베일 벗은 인텔의 야심작 콘로 CPU, 그 성능은 과연 어느 정도?

PC의 성능에서 가장 중요한 것이라고 한다면 단연 CPU(Central Processing Unit)를 꼽을 것이다. CPU는 PC에서 가장 중요한 두뇌 역할을 하는 만큼 새로운 프로세서가 나온다는 소식은 단연 최고의 관심사일 것이다. 

최근 인텔에서 새롭게 내놓은 Core2 Duo, 콘로(Conroe)에 이런 관심이 쏠리고 있다. 그것은 출시 전부터 여러 해외 정보사이트나 커뮤니티 통해 콘로의 정보라든지 벤치마크 성능의 결과가 공개되었기 때문이다. 

CPU	Price
Intel Core 2 Extreme X6800 (2.93GHz/4M)	$999
Intel Pentium Extreme Edition 965 (3.73GHz/2Mx2)	$999
Intel Core 2 Duo E6700 (2.67GHz/4M)	$530
Intel Core 2 Duo E6600 (2.40GHz/4M)	$316
Intel Pentium D 960 (3.60GHz/2Mx2)	$316
Intel Core 2 Duo E6400 (2.13GHz/2M)	$224
Intel Pentium D 950 (3.40GHz/2Mx2)	$224
Intel Core 2 Duo E6300 (1.86GHz/2M)	$183
Intel Pentium D 940 (3.20GHz/2Mx2)	$183
Intel Pentium D 930 (3.00GHz/2Mx2)	$178

또한 콘로를 기다리는 이유 가운데 하나는 바로 생각보다 싸다는 것이다. 새로운 기술이 적용된 CPU라고 하면 굉장히 비싼 가격에 출시되는 것이 당연하게 여겨졌다. 그것은 그동안 개발에 들어간 비용과 노력에 대해 보상받기 위한 것이기 때문이다. 하지만 콘로는 처음 데뷔 때부터 낮은 가격에 책정이 되어 출시될 계획에 있다는 소식 때문에 더욱 손꼽아 기다리고 있는 것이다.

Core2 Duo EE X6800

코드명 콘로(Conroe), 정식명칭은 Core2 Duo는 기존까지의 넷버스트(NetBurst) 마이크로아키텍처(MicroArchitecture)에서 크게 변화한 새로운 코어 마이크로아키텍처를 사용하게 된다. 코어 마이크로아키텍처는 CPU의 전반적인 성능 향상뿐만 아니라 뛰어난 전력 효율성이 결합한 마이크로아키텍처라고 할 수 있다. 

코어 마이크로아키텍처는 기존과는 다르게 하나의 플랫폼만을 위한 것이 아닌 서버를 비롯해 데스크톱 그리고 모바일용 프로세서에 모두 사용하게 된다. 그렇다면 인텔은 넷버스트 마이크로아키텍처가 아닌 왜 코어 마이크로아키텍처로 전환했을까? 

먼저 넷버스트 마이크로아키텍처는 CPU 성능 향상을 위해 클럭을 꾸준히 끌어올렸다. 그것이 바로 인텔이 추구했던 CPU 성능 향상을 위한 최고의 조건이었으며, 최선의 선택으로 믿고 있었기 때문이다. 인텔은 클럭을 높이기 위해서 파이프라인 스테이지 단계를 좀 더 세분화해야 했다. 그러다보니 프레스캇(Prescott)에 와서는 파이프라인 스테이지 단계가 31단계로 늘어났다. 

하지만 이때부터 예상치 못하던 곳에서 부작용이 발생했다. 클럭이 높아진 만큼 발열과 전력소비도 무시 못 할 만큼 상승했기 때문이다. 그전까지는 관심도 없었던 발열과 전력소비문제로 인해 수많은 유저들의 원성을 샀고, 인텔의 큰 고민거리로 자리 잡게 되었다. 

 성능 = 클럭 주파수(GHz) * 클럭 당 명령어의 수(IPC)

그래서 인텔은 얼마 전 등장한 요나(Yonah) 프로세서를 기점으로 다른 방향으로 눈을 돌렸다. 인텔이 눈을 돌리 곳은 클럭 상승이 아닌 클럭 당 처리되는 명령어의 수를 상승시키는 것. CPU가 높은 성능을 내기 위한 조건은 클럭이 높던지 아니면 클럭 당 처리되는 명령어의 수를 증가시키던지 둘 중 하나였다.

그래서 이전까지 인텔을 클럭을 선택했던 것이었다. 하지만 요나 프로세서의 베니어스 마이크로아키텍처에서는 클럭이 아닌 클럭 당 처리되는 명령어의 수 즉, IPC를 늘려놓았다. 그것은 성능 향상과 함께 발열과 함께 전력소비를 해결하는 밑거름이 되었다. 그렇다면 더 큰 성능향상을 위해 클럭과 IPC를 동반 상승시키는 것은 안 되는 걸까? 

클럭과 IPC를 동반 상승시키는 것은 거의 불가능하다고 할 수 있다. 그것은 IPC가 스테이지 단계와 상관관계에 있기 때문인데 IPC를 늘리기 위해서는 불가피하게 스테이지 단계를 줄일 수밖에 없다. 그래서 클럭을 높게 끌어올릴 수 없다. 이것은 요나 프로세서의 스테이지 단계를 12단계로 줄인 이유와도 같다. 

이번에 등장한 코어 마이크로아키텍처는 12단계의 스테이지 단계를 사용하고 있는 베니어스 마이크로아키텍처 보다 2단계 많은 14단계를 사용한다. 그 이유는 클럭을 좀 더 쉽게 상승시키기 위해 것이라 할 수 있다.

그렇다면 앞서 설명한 것과 같이 클럭이 상승했으니 IPC가 감소했을 수밖에 없다. 그렇기 때문에 아직은 전반적으로 CPU의 성능이 향상되었다고 볼 수는 없다. 그래서 인텔은 기본적인 IPC와 클럭의 상승 이외에 CPU의 성능 향상을 위한 새로운 기술을 적용했다. 그렇다면 CPU 성능향상을 새로운 기술은 어떤 것들이 있는지 살펴보도록 하자. 

■ 인텔 와이드 다이내믹 실행(Intel Wide Dynamic Execution) 

코어 마이크로아키텍처가 14단계의 스테이지 단계 때문에 클럭은 높일 수 있지만 IPC를 상승시킬 수 없다고 하였다. 하지만 인텔은 IPC를 상승시키는 또 다른 방법을 선보였다. 그것은 바로 종전까지 3개였던 파이프라인을 4개로 확장시킨 것이었다. 그래서 스테이지 단계 상승으로 인해 줄어들었던 IPC를 상승시킬 수 있었다. 

이는 기존 넷버스트 마이크로아키텍처의 가늘고 길었던 스테이지 단계를 코어 마이크로아키텍처의 짧고 굵은 스테이지 단계로 바꾼 것이다. 마치 혼잡하던 3차선 도로를 4차선으로 늘려 교통을 보다 원활하게 한 것과 같은 효과라 할 수 있다. 이론적으로는 기존 3개의 파이프라인에 비해 약 33% 정도의 성능향상을 기대할 수 있다. 

마이크로 퓨전(Micro-Fusion)

이 뿐만이 아니다. 코어 마이크로아키텍처에는 두 개의 명령어를 하나의 명령어처럼 동시에 처리해주는 기술인 마이크로 퓨전(Micro-Fusion)이 적용되어 일련의 명령어들을 처리하는 시간을 감소시켰다. 그림에서와 같이 이전 마이크로아키텍처는 들어오는 명령어를 개별적으로 디코딩한 후 실행되었지만, 코어 마이크로아키텍처는 마이크로 퓨전이 적용되어 두 개의 명령어를 하나의 명령어로 처리하게 된다.  

그렇기 때문에 더 짧은 시간은 더 많은 작업을 함으로써 전반적인 성능 향상과 에너지 효율성을 가져온다. 참고로 마이크로 퓨전은 전체적인 명령어에 적용되는 것이 아니기 때문에 전체적으로는 약 10% 정도의 명령어 처리에 걸리는 시간을 줄일 수 있다고 한다. 

■ 인텔 인텔리전트 파워 성능(Intel Intelligent Power Capabilities) 

코어 마이크로아키텍처의 혁신적인 기술 가운데 하나인 인텔리전트 파워 성능은 CPU의 쓸데없는 부분의 전력소모를 줄이는 기술이다. 어찌보면 인텔리전트 파워 성능을 현재 사용 중인 AMD의 쿨엔콰이어트(CoolnQuiet)나 인텔의 스피드스텝(Speed-Step)과 비슷한 기술로 착각할 수 있다. 하지만 이는 단지 전력소모를 줄이는 기술이라는 것만 같은 뿐 기술적으로는 전혀 다르다. 

AMD의 쿨엔콰이어트나 인텔의 스피드스텝의 경우는 전력소모를 줄이기 위해 필요한 만큼의 클럭으로 낮춰 전력의 소모를 줄인다. 하지만 인텔리전트 파워 성능은 CPU의 성능은 그대로 두고 CPU 내에 일부 사용하지 않는 부분의 전력을 차단하여 전력소모를 줄이는 방식이다. 이를 이용하는 메롬(Merom)을 장착한 노트북의 경우 배터리 사용시간이 대폭 늘어나는 효과를 누릴 수 있다. 이론적으로는 30~40%가량 배터리 사용시간이 증가한다고 한다. 

■ 인텔 스마트 메모리 액세스(Intel Smart Memory Access) 

CPU의 성능을 본다면 굉장히 빠른 시스템이라는 느낌을 받을 수 있다. 하지만 이는 단지 CPU의 성능일 뿐이지 전반적인 성능은 되지 못한다. 그것은 PC내부에 있는 메모리나 하드디스크가 CPU의 성능을 따라오지 못하기 때문이다. 그래서 CPU 제조업체에서는 메모리나 하드디스크와의 접속 대기 시간을 줄이기 위한 노력을 꾸준히 이어오고 있다. 대기 시간을 줄이게 되면 그만큼의 성능 향상이 일어나기 때문이다. 

이번 코어 마이크로아키텍처에는 이러한 메모리와의 대기시간을 줄이기 위해 스마트 메모리 액세스 기술을 도입했다. 이는 저장 기능을 진행하기 전 로딩 작업을 먼저 하는 것이 가능하다고 판단하면, 미리 로딩을 완료해 프로세서의 대기시간을 줄이고 작업시간에 더 많은 시간을 할애할 수 있도록 한 것이다. 그렇기 때문에 PC 성능의 원동력인 프로세서를 좀 더 효율적으로 운용하여 전반적인 성능을 향상 시킬 수 있다.