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사진설명 : 현재 노트북 PC 의 주력 CPU로 사용되고 있는 인텔 Petium-M
인텔은 미국 17일부터 19일까지 미국 캘리포니아 주의 샌프란시스코에서 열리고 있는 인텔 개발자 회의 (IDF: Intel Developers Forum)에서 차세대 모바일 프로세서의 로드맵을 발표했다.
인텔이 이번에 발표한 로드맵에 따르면 차세대 모바일 CPU인 Dothan(개발 코드명)은 2004년 2분기 중에 출시할 계획이며 센트리노의 후속버전으로 533㎒ FSB(Front Side Bus)와 802.11a/b/g를 지원하는 칼렉시코2(Calexico2) 칩셋과 알비소(Alviso, 코드명) 칩셋, 펜티엄M 프로세서 등 3가지 요소로 구성되는 'Sonoma'(개발 코드명)는 2004년 하반기에 출시한다는 것을 골자로 하고 있다.
특히 인텔은 Dothan 다음 버전인 Jonah(개발 코드명)에 대해서도 처음으로 언급, 그동안 베일에 쌓여 있었던 모바일 최초의 '듀얼 프로세서' 시스템인 'Jonah'가 어느 정도 그 모습을 들어냈다.
Jonah 는 멀티 프로세싱 시스템?
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Jonah 프로세서의 구조에 대해 설명하기 전에 최근 데스크탑용 CPU를 탑재한 노트북 PC의 사양표에 자주 등장하는 'Hyper-Threading'의 기능의 개념부터 이해하고 넘어가자. 최근 데스크탑용 CPU에 거의 필수적으로 탑재하고 있는 기능은 바로 'Hyper-Threading'이다. 'Hyper-Threading'이란 하나의 물리적 프로세서를 두 개의 논리적 프로세서로 나누어 사용하는 것을 말한다.
이렇게 하나의 CPU를 두 개의 논리 프로세서로 분할하여 사용해야할 필요성이 있는 이유는, PC가 프로그램을 처리하는 구조 때문이다. 기본적으로 하나의 프로세스에서는 하나의 '쓰레드' 밖에 처리할 수 없다. 그렇기에 여러 개의 프로세스(혹은 task)를 실행할 때 두 개의 논리 프로세서가 상황에 따라 일(Thread)을 분배하여 처리하면 보다 빠른 일처리 효율을 달성 할 수 있게 되는 것이다. 따라서 Hyper-Threading 기술은 PC에 탑재되어 있는 하나의 프로세서가 시스템 리소스를 더욱 효율적으로 사용할 수 있도록 해 줌으로써 전체 성능을 증가시키고 사용자의 생산성을 향상시키기 위해 개발된 기능을 말한다.
반면 멀티 프로세싱이란 말 그대로 여러 개의 작업을 동시에 수행할 수 있는 상태를 말한다. 기본적으로 하나의 프로세스에서는 하나의 쓰레드 밖에 처리할 수 없다고 했으니 여러 개의 쓰레드를 동시에 처리하려면 프로세서의 수도 문자 그대로 '여러 개'가 필요하다. 멀티프로세싱은 하나의 프로세서가 두 개 이상의 프로그램(혹은 task)이 교대로 실행시키는 멀티태스킹과 다르다. 즉 우리가 현재 사용하는 노트북 PC로 동시에 워드치고, 동영상 보고, 인터넷 서핑을 수행하는 것은 하나의 프로세서가 일을 순차적으로 분담하여 마치 여러 개의 task를 동시에 수행하는 것처럼 보이게 하는 '멀티태스킹'에 해당하는 것이며 멀티프로세싱은 두 개 이상의 CPU를 병렬 방식으로 연결하여 전체시스템의 성능과 안정성을 대폭 향상시켜 주는 '다중 프로세스 시스템'으로서 주로 '서버'에 많이 이용되고 있다.
그런데 인텔이 발표한 로드맵에 의하면 2005년 중반에 등장할 Dothan CPU의 다음 버전인 Jonah 프로세서가 '듀얼 코어' 구조로 출시될 것이라고 한다. 이는 'Hyper-Threading' 기술이 적용된 CPU로 진행될 것이라는 전문가들의 예상을 뒤짚었음은 물론 늦어도 2005년 안까지는 노트북 PC에서도 듀얼 CPU로 구현되는 진정한 '멀티 프로세싱'을 경험할 수 있음을 의미한다는 점에서 특기할만 하다.
Jonah 의 듀얼 코어는 어떤 구조로?
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사진설명 : 그렇다면 듀얼 코어를 탑재한 Jonah CPU는 위와 같은 형태로?
현재의 듀얼 프로세싱은 하나의 보드에 두 개의 CPU를 장착하는 형식으로 구성된다. 그러나 Jonah에 적용되는 '듀얼 프로세스'는 하나의 칩셋에 두 개의 코어를 탑재하는 '듀얼 코어'방식으로 구성될 것이라고 한다. 즉 단일 칩셋에 두 개의 CPU가 병렬로 연결되어 동작하기 때문에 한 번에 두 개의 쓰레드를 처리할 수 있음으로 단일 코어 방식의 기존 CPU에 비해 두 배에 해당하는 프로세싱 성능을 발휘한다는 것이다.
이는 1개의 CPU의 작업 순서를 조절하여 여러 개의 쓰레드를 신속하게 처리할 수 있게 하는 Hyper-Threading과는 근본적으로 다르다. 하나의 칩셋에 두 개의 CPU를 탑재하고 있기 때문에 현재의 듀얼 프로세스 시스템과 거의 동등의 병렬 처리가 가능하다. 그러나 듀얼 코어 방식의 CPU는 단일 코어 방식의 CPU에 비해 칩셋 크기가 커지며 집적되는 트랜지스터의 숫자와 소비 전력이 증가한다는 문제점이 따른다. 인텔은 이 문제를 어떻게 해결하였을까?
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일단 Dothan기반의 2GHz 클럭 CPU의 경우 소비 전력은 27W 정도인데 반해 Dothan과 동일한 시스템 버스인 533MHz으로 동작하는 코어 두 개를 탑재한 Jonah의 소비 전력은 45W에 해당한다. 그러나 배터리 모드에서의 평균 소비 전력은 Dothan과 비슷한 수준이 될 것이라고 인텔은 설명하고 있다．듀얼코어로 인해 소비전력이 거의 두 배 가까이 상승했음에도 불구하고 Dothan과 비슷한 수준을 유지할 수 있을 것이라고 단언하는 이유는 무엇일까?
그 비결은 Jonah에 새롭게 적용되는 '전원 절약 기술'에 있다. 인텔은 듀얼코어가 적용됨에 따라 두 배로 증가되는 트랜지스터로 인한 Jonah CPU의 소비 전력의 증가를 제어하기 위해 '멀티 코어 테크놀로지' 기술을 활용할 것이라고 말한다. Jonah에 적용되는 '듀얼 코어' 시스템은 일반 듀얼 CPU를 탑재한 서버 시스템과는 동작에 있어 차이를 지니고 있다. 현재의 서버용 '듀얼 코어'의 경우 두 개의 CPU를 항상 가동시켜 멀티쓰레드 성능을 최대한 끌어올리는 방식인 반면, Jonah의 듀얼 코어는 AC 전원을 사용하는 환경과 '배터리'를 사용하는 환경에서의 동작이 다르다.
즉 AC 전원을 이용할 경우 두 개의 CPU는 병렬로 연결되어 풀가동되기 때문에 실제 처리 성능은 듀얼 CPU를 탑재한 시스템에 필적하지만, 전원 공급에 제약이 따르는 배터리 모드시 한 쪽의 CPU 코어의 동작을 정지시킬 뿐 아니라 동작이 되는 다른 한쪽의 프로세서 클럭까지 떨어뜨리는 방식으로 '듀얼 코어' 채용에 따른 소비 전력 문제를 해결하였다. 따라서 Jonah에 적용되는 '멀티 코어 테크놀로지' 기술이란 전원 모드에 따라 동작을 달리하는 스위치 기능과 기존의 전원 절약 기능인 스피드 스텝 기능을 적절히 조화시킨 '다중 전원 절약 기능'인 셈이다.
모바일 CPU임에도 '듀얼 코어' 탑재가 가능할 수 있었던 것은?
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인텔이 크기에 상당한 제약이 따르는 모바일 CPU 칩셋에 듀얼 코어를 탑재할 수 있었던 것에는 '제조공정의 미세화'가 결정적으로 비결로 작용하였다.
센트리노에 포함되는 Banias 코어의 Pentium M CPU는 0.13μm 공정으로 제조되는데, 코어의 면적만을 측정해 보면 약 50 평방 밀리미터 정도에 해당한다. 반면 90nm 공정으로 제조되는 Dothan 코어의 CPU는 약 37 평방 밀리미터의 면적을 갖고 있다. Jonah 코어의 경우 Dothan 코어보다 더욱 미세한 65nm 공정으로 제조될 것으로 추정되고 있다．그렇다면 Jonah 코어의 면적은 약 25평방 밀리미터 이하에 해당하게 된다는 것을 의미한다.
Dothan의 경우 코어를 포함한 전체 칩셋의 크기는 약 90 평방 밀리미터 정도인데, 90nm 공정을 65nm로 미세화 시키게 되면 칩셋의 전체 면적 또한 약 50% 정도 축소가 이루어질 수 있다. 물론 칩셋의 크기를 비율대로 축소하게 되면 그에 따른 발열 문제가 대두된다는 문제가 남는다. 따라서 약 25 평방 밀리미터의 코어 두 개를 탑재하기 위해서는 약 110 평방 밀리미터 정도의 칩셋 면적이 필요한 셈이다. 결국 현재 Dothan 코어를 탑재하고 있는 칩셋의 크기보다 조금 큰 정도의 사이즈만으로도 듀얼 코어를 내장할 수 있는 충분한 공간이 확보되는 것이다.
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특히 듀얼 코어 시스템이 적용되는 Jonah CPU에는 Dothan 코어와 같이 2MB에 해당하는 대용량 L2 캐시를 필요로 하지 않을 수 있다. 사실 모바일 CPU의 L2 캐시 메모리 용량을 증가시키는 것은 단순히 프로세스의 성능을 높이기 위한 것만은 아니다. 칩셋의 크기가 작아지는 만큼 고용량 캐시 메모리를 탑재하여 테이터 처리시 CPU 연산의 부담을 덜어줌으로 CPU의 발열을 낮추기 위한 목적도 있기 때문이다. 따라서 듀얼 코어의 채용에 따른 칩셋 크기의 증가는 CPU 코어에서 발생하는 발열을 어느 정도 낮추는데 공헌할 수 있다. 고로 가격 상승의 원인이 될 뿐 아니라 칩셋의 상당 면적을 차지하고 있는 캐시 메모리 용량을 하향 조정하게 될 가능성도 배제할 수 없다.
아직까지 Dothan의 차기 모바일 CPU인 Jonah의 정확한 스펙을 자세하게 알 수는 없으나 노트북 PC에서도 듀얼 프로세싱의 강력한 성능을 경험할 수 있을 것이라는 점만으로도 노트북 사용자들의 마음을 설레이게 하기 충분하다.
Jonah는 원래 구약 성경에 등장하는 '예언자'의 이름이다. 그는 피의 도시의 니느웨 사람들에게 '종말의 계시'를 전달할 것을 신에게 명령받았으나 횡포한 도시에 대한 두려움 때문에 반대방향인 다마스쿠스로 도망을 쳤다. 결국 신의 분노를 산 Jonah는 배를 타고 도망가는 도중 폭풍우를 만나게 되고 뱃사람이 Jonah를 바다에 던지자 거짓말처럼 폭풍우가 잠잠해진다. 그리고 Jonah는 거대한 물고기 뱃속에서 3일간 갇혀야 했던 특이한 경력을 소유하고 있다. 과연 인텔이 2005년 중 출시를 목표로 하고 있는 'Jonah' 역시 구약 성경의 Jonah처럼 모바일 시장에 '폭풍'을 몰고 올 수 있을지, 앞으로 인텔의 행보를 관심 있게 지켜보도록 하자.
- 노트기어
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