알 것 같은데도 잘 모르는 'CPU 프로세서'...컴 성능의 핵심 차이점와 선택은? VIDEO: How a CPU Works : CPU Type
CPU Central Processing Unit
중앙 처리 장치는 컴퓨터에서 기억, 해석, 연산, 제어라는 4대 주요 기능을 관할하는 장치를 말한다.
위키백과
CPU의 역할과 종류
세대마다 업그레이드되는 CPU,
비슷해 보여도 분명 다르다
다양한 하드웨어의 집합체인 PC는 현재 없어서는 안 되는 필수품 중 하나로 자리잡았다. 강력한 성능을 바탕으로 콘텐츠를 생산하고 소비할 수 있으며, 구성에 따라 인공지능 연산과 대규모 데이터 처리까지 가능하기 때문이다. 과거 많은 전문가들이 PC를 스마트 기기가 대체할 것이라 예언했지만, 오히려 그 존재감이 강력해진 이유는 PC이기에 가능했던 부분에 집중했다고 해도 과언이 아니다.
PC 시스템이 더 굳건히 자리한 이유는 여러가지가 있지만, 뛰어난 컴퓨팅 성능도 한 몫 한다
PC가 강력한 성능을 낼 수 있었던 원동력은 무엇일까? 여러 요인이 있지만, 미세공정과 여유로운 칩 크기에서 이유를 찾을 수 있다. 다수의 트랜지스터를 집적함으로써 다중 코어 구성에 유리하고, 최적의 설계를 통해 높은 작동속도와 다양한 명령어 구현이 가능하다. 대체로 매년마다 세대를 거듭하며 새로운 프로세서가 출시되는데, 그 때마다 주목할 만한 요소가 도입되는 것도 여기에 있다.
# 10년이면 강산은 변한다는데... PC는 매년 변화한다
주요 부품은 성능과 기능 등 업그레이드가 꾸준히 이뤄지기 때문에 시간이 지날수록 오래된 시스템은 상대적으로 성능이 떨어진다. 이는 소프트웨어 업그레이드와 기능적 추가 등으로 인해 더욱 부각되는 경우가 있다. 따라서 성능에 민감한 전문작업 환경이나 AAA급 게임을 즐기는 게이머는 일정 주기를 두고 시스템 성능을 개선하거나 새로 구성한다. 흔히 이 주기를 4~5년 정도로 본다.
현재 시장에서 많은 인기를 얻는 데스크톱 프로세서인 12세대 인텔 코어 프로세서를 기준으로 하면 업그레이드 대상은 8세대 혹은 9세대 인텔 코어 프로세서 기반 시스템 보유자가 된다. 이들 시스템도 어떻게 보면 나름대로 현역이지만, 12세대 코어 프로세서는 이전 세대와 다른 길을 걷기 시작하면서 주목을 받았다.
인텔은 지금까지 일정 주기로 큰 아키텍처적 변화를 꾀해왔다. 대표적인 예를 꼽자면 과거 코어 2 프로세서에서 처음 코어 프로세서로 전환할 때(펜린→네할렘)와 1세대 코어 프로세서에서 2세대 코어 프로세서로 전환되는 시기(네할렘→샌디브리지), 그리고 4세대 코어 프로세서인 하스웰과 6세대 코어 프로세서인 스카이레이크로의 전환 등이다. 미세공정 및 신기술의 도입으로 성능과 기능적 요소에서 호평을 받은 제품이다.
이후 등장한 프로세서는 대체로 뼈대는 스카이레이크에 기초, 미세공정 도입과 기능의 추가로 살을 덧대어 성능 향상을 이뤄왔다. 그러다 12세대 코어 프로세서에서 도입한 코브 아키텍처는 큰 틀에서의 변화로 앞서 선보였던 변화에 맞먹는 파괴력을 가져왔다.
그렇다면 4~5년 전 프로세서와 12세대 코어 프로세서는 어디에서 차이를 보이는 것일까? 9세대와 10세대 코어 i9 프로세서를 기준으로 간단히 살펴봤다. 각 프로세서는 2018년 4분기(9세대), 2020년 2분기(10세대), 2021년 4분기(12세대)에 출시됐다. 공정은 9세대와 10세대가 14nm, 12세대가 인텔 7이 도입되어 있다. 모두 해당 시기에 최고 사양급 프로세서이기에 그에 맞는 사양을 자랑한다.
코어 수를 보면 9세대의 8개를 시작으로 10세대는 10개, 12세대는 16개로 크게 늘었다. 다만 차이가 있다면 9세대와 10세대는 커피레이크, 코멧레이크 등으로 카비레이크 기반의 아키텍처가 적용된 코어만으로 구성되어 있으며 12세대는 빅리틀 구조로 서로 다른 아키텍처의 코어가 8개씩 섞여 있다. 그만큼 더 효율적인 처리 구조로 탈바꿈했음을 보여주는 사례다.
작동속도는 모두 5GHz 이상을 제공하는데, 세대를 거듭하면서 속도 구성이 더 세부적으로 변화함을 알 수 있다. 이 외에도 인텔 스마트 캐시도 9세대 16MB에서 10세대는 20MB, 12세대에서는 30MB로 대폭 증가했다. 여러 변화로 전력소모는 점차 늘었지만, 기본적인 전력대 성능으로 보면 세대마다 개선이 되고 있다.
메모리 지원 속도도 세대에 따라 변화가 있었다. 9세대는 DDR4-2666을 지원하며 이후에는 2933, 12세대에서는 3200 MT/s 대역의 DDR4 메모리를 지원하게 되었다. 중요한 것은 12세대 코어 프로세서는 4800MT/s 대역의 DDR5 메모리도 쓸 수 있다는 점이다. PCI-Express 대역도 기존에는 4.0 기반을 쓰지만, 12세대는 5.0 기술에 대응하고 있다.
명령어 세트도 다르다. 명령어 처리 구조를 최적화하는 스레드 디렉터와 인공지능 가속 명령어 세트인 딥러닝 부스트, 인텔 시프트 기술 등은 기존 세대에 없는 12세대 코어 프로세서만의 기술이다. 메모리 암호화나 기타 보안 관련한 기능도 12세대에 와서 대폭 추가되어 신뢰성도 크게 높아졌다.
# 12세대 인텔 코어 프로세서의 변화 포인트는?
12세대 인텔 코어 프로세서, 앨더레이크의 핵심은 새로운 프로세서 작동 구조와 미세공정에 있다. 미세공정은 동일한 실리콘 다이 면적 안에서 더 많은 트랜지스터를 집적하는 것이 가능하다. 따라서 더 많은 코어를 구성하거나 명령어 세트를 추가할 수 있다. 인텔은 기존 14nm에서 인텔 7 공정을 도입함으로써 이를 가능케했다.
12세대 코어 프로세서의 핵심은 효율성 향상이다
또 다른 변화는 기존과 다른 하이브리드 기술이 도입된다는 것이다. 저전력과 고성능 코어를 함께 배치해 부하가 적은 상황에서는 저전력 코어를 작동시켜 효율을 높이고, 부하가 강하게 걸리는 상황에서는 모든 코어가 자원을 최대한 활용하며 결과물을 내놓는다.
효율코어와 성능코어가 함께 있다면 인텔 스레드 디렉터 기술로 최고의 효율과 성능을 제공한다
코어의 효율을 최대한 끌어내기 위해 인텔은 스레드 디렉터(Thread Director) 기술을 접목하기도 했다. 각 코어에 인가되는 부하를 상황에 따라 실시간으로 분배하는 역할을 한다. 이를 구현하기 위해 프로세서 내에는 프리페치, 분기예측 등을 개선시켰으며 캐시 메모리와 버퍼 또한 크게 늘리는 등의 노력을 기울였다. 기존에는 속도와 코어 수를 늘리는 물리적인 요소에 초점을 뒀다면, 12세대 인텔 코어 프로세서는 그 기조는 어느 정도 유지하면서 효율을 최대한 끌어내는 방향으로 개발했다.
차세대 인터페이스 도입도 변화의 핵심 요소다. 12세대 인텔 코어 프로세서는 PCI-Express 5.0과 DDR5 메모리를 적용했다. DDR5는 기존 대비 더 낮은 전압으로 작동하지만, 더 빠르고 많은 메모리 용량을 제공할 수 있다. 전송오류 검출에 필요한 ECC(Error Correction Code)를 메모리 단계에서 적용할 수 있게 됨으로써 신뢰성이 크게 향상된다.
PCI-Express 5.0은 기존 대비 전송대역이 두 배 향상된다. 현재 단계에서 그래픽카드와 SSD 등에서 사용할 수 있는데, 제대로 적용된다면 더 빠른 데이터 처리를 통해 컴퓨팅 처리 능력이 한 단계 향상될 것으로 기대를 모은다.
# 뚜렷한 성능 차이, 필요하다면 업그레이드 타이밍은 지금
사양 자체만 놓고 보더라도 12세대 코어 프로세서는 기존 프로세서를 앞서는 요소가 다소 존재한다. 8+8 구조의 코어는 총 24개 스레드(8+16)를 제공해 다양한 명령어를 능수능란하게 처리한다. 처리 효율은 최신 윈도우 운영체제와 스레드 디렉터 기능을 통해 꾸준히 개선되고 있으며, 하위 라인업이라도 개선된 아키텍처의 성능 개선으로 이전 세대와 다른 탄탄한 성능을 경험하도록 해준다.
구형 시스템 보유자가 큰 성능 향상을 경험하고 싶다면 12세대 코어 프로세서가 제격이다
캐시 메모리도 대폭 늘었음은 물론이고 차세대 인터페이스 도입은 지금보다 앞을 내다본 한 수로 점진적인 변화를 경험하는데 초점을 뒀다. 향후 차세대 그래픽카드와 SSD 등이 등장할 경우, 12세대 코어 프로세서는 이전보다 한 차원 다른 경험을 제공할 것으로 기대된다. 보안이나 기타 기능도 그에 맞는 플랫폼을 활용할 경우 이전 세대에 없는 완성도를 보여준다.
핵심은 이런 변화가 이전 세대 사용자의 업그레이드 욕구를 자극할 수 있는가 여부일 것이다. PC에 관심이 없거나 데스크톱 시스템을 쓰지 않을 경우라면 모르겠으나, 변화와 성능에 민감한 소비자는 12세대 코어 프로세서의 사양과 성능은 분명 매력적인 요소로 다가올 것이다. 4~5년 전 혹은 그 전후에 출시된 시스템을 보유한 소비자가 업그레이드를 고려하고 있다면 12세대 코어 프로세서 및 다양한 선택지의 메인보드가 판매되고 있는 지금이야말로 최적의 타이밍이 아닐까?
김현동
http://www.weeklypost.kr/news/articleView.html?idxno=3665
How a CPU Works
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