모든 것들이 그렇지만 과거가 있어 현재가 있는 법. 작년 아이비 브릿지라는 코드명으로 출시된 3세대 코어 프로세서를 뒤로하고 새롭게 4세대 프로세서인 코드명 하스웰(Haswell)이 발표되어 시장에 공급되고 있다. 이전 3세대 프로세서인 아이비 브릿지가 32nm에서 22nm 공정으로의 변화를 통한 저전력이 중심이 되었다면 이번 하스웰은 동일한 22nm 공정속에서 향상된 내/외부의 저전력 설계 및 내장 그래픽 성능 그리고 멀티미디어/전문가를 위한 FMA3 명령어 추가를 통한 AVX2 명령어 세트 지원이 장점이라고 할 수 있다.
인텔은 2년을 주기로 프로세서 출시에 대해 틱톡 전략을 구사하고 있는데 틱(Tick)에서 공정을 개선하고 톡(Tock)에서 아키텍쳐를 개선하는 방식으로 이번 하스웰은 톡(Tock)에 해당되는 프로세서이다. 다만 아이비브릿지 프로세서 마찬가지로 22nm 공정으로 생산되는 프로세서이지만 이번 4세대 코어 프로세서인 하스웰은 기존의 LGA 1155 소켓에서 LGA 1150 소켓으로 변경되어 메인보드와 함께 교체해야하는 프로세서이기도 하다. 소비자 입장에서는 소켓이 변경되기 때문에 새롭게 시스템을 구성해야하지만 새로운 기술이나 성능을 위해서는 어쩔 수 없는 선택이기도 하다. 또한 이로 인해 보다 기대하는 요소도 있을 것이다.
어찌했든 하스웰 프로세서는 22nm 공정을 기반으로 아키텍쳐를 개선한 프로세서로 이제 이전 프로세서와 어떤 부분에서 변화가 이루어졌는지 짚어보도록 하자.
인텔 4세대 코어 프로세서 하스웰의 라인업
인텔 프로세서는 우리에게 PC에 장착하는 프로세서로 널리 알려져 있지만 노트북을 비롯한 산업용 그리고 엠베디드 및 모바일, 서버 등 다양한 산업영업에 적용되어 사용되고 있다. 그렇기에 하스웰 프로세서도 단순히 PC, 즉 데스크탑 기반의 프로세서로 머무르는 것이 아니라 모바일, 울트라북을 포함한 노트북, 임베디드까지 아우리는 프로세서라는 점을 인지해야한다.
인텔 프로세서는 기본적으로 제일 앞에 붙는 i3, i5, i7 등의 네이밍을 통해 i3은 벨류 시장, i5은 메인스트림/퍼포먼스, i7은 하이엔드 라인업 모델임을 알 수 있으며 제품명 뒤에 붙는 네임을 통해 어떤 구성인지 대략적으로 알 수 있다. 하스웰 모바일 프로세서의 경우 끝자리에 H, M, U, Y가 붙으며 H는 하이엔드, M은 일반, U는 울트라북, Y는 저전력프로세서임을 나타낸다. PC쪽에서는 끝자리에 K가 붙으면 배수락이 해제된 프로세서이며 저전력은 S와 T가 붙게 된다.
출시되는 프로세서 가운데 데스크탑에 적용되는 프로세서는 i7에서는 4770K/4770, 저전력은 i7 4770T/4770S/4765T 프로세서이며 i7 4770R은 BGA 타입으로 공급된다. i5 라인업에서 데스크탑에 적용되는 프로세서는 i5 4670K/4670/4570/4430이며 저전력은 i5 4670T/4670S/4570S/4570T/4430S이며 i5 4670R/4570R은 BGA 타입으로 공급된다.
하스웰에서 확장된 그리고 추가된 기술
하스웰 프로세서는 아이비브릿지 프로세서와 마찬가지로 22nm 공정에 3D Tri-Gate 트랜지스터 기술을 응용하고 있으며 크게 변화를 주기보다는 확장과 최적화를 통해 성능이나 기능의 변화를 주고 있다. 코어 당 성능 및 OoO(Out-of-order Window)의 실행 버퍼 향상과 AVX에 이은 AVX2로의 확장, 연산 처리 성능 개선, L1 대역폭 및 캐쉬 데이터 처리 능력 상승을 통해 세부적인 차별점 및 개선 사항을 갖추고 있다. 또한 이러한 처리 단계를 확장하여 병렬 처리 함으로써 더욱 효과적으로 연산을 처리할 수 있도록 개선되어 있다는 점이 특징이라고 할 수 있다.
▲ 하스웰에서의 실행 유닛의 확장
▲ 인텔 프로세서 실행 유닛 확장의 변화
위에 표에서 알 수 있듯이 인텔 프로세서는 점차적으로 연산처리에 있어 성능 개선을 위한 확장을 꾸준히 진행해왔으며 하스웰에서 OoO(Out-of-order Window)가 192개로 늘어나면서 보다 많은 명령을 배열하여 처리함으로써 작업 시간을 단축시킬 수 있게 되었다. 효율성을 높이기 위해 내부적으로 실행 유닛도 기존의 6개에서 정수 ALU와 분기 예측을 담당하는 포트와 저장 주소를 생성하는 포트가 추가되어 총 8개로 증가되면서 최적의 순서로 명령를 더욱 더 많이 처리할 수 있도록 개선되었다고 보면 된다.
또한 인텔은 1996년 MMX(Multi Media eXtensions)를 발표하면서 벡터 처리 능력을 64bit로 향상시켰으며 1999년 펜티엄3를 발표하면서 SSE(Streaming SIMD Extensions)라는 명령어 세트를 통해 벡터 처리 능력을 128bit로 향상시켰다. 이러한 명령어 세트는 한번의 사이클에 여러 데이터를 한번에 처리할 수 있도록 해주는 확장 명령어인데 SSE4 이후에 샌드브릿지에서 AVX라는 명령어 세트가 추가된다.
이러한 AVX 명령어을 통해 256비트 벡터 계산이 이루어져 부동소수점 성능이 2배로 증가한 것이 가장 큰 특징으로, 간단하게 설명하자면 8개의 32비트 부동소수점 계산이나 256비트 부동소수점 계산을 한번에 처리할 수 있게 되어 보다 빠른 데이터 계산이 가능해졌다는 것이다. 이러한 AVX는 프로그래밍에 있어서 부동소수점 연산 능력을 향상과 더불어 멀티미디어적인 벡터 이미지 및 HTML5 효과 지원 및 기존 SSE와의 호환을 통해 보다 낮은 리소스로 빠른 데이터를 처리할 수 있는 장점을 제공하는데 이는 샌드브릿지 프로세서의 큰 장점 중에 하나였다.
이번 하스웰 프로세서는 AVX에 정수연산기능의 FMA3(Fused Multiply-Add)명령어가 추가된 AVX2 지원으로 Double Precision에서의 연산처리에 벡터단위로 동작이 가능해 물리연산에 보다 빠른 가속이 가능하다. 또한 이러한 명령어 세트를 통해 작은 리소스로 연산을 처리하기 때문에 전력 소모를 줄이면서 성능을 향상시키는 부분이기도 하다. 이러한 변화로 인해 기존 샌드브릿지에 비해 피크 성능은 2배가 향상되어 오디오, 비디오 및 게임에서 이를 바탕으로 성능을 향상시킬 수 있게 된다.
다만 이러한 AVX2 명령어 세트를 통한 성능의 개선이나 향상은 하스웰 프로세서를 사용한다고 해서 당장 느낄 수 있는 요소는 아니다. 소프트웨어나 개발도구가 AVX2를 지원해야 가능한 부분이기 때문에 당장은 아니지만 SSE, MMX와 마찬가지로 점차적으로 AVX2 명령어 세트를 사용하는 소프트웨어가 늘어날 것으로 본다. 다소 어려운 내용이지만 이미 AVX의 경우 윈도우7 SP1부터 적용되어 실사용에 알게모르게 우리가 사용하고 있다.
전력 관리로 인한 소켓의 변화
하스웰은 앞에서 언급한 것처럼 LGA 1155에서 LGA 1150 방식으로 소켓이 변경되어 사용자 입장에서는 메인보드까지 교체해야하는 플랫폼이다. 성능이나 기능 향상이 이루어지면 소켓의 수가 늘어나야하는 것이 아닐까하는 의구심을 가질 수 있는데 하스웰 프로세서는 전압조절을 CPU 내부에서 처리하여 각 코어에 공급되는 전력을 조절하여 사용자의 환경에 맞추어 코어의 전력을 세밀하게 배분하여 효율적으로 전력을 절감할 수 있다. 이로 인해 소켓의 수가 오히려 줄어들었다고 볼 수 있다.
이러한 전압 컨트롤러의 내장으로 CPU 전력 조절이 내부적으로 이루어지기 때문이며 그래픽 출력도 외부 I/O를 거치지 않고 직접적으로 이루어져, 전원 관리(FIVR)로 인해 소켓에 변화가 생긴 것이라 판단할 수 있다. 이러한 전압 컨트롤러 내장은 소비전력을 최소화시킬 수 있다는 장점과 더불어 개별적인 컨트롤로 인해 SoC(System On Chip)으로의 구성의 장점도 가지게 된다.
이것이 주는 이점은 4세대 코어 프로세서인 하스웰에게 인텔 터보 부스트 기술과 맞물리며 정밀하고 효율적인 전력 관리를 가능하게 만들어준다. IDLE 상태에서 샌드브릿지 프로세서의 경우 1v, 아이비브릿지 프로세서의 경우 0.8v을 유지했지만 하스웰에서는 0.7v에 0.05A까지 전압/전류를 내려 IDLE 상태에서의 전력소모를 최소화할 뿐만 아니라 각 코어에 따른 별도의 전력관리가 이루어져, 사용하지 않는 코어에 대한 전원 공급 제어 및 적극적인 전력 관리를 통해를 전력 효율을 극대화한다.
또한, 전압 컨트롤을 통해 사용하지 않을때는 최소한의 전력소모만이 이루어지도록 하고 성능을 요구할 때는 빠르게 전력을 공급하는데 있어 빠른 응답성과 그리고 풀로드와 아이들 상태에서의 전력 소모 차이를 보다 크게 조절할 수 있는 장점을 가진다. 현재 일부 미디어를 통해 이슈가 되고 있는 C6/C7-state는 저전력 상태(C-state)을 의미하며 C7의 경우 Deep Power Down mode을 의미한다.
그래픽 코어의 향상
인텔은 이번 하스웰에 새로운 그래픽 프로세서를 포함하여 발표하였으며, 성능과 더불어 지원되는 기술도 추가되면서 내장 그래픽을 3단계로 구분하여 제공하고 있다.
내장 그래픽은 데스크탑을 포함한 노트북 시장 전반에 걸쳐 적용되어지며, 다양한 라인업으로 사용자 요구에 맞게 선택할 수 있게 되었다.
GT1은 엔트리 급으로 기존의 HD 그래픽스를 그대로 유지하고, PC 플랫폼에 들어가는 GT2는 HD 그래픽스 4200/4400/4600으로 구분되어 적용된다. GT3는 모바일 프로세서에 탑재되는데 5000/5100이 사용될 예정이다. 그리고 하이엔드 라인업인 GT3에는 eDRAM이 포함된 아이리스 프로 그래픽스 5200가 들어가게 된다.
그래픽 카드 시장의 주도권은 NVIDIA와 AMD가 각축을 벌이고 있지만 약간 시야를 넓혀 그래픽 코어을 기반으로 시장을 바라본다면 인텔은 상당수의 그래픽 시장을 점유하고 있다. 이는 인텔이 이전부터 프로세서에 그래픽 코어를 내장하여 HD 그래픽스라는 이름으로 꾸준히 시장에 공급해 왔기 때문이며 고성능을 필요로 하는 게이밍이나 연산처리 그리고 전문가적인 분야에서는 그래픽 카드가 필요하지만 인터넷이나 문서 작업, 임베디드를 비롯한 기업 시장에서는 그래픽 자체로서의 기능이 필요하기 때문이다. 위의 2012년 PC 그래픽 시장 데이터를 보면 인텔은 전체 시장의 63.4%을 차지하고 있는 것을 볼 수 있다.
아이비 브릿지에서의 HD 그래픽스가 DX11을 지원하였다면, 하스웰 프로세서의 HD 그래픽스는 DX 11.1, OpenCL 1.2, OpenGL 4.0을 지원할 뿐만 아니라 3대의 디스플레이 및 4K 해상도 지원 그리고 디스플레이 포트 1.2 규격에 준하는 구성 및 인텔 WiDi를 통한 무선 영상 전송 기능 개선 및 추가가 이루어졌다.
인텔 4세대 프로세서 하스웰의 그래픽 기능의 추가적인 요소로는 기존 AVC, VC1 가속에 SVC 하드웨어 가속 및 JPEG/MJPEG 디코드, MEPG2 인코드 지원과 더불어 이미지 스테빌라이제이션 기능 및 프레임 레이트 컨버젼, 후처리를 위한 색영역 확장 및 스킨 톤 확장 필터 기능 추가를 들 수 있다. 또한 스트리밍 미디어를 위한 낮은 레이턴시를 유지하여 CPU와 GPU 통합을 통해 성능과 소비 전력의 효율적인 관리 또한 이루어진다. 물론 인텔이 가지고 있는 무선 영상 전송 기술인 WiDi도 사용할 수 있다.
▲ 4K 해상도를 지원한다
▲ 디스플레이 포트를 이용한 멀티 스트리밍을 통해 하나의 포트로 3대의 디스플레이을 운용
다양한 플랫폼을 충족시켜야하는 하스웰 프로세서는 그래픽 해상도에서도 대폭 향상되어 기존 아이비브릿지 프로세서보다 넓은 해상도 구현이 가능해졌으며 이를 통해 4k 출력 뿐만 아니라 멀티 스트리밍 기술을 통해 하나의 출력단자에서 1080p 해상도의 디스플레이 3대, 2560x1600 해상도의 디스플레이 2대을 운용할 수 있다. 하스웰을 통해 4K 해상도 구현 뿐만 아니라 다양한 환경에서의 디스플레이 구성이 가능한 셈이다.
인텔의 다양화을 위한 발판
현재의 컴퓨팅은 작게는 개인용 PC부터 모바일, 노트북, 워크스테이션, 임베디드 등 다양한 플랫폼에서 사용되어지고 있다. 인텔에서 이번에 발표한 4세대 프로세서인 하스웰은 톡(Tock) 전략으로 연산 성능의 대폭적인 향상 및 AVX2 명령어 세트 추가을 통해 컴퓨팅 환경에 필요한 요소들이 무엇인가 그리고 가야하는 방향에 대해 제시하고 있다.
또한 향상된 그래픽 코어는 별도의 그래픽 카드 없이도 다양한 환경을 구성할 수 있도록 다수의 기능이 추가되었을 뿐만 아니라 성능에 있어서도 저가형 그래픽 카드 시장을 공략할 정도로 이미 성장했고 또 한번 4세대 프로세서인 하스웰을 통해 견고히 하고 있다.
물론 AVX2가 적용되는 시기나 4k 해상도 지원에 따른 혜택은 보다 시간이 흘러야하는 부분이겠지만, 새롭게 출시된 프로세서이니 만큼 선행 투자라고 생각한다면 그 만큼의 혜택은 충분히 보상받을 수 있을 것이다.
다나와 테크니컬라이터 KYUN
<(c)가격비교를 넘어 가치비교로, 다나와(www.danawa.com)>
- 관련상품
.jpg){kind=small}
.jpg){kind=small}
