테크윈

넷버스트 아키텍쳐 커집니다.)

프레스'핫!'

이때까지 펜티엄4 세대는 비교적 순조로웠다. 요상해지는 것은 여기부터다. 인텔은 90nm공정의 '프레스캇'코어를 투입한다. 이 제품은 코어 구조도 크게 손봐서 파이프라인 레벨은 31에 달했다.

프레스캇 코어의 펜티엄4

그런데 이 제품 출시 전부터 소비 전력과 발열이 크게 늘어날 것으로 예상된 데다가, 당초 제조한 제품은 800MHz로 FSB를 구동하면 신호 레벨이 규정 치를 초과하는 등의 문제가 있었다. 이러한 문제의 근본적인 원인은 인텔이 90nm공정의 누설 전류 증가를 얕잡아보고 있었기 때문이다.

요즘은 누설 전류에 대해서는 프로세서 스스로와 그 위에 구현하는 회로 수준에서 처리하는 것이 보통이다. 사실 같은 90nm공정을 사용한 '도선'코어의 펜티엄M은 이런 문제가 전혀 없었다.

하지만 펜티엄4 시스템은 절전보다는 오히려 성능 개선 및 기능 추가에 중점을두고 있었고, 절전 구조 등은 거의 없었다. 그 결과, 90nm공정의 충격적으로 늘어난 누설 전류에 인텔은 당황했다. 이 영향을 더 크게받은 것이 프레스캇의 후속 제품으로 당시 인텔이 개발했던 '테하스'였다.

이 테하스코어는 프레스캇을 대폭 확장한 것으로써 루머에의하면 다음과 같은 특징을 지닌다고 되어 있다.

◎ 트레이스캐시를 16KμOps이상으로 확장(프레스캇은 12KμOps)
◎ 확장 HTT인 '핼퍼 스레드'를 탑재하여 한개의 코어에서 최대 4스레드 까지 동시 실행.
◎ TNI(테하스 명령어)를 탑재. 자세한 것은 불명.
◎ 동작 주파수는 4.4GHz~5GHz 하이엔드는 6GHz로 작동.

테하스 샘플은 2.8GHz클럭조차 소비 전력이 120W를 초과했고 4GHz는 커녕 2.8GHz클럭마저 버거운 지경에 이르렀다. 결국 테하스코어는 취소되어 버린다. 이로써 AMD의 애슬론64에 대한 견제 대책은 모조리 사라져 버렸다.

에 들어서면서 불안정했던 AMD의 130nm공정 제품 공급이 안정하고 90nm공정 제품의 투입이 시작되고 있었다. AMD는 아무런 문제없이 전력소모를 줄였고 오히려 클럭을 높히는 신제품을 착실하게 출시했다. 결국 쯤에 인텔이 따라잡히는 것은 거의 명백해 보였다.

고육지책. MCM듀얼코어 '펜티엄D'

이런 상황을 잠자코 볼수없었던 인텔은 일단 L2캐쉬를 두배로 증가시킨 '프레스캇-2M'를 에, 이어 에는 프레스캇의 다이 2개를 MCM으로 하나의 기판위에 탑재한 '스미스필드'의 '펜티엄D'를 투입한다. '하이퍼 스레딩을 사용한 가상 스레드보다 물리적으로 2코어를 탑재하는게 더 빠르지 않을까?'라는 엉뚱한발상으로 차별화를 도모하려 한것이다. 하지만 AMD도 듀얼코어 '애슬론64X2'(이후 애슬론X2)를 투입했기때문에 이쯤에 AMD는 모든면에서 인텔을 완벽하게 역전했다.

펜티엄D

인텔이 불행했던 것은 프레스캇에 탑재되있는 새로운 기능이 거의 평가되지 않았던 것이다. 프레스캇은 내부 구조가 기존의 넷버스트 아키텍쳐와 완전히 다른, 완전히 새로운 명령 체계도 비교적 유연하게 구현할 수 있었다. 가장 큰 예가 64bit명령어다.

당초 인텔은 '얌힐'이라는 AMD의'AMD64'과 자사의'아이테니엄'과는 다른 독자적인 64bit명령어 프레스캇에 지원 예정이었다. 그런데 마이크로소프트(MS)의 강한 압박에 굴복한결과 AMD64와 거의 비슷한(엄밀하게는 약간 차이가있다) 64bit명령어를

'EM64T'(현재 Intel64)의 형태로 지원하게된다. 하지만 얌힐에서 EM64T에 대한 변경은 비교적 단시간에 실현되었다. 대조적인 것이 다음에 설명하는 펜티엄M으로써, 코어2듀오의 등장까지 EM64T는 지원하지 않았다.

이외에도 가상화 기능 'Intel VT'또는 보안 기능 'Intel TXT'라는 새로운 기능에 대한 지원은 모두 프레스캇 세대에서 시작하고있다. 그러나 이러한 확장 명령이 평가되는 것은 실제로 해당 소프트웨어 제품이 출시된후에 이것이 소비자들이 어느정도 이용하고 나서라는 점이 인텔의 발목을 잡은것이다.

확장 명령어 지원의 관점에서는 프레스캇의 업적은 적지 않았지만, 이것이 진짜로 평가되는 일은 거의 없었다. 오히려 파이프라인을 늘린 데 따른 성능 저하(캐시 액세스 지연 시간이 노스우드에 비해 늘어난 것이 주요 원인)와 소비 전력, 발열의 증가 등이 문제시될 뿐이었다.

65nm공정으로 소비전력의 저하

그래도 인텔은 뒤늦게 65nm공정에서는 절전 대책을 착실히 진행 해왔다. 이것을 사용한 '시더밀'코어의 펜티엄4와 이를 MCM듀얼코어화 한 '프레슬러'코어 펜티엄D를 출시한다. 이들 제품은 소비 전력도 많이 내려갔기 때문에 어느정도 성공적인 제품이었다. 하지만 애슬론X2의 성능이 크게 오르고있어 이번에는 절대적인 성능 면에서 큰 격차가 생기고 만다.

펜티엄4XE 제품 라인도 계속 유지되어 프레스캇-2M에 1067MHz FSB를 지원하고 클럭을3.73GHz까지 올린 버전을 투입했으며, 이어 제품 이름을 '펜티엄XE'로 변경하고 스미스필드 기반의 하이퍼 스레드 활성화버전을 투입한다.(OS에서 스레드가 4개로 보인다.)

프레슬러 기반제품이 출시되지만 XE시리즈는 발열이 정점에 달한 반면에 성능을 끌어 올리기는 쉽지않았다. 지금도 쿼드코어 CPU를 완벽하게 사용할 수있는 환경은 좀처럼 없고, 2005~경에는 더욱 취약했기때문에 체감 성능향상은 미비할수밖에 없었다.

4개의 스레드를 지원하는 '펜티엄XE'

이러한 문제에 비교적 자유로웠던 것은, 셀러론 이었다. 윌라멧코어의 L2캐시를 128KB로 줄인 '윌라멧-128K'로 시작해서 '노스우드-128K', '프레스캇-256K', '시더밀-512K'와 메인스트림을 제품의 L2캐시를 절반 (경우에 따라서는 4분의1)으로 줄이거나 배수를 1단계 낮추는 형태로 제품 투입이 계속되었다.

다행히(?)도, 메인스트림 전용 CPU가 점점 소비 전력과 발열이 증가됨에따라, PC 제조 업체도 고전력, 고발열에 맞춘 제품군따위를 따라서 발매했다. 따라서 셀러론과같은 보급형제품도 소비 전력 증가로 인한 추가 비용은 거의 없었다는 것이 불행중 다행이었다. 덧붙여서 본격적으로 펜티엄M 기반 셀러론이 투입되었고, '셀러론D'로 이름도 바뀌었다.

(후략-서버용 프로세서 설명이라 삭제)

마지막까지 남은 넷버스트 아키텍쳐 제품은 시더밀-512K기반 셀러론이었다. 그리고 65nm공정의 코어2듀오 '콘로'가 출시되어 보기좋게 AMD에게 회심의 일격을 날린다.

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

[OGTITLE]4 인텔넷버스트 아키텍쳐 펜티엄4 2편[/OGTITLE]