 기능을 전담합니다.

기능은 다소 다르지만 애플의 2016년형 맥북 프로 터치바 모델의 경우 터치 모듈을 전담하는 T1 코프로세서를 탑재,

마찬가지로 ARM 기반의 작은 RISC 코어가 지문인식 등 보안 관련 기능(및 터치바 자체 OS 구동)을 책임지도록 하여

차기 맥(북)에 AMD의 APU를 탑재한다는 소식과 맞물려 여러 가지 복선으로 해석될 여지가 있기도 합니다.

 

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PS4의 SoC는 AMD Pitcairn GPU (라데온 HD 7800 / R7 265/370 / R9 270/270X/370X) 와,

XBOX ONE의 SoC는 AMD Bonaire GPU (라데온 HD 7790 / R7 260/260X/360) 의 구성과 유사합니다.

콘솔에 탑재될 때에는 그 중 128개씩의 SP를 비활성화해 각각 1152SP, 768SP의 사양을 갖게 되는데요.

안정적인 수율 확보를 위해 처음부터 일정 정도의 불량률을 허용할 것을 감안해 그렇게 정했다고 합니다.

 

XBOX ONE의 SoC가 SP 수가 적어 게임성능이 더 낮은 것으로 평가받지만,

이를 만회하기 위해 GPU 클럭이 조금 더 높고, 메모리의 병목현상을 방지하기 위해 eSRAM 캐시를 탑재한 것이 특징.

 

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아톰은 SoC이고 코어 M(브로드웰)은 별도의 PCH가 있어야 하는 만큼 단순 면적비교는 적절하지 않지만,

그렇더라도 브로드웰 2코어+GT2의 다이 면적이 같은 제조공정의 아톰보다 작다는 것은 많은 점을 시사합니다.

 

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다만, 인텔은 제온 D가 아보톤의 후계자라는 시각에 대해서는 한 차례 부인한 바 있고,

또한 며칠 전 최대 16코어 아톰 기반 CPU의 출시를 예고(링크), 마이크로서버를 완전히 포기하지 않았음을 내비쳤습니다.

(제온 D는 마이크로서버로도, 마이크로서버와 제온 E5의 사이로도, 혹은 제온 E3와 E5의 사이로도 볼 수 있습니다.)

 

그나저나 제온 D=브로드웰-DE의 다이 이미지를 구할 수 있으면 좋았을텐데,

아무리 뒤져도 다이에 관한 정보는 코빼기도 비추지를 않더군요 ㅠㅠ 이번 편을 준비하며 아쉬웠던 부분.

 

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카리조-L은 앞서 살펴본 멀린스에 GPU 구성이 192SP 가량으로 확대된 제품입니다.

어디까지나 저전력 아키텍처에 기반하고 있다는 점에서 자카테-카비니-멀린스 계보를 잇는 것이죠.

반면 스토니 릿지는 당장 주류 아키텍처인 엑스카베이터 기반이란 점에서 매우 큰 차이가 있습니다.

 

그나마 이 시기까지는 주류 APU인 브리스톨 릿지(=사실상 카리조)와 다이 구성의 차이라도 있지만,

올해 안으로 모든 라인업에 동일한 아키텍처가 적용된 레이븐 릿지로 단일화가 예정되며,

이변이 없다면 '저전력 아키텍처'와 '저전력 APU 라인업' 모두 올해로 끝날 가능성이 높아졌습니다.

 

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......오래 기다리셨습니다.

이번주 중 공개될 다음 편, 에피소드 8은 드디어 'Zen'.

 

많은 기대와 관심 부탁드립니다.

 

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Profile image Takingdamages 2017.02.27 11:50
기억하겠다 LOW-V ONE
Profile image Dr.Lee 2017.02.27 20:07
- 그리고 그들은 멸종했다 (응?) -
Profile image 여우비 2017.02.27 13:03
다음 에피소드가 ZEN!
Profile image Dr.Lee 2017.02.27 20:07
두구두구두구두구두구두구두구두구!
Profile image 펜촉 2017.02.27 14:17
개인적으로 레이븐 릿지가 굉장히 기대되네요 라이젠기반 APU!
어쩌면 이놈이 진정한 AMD의 큰그림이 아닐까 생각됩니다.
Profile image Dr.Lee 2017.02.27 20:08
저도 동의합니다! Zen 듀얼-쿼드코어에 폴라리스 640-768SP가 탑재된다는 설이 있더군요.
Profile image 푸룬 2017.02.27 15:00
그리고 젠
두둥
Profile image Dr.Lee 2017.02.27 20:08
이'젠' 정말 코앞으로 다가온...
Profile image [게임미식가] 잼아저씨 2017.02.27 15:12

유출된 게 사실이면 프로젝트 스콜피오 또한 ESRAM을 삭제하며 사실상 PS Pro와 유사한 구조에, "단단하고, 좋으며, 빠르고, 강력한" 버전의 PS4 Pro가 되겠죠. E3에서 공개가 된다면, 루머대로 젠+베가 아키텍쳐의 APU를 활용했다면 레이븐 릿지 APU를 짐작하는 데 도움이 되지 않을까 싶네요. 아마 하반기에나 되어서야 레이븐 릿지 APU가 나올거 같은데 개인적으론 여기서 파생될 고성능 2 in 1, x86 태블릿이 기대가 됩니다. 하지만 윈도우10이 ARM 을 지원하잖아... x86은 안될거야 아마...

 

저전력이라고 Low v one이라고 하신 거 같은데 ㅡ로우 븨 원이라고 읽으니 요번 건 안 인정.. ㅜ로그 원 하곤 좀 차이가...

Profile image Dr.Lee 2017.02.27 20:11
(어질)
Profile image 떼삼사 2017.02.27 15:47
아톰 기반 CPU출현 예고 링크가 정상작동하는지 확인 바랍니다.
Profile image Dr.Lee 2017.02.27 20:12
히익!!!! 확인이 늦었습니다. 곧 업데이트 하겠습니다 :)
Profile image Archost 2017.02.27 16:06

로우 비 완 케노비...

Profile image Dr.Lee 2017.02.27 20:12
(어질) (2)
Profile image RuBisCO 2017.02.27 16:25
그 밥냇쪽으로 이어지는 투트랙이라는게 지오드 팀을 구성했던 인력들을 튜리언으로, 그 튜리언에서 또 밥캣으로 돌리는 식으로 돌려막기(...) 한걸로 알고 있습니다. 이 돌려막기 때문에 반대쪽 한쪽은 구멍이 나는 식이었죠.
Profile image Dr.Lee 2017.02.27 20:13
...역시 선택과 집중이...
Profile image Playsz 2017.02.27 16:58
"로그 원"과 "Low-V(저전력) 원" 이라니 멋지네요ㅋ
다음편 ZEN 너무 기대되네요!
Profile image Dr.Lee 2017.02.27 20:13
감사합니다!! 열심히 마무리하도록 하겠습니다 ㅎㅎㅎ
Profile image 지노 2017.02.27 22:28
엑박 스콜피오에는 레이븐릿지 기반 APU가 들어가려나요.
그리고 며칠 뒤의 카드뉴스가 기대되는군요. 두근두근
Profile image algalon 2017.02.28 00:15

라이젠 출시가 임박했군요 ㅎㅎ
사용중인 6700k가 몇 년만 더 힘내주길 ㅋㅋ

Profile image 무암산인 2017.02.28 09:47
... 으... 기술적인 이야기라 힘들지만 젠이 기대됩니다!
Profile image LMB 2017.02.28 15:45

저는 저전력 x86이 다시 돌아올 가능성이 높다고 봅니다. 모바일 빅리틀과 같은 이유에서입니다.

 

1. 같은 설계로 성능과 전력을 몽땅 잡는 건 대단히 어렵고, 이는 리틀 없이 버티던 애플과 퀄컴까지 리틀 코어를 쓰는 상황이 보여줍니다. 

 

2. 저부하 상황은 리틀에게 맡기면, 빅 코어는 더더욱 성능에 몰빵해서 성능을 올릴 수 있습니다. 요즘 CPU를 성능에만 몰빵해서 저부하에서도 전기를 왕창 먹게 만들 수는 없습니다. 하지만 빅리틀을 쓰면 이렇게 만들어도 됩니다. 

 

3. 인텔은 아직 저전력 CPU를 포기하지 않았습니다. 비록 모바일은 접었지만, 골드몬트 아키텍처는 계속 만들고 있습니다. 

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