Joe.C

인텔은 종전 CPU 설계도를 걷어치우고 백지부터 설계를 다시 했다. CPU 구조와 구성을 새롭게 한 것이다. CPU 핵심회로를 몇 개 갖췄는가, 2차캐시 메모리 용량은 얼마인가, 전력은 얼마나 쓰냐에 따라 성능을 가늠하는 기준도 세웠다. 2006년 7월, 인텔이 야심차게 내놓은 Intel® Core™2 Duo processor가 그것이다.

제원표

제조사

미국 인텔

제품명

인텔® 코어™2 듀오 프로세서

원산지

현지공장(말레이시아, 코스타리카, 필리핀 등)

제품형식

데스크탑용 마이크로프로세서

제품구조

Intel® Core® Microarchitecture

이용소켓

LGA775

제품형번

E6600

작동속도

2.40GHz

제조공정

CPU회로 전선 굵기 65nm공정(1nm, 10억분의1m)

코어형태

듀얼코어/ 콘로(Conroe)

시스템버스

1,066MHz(FSB, Front Side Bus)

코어스테핑

/

1차 캐시

8way data cache 32KB

8way Instruction cache 32KB

2차 캐시

진보된 8way 통합 공유캐시를 4MB 지님

설계전력

/

내장 기술

1. 넓어진 확장수행(Wide Dynamic Execution)

2. 향상된 전력관리(Intelligent Power Capability)

3. 발전된 캐시관리(Advanced Smart Cache)

4. 진보된 지연방지(Smart Memory Access)

5. 높아진 전송대역(Advanced Digital Media Boost)

6. 미세한 제조공정(Intel 65nm Technology)

명령어세트

SSE3/SSE4, VT, EIST, xD, EM64T, Viiv, Vpro

하이퍼쓰레딩

없음

CPU재질

방열판(IHS): 니켈 도금한 구리
기판 재질: 강화섬유 수지

기판 표면: 금도금한 니켈

냉각장치

알루미늄 방열판과 냉각 팬

박스 구성품

CPU, cpu 쿨러, 설명서, 로고 스티커

보증기간

3년

실제로 코어2 듀오 프로세서를 들여다보자. 공장을 완전히 새로 뜯어고쳤듯 코어2의 CPU 회로는 앞선 펜티엄 시리즈와 딴판이다. 여기서 잠깐 CPU회로의 설계방식을 종전 펜티엄은 넷버스트 구조(Intel® NetBurst), 코어2 듀오는 '코어 미세구조'(Intel® Core Microarchitecture)로 구분한다. 새로운 CPU 회로 설계방식인 코어 미세구조는 처리하는 데이터량이 넷버스트 구조보다 훨씬 많을 수 밖에 없다.

공장 컨베이어를 빗대었듯이 실제로 데이터가 오가는 통로회로(pipeline)는 코어 4개, 넷버스트 3개 지녔다. 코어가 넷버스트보다 데이터통로 1개를 더 많이 갖췄다. 따라서 단순하게 생각해도 코어가 넷버스트보다 33%정도 성능향상이 된 셈이다. 이뿐 아니라 데이터통로 회로 자체만 놓고 따져봐도 넷버스트는 46단계, 코어는 14단계만 거친다. 따라서 코어 미세구조는 앞선 펜티엄보다 폭발적인 성능을 뽐내게 된것이다. 인텔은 코어 미세구조의 성능향상 데이터처리방식을 '와이드 다이내믹 실행'이라고 이름 지었다.

인텔은 CPU 회로 속에 전기도둑을 감시하는 끄나풀과 문지기를 심어놓았다. 끄나풀은 디지털 온도센서이고 문지기는 통로마다 설치해 놓은 게이트(gate)가 그것이다. 또 끄나풀이 CPU 회로구성 하나하나 '감 놓아라 배 놓아라' 전력관리를 직접 할 수 있게 손을 썼다. 이 때문에 전기를 낭비하거나 기준치보다 높은 온도가 되면 해당 회로구성은 끄나풀의 철저한 통제를 받는다. 인텔은 또 모든 회로 속 데이터 통로마다 문지기(gate)를 두고 데이터가 오갈 때는 문을 활짝 열어두지만 이용치 않을 때는 사정없이 전기를 끊는다.

실제로 CPU회로를 살펴보면 가장 말썽덩어리가 산술논리-연산장치(ALU, arithmetic-logic unit)다. 전기를 많이 쓰고 열도 많이 낸다. 이 말썽쟁이 ALU는 한 손에 64bit씩, 양 손으로 총 128비트 데이터를 주고받는다. 여태껏 ALU는 일이 적어도 게으름을 폈다. 데이터량이 적어 한 손만 까딱거려도 될 때도 양 손을 부릴 때처럼 전기를 낭비하고 열을 심하게 냈다. 예전까지만 해도 '일이 많고 중요한 장치니까 별수없다'고 그냥 넘어갔었지만 인텔은 코어2 듀오에서 사정 볼것없이 확 틀어쥐어버렸다.

문지기는 ALU나 데이터 통로를 지키다가 어느 누가 어느 곳에서 빈둥대고 놀 때는 공급하는 전기를 가차없이 끊어버린다. 문지기가 가혹해 보여도 전체성능은 떨어뜨리지 않으면서 낭비되는 전기를 알뜰하게 쥐어짜내는 것이다. 이 기술을 종전 전력관리 기술과 맞대보면 인텔이 얼마큼 저전력 저발열을 신경 썼는가 짐작하기 쉽다. 인텔이 앞서 선보였던 '다단계 속도조절'(Intel Speed- Step® Technology)은 단순히 동작주파수를 낮췄을 뿐이다.

실제로 짚신을 만들 때는 성인용, 아동용, 여성용 짚신 등 종류가 여러 가지다. 또 일꾼들이 어떤 짚신을 만들고 있는가에 따라 생산시간이 각각 다르다. 이때 업무협력이 이뤄지지 않는 상황에서는 어느 일꾼 쪽에서는 재빨리 처리되면서 어떤 일꾼 쪽에서는 한참을 기다리게 된다. 전체를 따져볼 때 생산성이 그다지 좋다고 볼 수 없는 상황이다.　

이처럼 지지부진한 생산성을 크게 개선한 것이 코어2 듀오 프로세서다. 마당쇠와 돌쇠가 하나의 커다란 작업 책상 한 곳에 둘러앉아 짚신을 만드는 구조로 갖춘 것이다. 그 덕에 지푸라기는 기다리지 않고 한 책상으로 꾸준히 들어가기만 하면 된다. 마당쇠와 돌쇠가 한 책상에 앉았으니 업무협력도 잘 된다. 작업책상을 니것내것 따지지 않고 한 마음으로 똘똘 뭉쳐 전체작업을 빨리 끝내게 된 것이다. 당연히 전체 생산성도 껑충 뛰었다.

이처럼 스마트 캐시는 두 일꾼이 한 작업공간을 나눠 쓰게 하는 기술이다. 결국 캐시 메모리를 코어마다 두지 않아도 되니까 1개뿐이라도 코어 갯수만큼 따로 얹은 효과를 얻는다. CPU는 캐시 메모리가 많은 것처럼 일하지만 사실은 1개뿐이라서 전기를 적게 먹는 것이다. 이뿐 아니라 캐시 메모리 양을 크게 늘리기 쉽다. 이 때문에 인텔이 코어2 듀오 성능을 올릴 때 CPU회로(core) 갯수를 늘려 담으면 된다. 이것이 전기를 적게 쓰고도 놀라운 성능을 뿜게 한 일등공신 '스마트 캐시'의 비법이다.

인텔이 뽐내는 '향상된 스마트 캐시' 기술은 앞선 '스마트 캐시'보다 자랑스러운 재주를 몇몇 더 갖췄다. 허리띠 끊어지게 졸라매는 발전된 전력관리/ 눈치 빠르게 필요한 지푸라기를 알아서 책상에 미리 얹어 놓는 프리페치(pre-fetch) 알고리즘, 일꾼들이 지푸라기를 끌어다 쓰기 쉽게 고친 향상된 데이터공유 효율이 그것이다.

▲ CPU와 함께 박스에 담은 쿨러다. 메인보드의 4핀 전원연결선에 꽂아 쓴다.

▲ CPU와 맞닿는 곳은 구리를 써서 열전도율을 좋게 했고 서멀 그리스를 미리 발라두어 극대화 했다. 코어2 프로세서 쿨러는 예전 쿨러보다 서멀그리스를 적게 발랐다. 원래 서멀그리스는 많이 바르는 것보다 조금만 얇게 발라야 열전달율이 좋기 때문이다.

▲ 구리 원통심 주변으로 알루미늄 방열판이 뻗어나가는 구조다. 알루미늄 방열판은 통짜로 만들어서 열전달율을 좋게 했고 방열핀을 얇게 만들어 열을 재빨리 공기중으로 식히게 설계했다.

▲ 냉각 팬 날개 모양에 따라 풍량과 소음이 달라진다. 인텔 CPU쿨러도 보통 선풍기 날개처럼 폭을 크게 하고 날개와 날개 사이를 좁게 해서 풍량은 크고 소음은 적게 했다.