테크윈

넷버스트 아키텍쳐 커집니다.)

클럭증대로 시간을 버는 넷버스트 아키텍쳐.

인텔의 펜티엄III 세대의 마지막에 등장한 경쟁사 AMD의 '애슬론'(K7)는 모든면에서 인텔을 압도하고 있었다. 그것은 간단하게 단순히 동작 클럭뿐만 아니라 성능과 가격적 측면등 전체적인 면에서의 우위였다.

AMD-K6세대는 정수 연산 성능만 처리하고, 부동 소수점 연산 성능이 낮았으므로 이 시점에서 인텔의 상대는 없었다. 그런데 K7으로 넘어오자 이야기는 달라졌고 AMD에서는 이러한 약점을 모두 해결하기에 이르렀다. 게다가 파이프라인 단수가 약간 많았고, 같은 등급끼리라면 펜티엄III 아키텍처는 확실히 어려운 싸움이 될것이 분명했다.

갑자기 '하늘에서 뚝떨어진 제품'이 전부터 우위를 차지하고있던 독보적인 제품을 모든면에서 압도하는 말도안되는 상황이었고 AMD의 K7이 바로 이런 '하늘에서 뚝떨어진 제품'이었다고 할 수 있었다. 여기서 인텔은 어쩔수없이 제품 방향성을 바꾸지 않을 수 밖에 없었다.

그래서 등장한 것이 '넷버스트' 아키텍쳐다. 클럭을 올리기 쉬운 구조로 하는 것으로 전체적 성능을 향상시킨다는것이 그 목표였다. 실제로 초기 펜티엄4 '윌라멧'의 경우 동일한 클럭의 펜티엄III와 비교하면 명확하게 성능이 떨어졌다.

최초의 펜티엄4

펜티엄III는 180nm공정에서는 클럭이1GHz쯤이었고, 130nm공정에서는 1.4GHz쯤이 었는데 반해, 넷버스트는 180nm에서 2GHz, 130nm에서 3.4GHz까지 클럭스피드를 끌어올리는 데 성공한다. 만일 펜티엄 III의 절반의 성능이었다고 해도, 동작 클럭은 두배 이상 증가될 것이므로 전체적 성능은 올라간다는 발상이었다.

사실, 이러한 발상은 인텔만의 것이 아니었다. IBM은 자사의 메인 프레임 프로세서에 해당하는 '파워'시리즈 에서 '파워5'세대까지는 평범하게(평범하다는 단어도 이상하지만) 개발 해왔다. 그런데 발표된 '파워6'는 급격하게 클럭스피드를 올리는 방향으로 설계를 변경하여 최고 5GHz동작 제품까지 발매하기에 이른다.

이야기를 펜티엄4로 되돌려서, 2000년 등장한 윌라멧코어의 펜티엄4에서는 파이프라인을 20단계까지 끌어올렸다.(펜티엄III최후가 12단계)L1명령어 캐시 대신 '트레이스 캐시'라는 새로운 L1캐시를 탑재했다.

펜티엄III까지의 L1캐시는 x86명령어를 포함하고 있었으며, CPU는 이것을 인출, 디코드를 거쳐 내부에서 이용하는 내부 명령어(MicroOp)로 변환했다. 트레이스 캐시는 디코딩 파이프라인에서 분리해서, x86명령어을 해독하여 변환 후 내부 명령어를 저장하는 구조로 되어있다.

그 외에도 내부 정수 연산 유닛은 16bit배속으로 동작 하는등 여러가지 특이한 구조로되어 있었다. FSB도 전 세대에서 변경되어 기존 데이터 클럭과 동기화하는 형태였던 것에 비해, 이 세대에서 4배속으로 데이터를 보내도록 변경되었으며, 이로 인해 상당한 대역폭 확장이 실현되었다.

펜티엄4의 등장 초기에는 1.4/1.5GHz제품만으로 출시되었는데, 이를 사용하는'소켓423'는 결과적으로 빨리 사라져버렸다. 2001년 후반에는 인터페이스가 '소켓478'바뀌었으며 동작 주파수도 2GHz에 달했다.

윌라멧을 기반으로 '인텔 제온'도 등장한다. 펜티엄III 세대까지와 달리 이번에는 인텔 제온이라는 이름으로 바뀌어 등장한 것이다. 처음에는 윌라멧코어 두개를 사용할수 있도록한 '포스터'가 발매되었지만, 이듬해에는 포스터에 512KB~1MB의 L3 캐시를 추가해서 '포스터-MP가 '제온 MP'라는 이름으로 발매된다.

펜티엄4 'HT'

'노스우스'가 발매된다. 공정을130nm로 줄이고, L2캐시를 배로 늘린 구성으로 소비 전력도 다소 내려가서 빠르게 판매되었다.

노스우스 팬티엄4

이 노스우드기반에 '하이퍼 스레딩 테크놀러지'(HTT)를 사용하여 두개의 프로세서를 사용할수 있는 것이 '프레스토니아'코어 제온이었고 이에 1/2/4MB의 L3캐시를 추가하고 4개의 프로세서를 사용할수 있는 것이 '갤러틴'이다.

이쯤까지 인텔은 순조롭게 제품발표를 계속 했지만 얼마 안가 이변이 발생한다. 직접적인 계기는 AMD가 'K8'아키텍처(옵테론 및 애슬론64)를 발표했던 것이다. 아키텍처 자체가 발표된 것은 2001년이지만, 개최된 반도체 산업 국제회의(Micro Processor Forum)에서 AMD는'해머'라고하는 K8 아키텍처의 성능을 공개했고, 이K8 아키텍처 제품의 시장 투입이 예정되어 있었다. 이것은 인텔에게 큰 위협이 될 것이 분명했던 것이다.

하지만 AMD-2편에서 언급했던 바와같이 AMD는 130nm공정제품 생산에 큰 차질을 빚었고 신제품 출시에 1년정도 지연되었다. 하지만, 시점에서 그런 단서는 어디에도 없었고 결과 인텔은 서둘러 펜티엄4 제품군의 성능 끌어 올리기로 결심한다.

구체적으로는 먼저 FSB를 533MHz에서 800MHz로 끌어올리는 것과 데스크탑용 제품에 하이퍼 스레딩(HTT)을 지원하기로한 것이다. 원래 하이퍼 스레딩은 넷버스트 아키텍쳐의 일부이며, 이미 윌라멧코어에서 이것은 구현되어 있었지만, 간단하게 해제되지 않았을 뿐이었다. 성능을 높이려면 HTT를 사용하는 것이 효과적(사실 다른 방법이 없었다.) 이었다고 판단한것 같다.

하지만 하이퍼 스레딩을 사용하면 소비 전력도 약간 오르게된다. 따라서 제품 라인업은 하이퍼 스레딩을 사용하는 모델과 사용하지 않는 모델을 병행하여 판매한다. 하이퍼 스레딩을 사용한 제품은 '펜티엄4 HT', 지원하지 않는제품은 '펜티엄4'로 발매되었다.

AMD의 인텔에대한 견제는 이후에도 계속된다. AMD는 당초 데스크탑 전용의 754핀 '애슬론64'에서는 성능이 너무 낮아서, 인텔에 대항이 어렵다고 생각했다. 그래서 원래 서버용의 '옵테론'을 위해 준비된 제품을 그대로 하이엔드용 제품으로 라인업해서 '애슬론64 FX'라는 브랜드로 판매를 시작한것이다.

인텔은 이것에 대한 대응책으로서 제온MP를 위해 마련됐던 갤러틴코어를 그대로사용하는 형태로 급조하여 '펜티엄4 XE'(eXtreme Edition)이라는 울트라 하이엔드 제품을 투입한다.

펜티엄4 XE

출처: intel, ascii
원문: http://ascii.jp/elem/000/000/540/540107/

[OGTITLE]4 인텔넷버스트 아키텍쳐 펜티엄4 1편[/OGTITLE]