인텔의 새 미래, 코어 i7 프로세서 미리보기 FAQ

출처 : http://www.iclub.co.kr/news/

일명 ‘네할렘(Nehalem)’ 아키텍처 CPU로 불리던 인텔의 차세대 CPU가 ‘코어 i7’이라는 공식 명칭을 받고, 11월에 선보일 예정이라는 점이 알려지면서, 이 CPU에 대해 관심을 갖는 분들이 많습니다. 그렇지만 이 CPU는 지금까지의 ‘코어 아키텍처’ CPU와 많은 부분이 다른 만큼 무작정 새로 PC를 꾸미거나 업그레이드를 서두르면 낭패를 보기 쉽습니다.

그런 만큼 아이클럽에서는 코어 i7 CPU와 이 CPU를 쓰는 PC를 생각하는 분들을 위해 코어 i7에 대한 특징과 제품 종류, 그리고 코어 i7에 관심이 많은 분들이 자주 문의하는 몇 가지 사항을 정리하였습니다.

코어 i7은 지금의 인텔 CPU에 쓰이는 ‘코어 아키텍처’를 한 차원 더 발전시킨 코드명 ‘네할렘(Nehalem)’ 아키텍처를 쓰는 CPU입니다.

* DDR3 메모리 컨트롤러 포함 – 지금까지 나온 인텔 CPU는 메모리를 관리하는 ‘메모리 컨트롤러’를 메인보드 칩셋에 넣었습니다. 그래서 CPU가 메모리에 든 자료를 읽고 기록하려면 반드시 메인보드 칩셋을 거쳐야 했습니다. 그러다 보니 CPU와 메인보드 칩셋을 잇는 시스템 버스 하나에 너무나 많은 장치가 의존하는 상황이 벌어졌고, 속도 향상이 그리 쉽지 않은 시스템 버스 때문에 CPU 성능이 낮아지는 ‘병목 현상’ 문제가 꾸준히 인텔 CPU의 약점이 되었습니다.

이와 달리 AMD가 애슬론 64를 내놓으면서 선보인 메모리 컨트롤러 통합형 CPU는 전용 데이터 버스를 써 메모리와 데이터를 주고 받아 시스템 버스의 부담을 줄이고 메모리의 효율성을 한 차원 끌어 올렸습니다. 좋은 것은 경쟁사의 것이라도 받아들이는 것이 당연한 만큼 인텔 역시 코어 i7에 DDR3 메모리 컨트롤러를 더했습니다. CPU 코어와 메모리 컨트롤러가 사실상 한 몸이라고 해도 될 정도로 빠르게 연결된(Glueless) 코어 i7은 앞선 CPU 성능에 맞춘 메모리 성능을 발휘하게 될 것입니다.

* 한 차원 향상된 코어 성능 – 코어 i7의 기본 코어 기술인 ‘네할렘 아키텍처’는 코어 아키텍처와 전혀 다른 기술이 아닌, 코어 아키텍처의 장점을 바탕으로 그것을 더욱 좋게 개선한 것입니다. 펜티엄 4 시절의 넷버스트 아키텍처에서 코어 아키텍처로 바뀔 때는 전혀 다른 모습으로 바뀌었지만, 코어 아키텍처와 네할렘 아키텍처는 그렇게 큰 차이를 보이는 것은 아닙니다.

먼저 동시에 여러 명령을 분산 처리할 수 있도록 하는 파이프라인을 코어 아키텍처의 14개에서 16개로 늘렸습니다. 파이프라인의 개수가 늘면 CPU의 작동 속도를 높이기 쉽습니다. 그렇지만 파이프라인을 늘리면 작업 결과를 예상해 파이프라인에 명령을 나눠줄 ‘분기 예측’이 제대로 이뤄지지 않을 때 성능이 크게 떨어집니다. 펜티엄 4가 파이프라인을 31개까지 늘린 결과 속도에 비해 성능이 나오지 않는다는 혹평을 들은 것도 이 때문입니다. 그래서 코어 i7은 파이프라인을 관리할 수 있는 정도의 최소한으로 늘리고, 분기 예측 성능을 더욱 높여 성능이 떨어지지 않도록 했습니다.

또한 여러 명령을 묶어 처리하는 ‘Micro-Ops’ 처리 능력이 30% 이상 좋아졌으며, 뒤에서 설명할 SMT와 3차 캐시 메모리 등 여러 최신 기술을 받아들여, 같은 속도라면 코어 아키텍처보다 10~20% 더 좋은 성능을 냅니다. 멀티 스레드에 최적화된 프로그램은 최고 두 배까지 성능이 좋아진다고 인텔은 주장하고 있습니다.

* 동시멀티스레드(SMT) 기술 – 펜티엄 4 C, E 시리즈가 나온 시절에 등장한 ‘하이퍼스레딩’ 기술을 기억하는 분이 있는지요? CPU 코어는 하나인데 운영체제에서 CPU가 두 개 있는 것처럼 보이던 하이퍼스레딩은 작업(Task)를 더욱 쪼갠 스레드(Thread)를 한 번에 하나만 처리하는 것이 아니라, CPU에 여유가 있을 때 두 개씩 처리할 수 있도록 하여 효율성을 높인 기술입니다. 그래서 사진 편집 및 서버 작업 등 멀티 스레드 규격에 맞춰 만든 프로그램은 하이퍼스레딩 기능을 썼을 때 조금 더 성능 향상이 있습니다.

이렇게 CPU 코어를 소프트웨어적으로 두 개 또는 그 이상으로 만들어 여러 스레드를 처리할 수 있도록 만든 것을 ‘동시멀티스레드(Simultaneous Multi Thread, SMT)’라고 합니다. 이 기술은 코어 아키텍처에서는 사실상 모습을 감췄지만, 반도체 표준 용어인 SMT라는 이름으로서 다시 코어 i7에서 되살아 났습니다. 코어 i7의 쿼드코어 모델은 코어 자체는 4개입니다만, 논리적으로 8개의 CPU가 있는 것처럼 운영체제에서 인식이 이뤄집니다. 하이퍼스레딩의 이름은 사라졌지만, SMT의 부활은 코어 i7 시대에 멀티 스레드 프로그램이 더욱 널리 퍼질 것이라는 보증수표와 같습니다.

* 네이티브 듀얼/쿼드코어 – 지금의 코어2 쿼드는 ‘듀얼다이 쿼드코어(Dual-Die, Quad-Core)’ CPU입니다. 즉, CPU 기판 위에 눈에 보이는 반도체(다이)가 두 개 있다는 뜻입니다. 사실상 CPU 두 개를 합친 것과 같은 듀얼다이 쿼드코어는 CPU를 저렴하게, 그리고 빠르게 만들 수 있는 장점이 있습니다. 그렇지만 전력 소비량이 높고, 코어 가운데 불량이 생겼을 때 그 다이 전체를 포기해야 하는 문제가 생깁니다.

그래서 코어 i7은 CPU 부분을 단 하나의 다이로 통합한 ‘네이티브’ 모델로서 업그레이드했습니다. 지금까지 PC용 네이티브 쿼드코어는 AMD 페넘 X4 뿐이었으나, 코어 i7 역시 이 흐름을 따르게 됩니다. 인텔은 코어 8개 분량의 회로를 다이 하나에 집어 넣는 ‘네이티브 옥타코어’까지 할 수 있도록 CPU를 설계했다고 밝히고 있습니다.

그렇지만, 네이티브 설계는 CPU 부분에만 적용이 이뤄집니다. 뒤에서 살펴볼 듀얼코어 CPU인 ‘헤븐데일(Havendale)’은 CPU 코어는 하나의 다이로 묶습니다만, 그래픽 코어 부분은 별도의 다이로서 분리합니다.

* 줄어든 2차 캐시 메모리, 늘어난 3차 캐시 메모리 – 인텔과 AMD 모두 경쟁사의 좋은 것은 자존심을 접고 서로 배우려 합니다. 코어 i7은 메모리 컨트롤러와 네이티브 CPU 설계 이외에도 AMD CPU의 특징을 따랐습니다. 2차 캐시 메모리 용량의 조절과 3차 캐시 메모리의 추가는 이러한 장점의 벤치마크 가운데 하나입니다.

AMD K8 아키텍처 CPU는 인텔 코어 아키텍처보다 2차 캐시 메모리가 적어 코어 당 512KB~1MB를 넘지 않습니다. K10 아키텍처 모델인 페넘 X3/X4는 여기에 3차 캐시 메모리를 따로 더했습니다. 코어 i7도 이런 흐름을 따라서 코어 아키텍처 시절에 쓰던 대용량 통합형 2차 캐시 메모리 대신 코어 분리형 캐시 기술을 씁니다. 코어 i7의 CPU 코어에는 256KB로서 줄어든 2차 캐시 메모리가 각 코어 회로에 붙습니다.

대신 코어 아키텍처 시절의 2차 캐시 메모리와 같은 역할을 하는 3차 캐시 메모리를 4MB(듀얼코어) 또는 8MB(쿼드코어) 답니다. 캐시 메모리를 여러 단계로 바꾼 이유는 파이프라인이 늘어난 것도 원인인데, 분기 예측이 실패하여 메모리 또는 하드디스크에서 데이터를 가져오려면 시간이 걸리는 만큼 캐시 메모리를 여러 단계로 바꿔 그러한 문제가 생겼을 때 시간을 줄이는 것이 목적입니다.

* QPI 시스템 버스 기술 – 코어 i7의 최 상위 모델인 코드명 블룸필드는 새로운 시스템 버스 기술인 ‘QPI(QuickPath Interconnect, 또는 Common System Interface(CSI))’를 씁니다. 지금까지의 인텔 시스템은 CPU와 CPU를 잇는 데이터 버스, CPU와 칩셋을 잇는 시스템 버스, 칩셋 또는 CPU와 메모리를 잇는 메모리 버스 및 칩셋 내부 통신용 내부 버스 규격이 전부 달랐고, 규격 역시 최신은 아니었습니다. 이와 달리 AMD는 K8 아키텍처 CPU부터 ‘하이퍼트랜스포트(HyperTransport)’라는 전용 버스 규격을 만들어 이들 규격을 하나로 통일했습니다.

QPI는 듀얼/쿼드 CPU의 CPU 사이의 통신, CPU와 메모리의 연결, CPU와 칩셋의 연결 등 종전 인텔의 시스템 버스와 내부 버스를 대신합니다. 지금의 코어 아키텍처 CPU의 시스템 버스는 기껏해야 1초에 12.8GB의 데이터를 주고 받는 데 그쳤지만, QPI 버스는 최고 32GB/초(양방향 합계. 단방향 최고 16GB/초) 속도로 데이터를 주고 받을 수 있어 병목 현상을 줄이는 데 도움이 됩니다. 코어 i7은 CPU와 메인보드 구성에 따라서 이것을 1배 또는 2배로서 구성합니다.

* 모듈 방식 설계 – 코어 i7은 기본적인 CPU 아키텍처만 코어 아키텍처의 연장선일 뿐, 많은 부분은 AMD K8/K10 CPU에 쓰인 기술을 인텔 CPU에 맞게 덧붙인 것입니다. AMD가 페넘 X4를 비롯한 K10 아키텍처 CPU를 만들 때 장점으로 내세운 ‘모듈 방식 설계’ 역시 코어 i7이 그대로 받아 들입니다.

모듈 방식 설계는 CPU의 코어, 캐시 메모리, 메모리 컨트롤러 등 핵심 회로를 더하거나 빼기 쉬운 형태로 만들어 조합한 것입니다. CPU 회로를 모듈 방식으로 만들면 다양한 CPU를 쉽고 빠르게 만들 수 있게 됩니다. 지금까지는 완전히 다른 설계로서 CPU를 만들거나, 문제가 생긴 CPU 코어의 일부분을 없애 다양한 CPU를 내놓았지만, 모듈 설계를 하면 단 하나의 기술 개발로서 이런 여러 소비자에 맞는 CPU를 내놓을 수 있게 됩니다.
 
* CPU 내장 그래픽 코어 – 2010년 초에 선보일 중급/보급형 듀얼코어 CPU, 코드명 헤븐데일은 다른 코어 i7 시리즈와 달리 CPU 코어 안에 그래픽 코어를 담습니다. 종전에는 칩셋에 그래픽 코어를 넣어 내장 그래픽 기능을 쓰려면 그에 맞는 메인보드를 골라 썼지만, 이제는 메인보드에 모니터 출력 단자만 있다면 칩셋에 상관 없이 내장 그래픽 코어를 쓸 수 있게 됩니다.

이 그래픽 코어의 성능과 제원은 아직 알려진 바 없지만, 지금의 G45 칩셋에 들어간 GMA X4500HD보다 한 세대 앞선 모델일 것으로 보입니다. 이 그래픽 코어는 따로 그래픽카드를 꽂을 때는 CPU를 도와 게임의 물리 연산, 과학/공학용 수학 연산용 보조 프로세서 역할을 하게 될 것입니다.

이번에 공식적으로 출시하는 모델은 코어 i7 시리즈의 최 상위 모델인 코드명 ‘블룸필드(Bloomfiled)’입니다. 블룸필드는 쿼드코어 CPU로서, 워크스테이션 및 최고급 영상/음악/이미지 편집용 PC, 최고급 마니아용 PC용 CPU가 될 것입니다.

최상위 모델답게 블룸필드 코어 CPU는 갖은 최신 기술을 포함합니다. DDR3 메모리 세 개를 꽂아 메모리 성능을 최고 세 배 높이는 ‘트리플채널(Triple Channel)’ 기술을 처음 선보이며, CPU 코어, 메모리 컨트롤러, 칩셋을 을 인텔이 새로 개발한 QPI(QuickPath Interconnect) 버스로서 연결합니다. QPI는 AMD를 주축으로 하는 하이퍼트랜스포트(HyperTransport, HT)와 맞서는 규격으로서, 최대 32GB/초의 속도로서 데이터를 주고 받을 수 있습니다.

그렇지만 최고급 모델답게 몇 가지 약점과 제한 사항이 있는 것도 사실입니다. 인텔 코어 아키텍처 CPU는 서버용 모델을 빼면 LGA775라는 하나의 소켓을 보급형부터 최고급형까지 공유하는 만큼 CPU 업그레이드가 쉽고, 메인보드 가격을 최대한 줄일 수 있습니다. 그렇지만 블룸필드 코어 CPU는 LGA1366으로 불리는 전혀 다른 소켓을 씁니다. 다른 코어 i7 모델은 LGA1160이라는 규격을 쓸 예정인 만큼 메인보드의 호환성을 기대할 수 없습니다. 인텔은 블룸필드 코어 CPU에 맞춰 전용 칩셋인 인텔 X58을 만들었으며, 소켓 규격이 다른 만큼 다른 보급형 CPU를 쓰다 CPU만 바꾸는 것은 어렵게 됩니다. 또한 전력 소비량이 130W 전후로 올라가는 만큼 쿨러 소음 역시 종전 코어 아키텍처 모델보다는 커질 것으로 보입니다.

나머지 코어 i7 모델은 내년 하반기 이후가 되어야 선보일 예정입니다. 블룸필드 코어 CPU가 전문가와 마니아를 위한 모델이라면, 준 전문가 또는 일반 사용자를 위한 쿼드코어 CPU가 필요한데, 그것이 코드명 ‘린필드(Lynnfiled)’입니다. 린필드 코어 CPU는 블룸필드와 달리 LGA1160이라는 소켓을 쓰며, QPI 대신 현재의 코어 아키텍처가 쓰는 시스템 버스 규격을 그대로 써 비용 부담을 줄이고 신뢰성은 높일 계획입니다. 그밖에 CPU에 들어가는 메모리 컨트롤러가 듀얼채널 DDR3로 바뀌며, 전력 소비량도 95W 수준으로 한 단계 줄어들 것으로 보입니다. 린필드는 지금의 켄츠필드/요크필드 코어 코어2 쿼드의 위치를 차지할 것으로 생각하면 될 것입니다.

지금의 코어2 듀오와 펜티엄 DC의 뒤를 이을 ‘헤븐데일(Havendale)’은 린필드 코어 CPU와 같은 LGA1160 소켓에 꽂아 쓰지만, 큰 변화 하나가 있습니다. 바로 그래픽 코어를 CPU 안에 넣은 것입니다. 종전에는 메인보드 칩셋에 내장 그래픽 코어를 넣었지만, 헤븐데일은 CPU에 그래픽 코어가 기본으로 들어가게 됩니다. 내장 그래픽 코어는 따로 그래픽카드를 단 PC에서는 수학/과학 연산용 보조 프로세서의 역할을 하게 됩니다. 원래 이 CPU는 2009년 여름 쯤에 선보일 예정이었지만, 이 내장 그래픽 코어에 문제가 생겨 2010년 초에 살 수 있도록 출시 계획이 미뤄졌습니다. 이 CPU가 일반적으로 많은 사람들이 선택할 코어 i7이 될 것입니다.

그밖에 린필드 코어를 노트북 PC용으로 바꾼 코드명 클락필드(Clarksfield), 헤븐데일의 노트북 PC용 모델인 어번데일(Auburndale)도 있습니다. 클락필드는 워크스테이션 및 데스크 노트용 모델이며, 어번데일은 일반 노트북 PC에 쓰일 것으로 보입니다.

그렇지 않습니다. 코어 i7은 AMD CPU와 마찬가지로 CPU 코어 안에 메모리 컨트롤러가 들어갑니다. 그런 만큼 소켓 구성과 메인보드 구성 요소가 전혀 달라서 지금의 코어 아키텍처 CPU용 메인보드는 쓸 수 없게 됩니다.

이미 출시 날짜를 잡은 블룸필드 코어 모델은 인텔 X58이라는 전용 칩셋을 확정하였으며, 내년 이후 선보이는 린필드/헤븐데일 코어 CPU 역시 LGA1160이라는 전혀 다른 규격의 CPU를 쓰는 만큼 지금의 LGA775와는 전혀 호환이 되지 않습니다. 이들 중급/보급형 CPU의 칩셋은 알려지지 않았지만, 전문가들은 인텔 55 또는 53 시리즈가 되지 않을까 생각합니다.

지금 P35 또는 P45 칩셋 메인보드를 쓰는 사용자는 앞으로 나올 1,600MHz 시스템 버스 속도 코어2 듀오/쿼드가 최대한 업그레이드 할 수 있는 CPU가 될 것입니다. 울프데일 및 요크필드 이후의 코어 아키텍처 CPU는 계획이 없는 만큼 지금의 최신형 메인보드면 마지막 코어 아키텍처 CPU까지의 업그레이드는 그리 문제가 없을 것입니다.

그렇습니다. 코어 i7은 AMD K8(애슬론 64, 애슬론 X2) 및 K10(페넘)과 마찬가지로서 CPU 안에 메모리 컨트롤러를 포함합니다. 그 때문에 메인보드를 바꿔 더 좋은 메모리를 쓰는 종전 방식은 더 이상 통하지 않습니다. CPU가 쓸 수 있는 메모리 종류를 정하게 됩니다.

코어 i7 전 제품은 DDR3 메모리 컨트롤러가 들어갑니다. 그렇지만 최대 속도나 메모리 조합은 모델에 따라서 조금 달라집니다. 가장 먼저 선보일 블룸필드 코어 모델은 트리플채널 또는 듀얼채널 DDR3-1600(PC3-12800) 메모리 컨트롤러를 포함합니다. 그와 달리 린필드 및 헤븐데일 코어 CPU는 이 보다 낮은 듀얼채널 DDR3-1333(PC3-10660)을 컨트롤러를 포함합니다.

이와 달리 차세대 AMD CPU는 지금까지 알려진 바에 따르면 DDR2와 DDR3 컨트롤러를 CPU에 전부 집어 넣어 메인보드에 따라서 다른 메모리를 쓸 수 있도록 할 것으로 보입니다. 어디까지나 DDR3로 넘어가는 과도기 성격이 짙지만, 이대로 CPU가 나오게 되면 지금의 소켓 AM2+ 메인보드에 새로운 CPU를 꽂는 것도 문제는 아니게 될 것입니다.

지금으로서는 그럴 가능성이 높습니다. 인텔과 AMD는 VIA, SiS, 엔비디아 등 서드 파티 칩셋 제조사에 자사의 CPU에 맞는 메인보드 칩셋을 만들 수 있도록 라이선스를 줍니다. 여기에는 시스템 버스 등 특허 기술이 걸려 있어 CPU 제조사의 허가 없이 칩셋을 만드는 경우는 매우 드뭅니다. 펜티엄 4가 처음 나왔을 때 인텔과 VIA 사이에 특허권 침해 분쟁이 생겨 VIA가 인텔의 라이선스를 받지 않고 메인보드 칩셋을 만들었다 곤욕을 치른 경험(?)도 있습니다.

현재 인텔은 VIA, SiS, 엔비디아 등 서드 파티 칩셋 제조사 가운데 그 어느 곳에서 QPI 버스 라이선스를 주지 않았습니다. 린필드 및 헤븐데일 CPU용 칩셋 라이선스 역시 어느 업체에도 주지 않은 만큼 적어도 당분간 인텔 이외의 제조사에서 코어 i7용 칩셋을 만들 가능성은 그리 높지 않습니다. 현재 엔비디아는 코어 i7용 칩셋 개발을 사실상 포기하고, 대신 SLI 기술을 쓸 수 있도록 메인보드 제조사에 SLI 기술 라이선스를 하기로 정책을 정했습니다. VIA 및 SiS는 아직 계획을 발표하지는 않았으나, 가장 먼저 선보일 코어 i7이 최고급 시장용 모델인 만큼 바로 칩셋 개발에 뛰어들 가능성은 낮아 보입니다.

그렇습니다. LGA1366 규격 블룸필드 코어 CPU는 지금의 LGA775보다 소켓이 조금 더 커지며, 쿨러 역시 더 커집니다. 종전 LGA775 방식 쿨러 가운데 상당수는 LGA1366 소켓에는 쓰지 못하며, 만일 쓸 수 있다고 해도 별도의 가이드가 필요한 경우도 생길 수 있습니다. 그런 만큼 종전에 쓰던 CPU 쿨러를 나중에 코어 i7으로 업그레이드 한 뒤에 쓰고자 할 때에는 쿨러 제조사에 별도의 가이드가 있는지 문의해야 합니다.

블룸필드 코어 코어 i7 CPU는 전력 소비량과 발열이 매우 많아 정품 쿨러의 재질이 알루미늄이 아닌 구리로서 바뀌게 되며 폭과 높이 역시 지금의 코어2 쿼드보다 한 차원 커지게 됩니다. 냉각 능력을 위해 쿨러 재질, 크기 모두를 늘렸지만, 그렇다고 해도 팬 소음이 지금보다 빨라질 가능성이 높은 만큼 저소음 PC를 쓰고자 하는 사용자라면 별도의 쿨러를 생각하여 보는 것도 좋을 것입니다.

그렇지 않습니다. 코어 i7은 CPU, 메인보드, 메모리에 많은 변화를 가져오지만, 나머지 부분은 그리 큰 변화를 주지 않습니다. 이미 표준 규격이 바뀌어 버린 낡은 부품만 아니면 지금 시중에 팔리고 있거나, 그것과 같은 규격을 쓰는 부품은 대부분 코어 i7 PC에 재활용할 수 있습니다.

인텔 X58 칩셋 메인보드는 시리얼 ATA II 포트, PCI 익스프레스 2.0 슬롯, 일반 PCI 슬롯 등 지금 팔리고 있는 저장장치/확장 카드의 규격을 그대로 따릅니다. 또한 USB 2.0과 HD 오디오 등 다른 기술도 지금의 인텔 35/45 칩셋과 달라지지 않습니다. 그런 만큼 지금 PC를 사고자 하거나, 1~2년 전에 PC를 샀다면 웬만한 부품을 코어 i7 PC에 옮겨 실어도 될 것입니다.