네할렘 마이크로아키텍처

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네할렘 마이크로아키텍처(Nehalem Microarchitecture)는 인텔의 코어 마이크로아키텍처를 잇는 9세대 x86/x64 마이크로아키텍처의 이름이다.^[1]

원래 네할렘이라는 이름은 넷버스트 마이크로아키텍처로 설계된 CPU의 코드명이였지만, 라인업상 앞에 있던 CPU의 코드명인 테자스가 취소되면서 같이 취소되었다. 후에는 마이크로아키텍처 이름으로 변경되며, 이 설계를 따른 CPU는 인텔 코어 i7 프로세서라는 이름으로 명명되어 데스크탑의 하이엔드급은 2008년 11월 18일에 출시되었으며, 퍼포먼스급과 메인스트림급 및 노트북은 2009년 하반기에 발매될 예정이다. 서버용으로는 2009년도 상반기에 출시될 예정이다. 네할렘 프로세서는 펜린과 같은 45nm 제조 공정기술을 사용한다. 제조 공정이 32나노로 개선된 후에는 6개의 코어가 들어간 CPU도 출시될 예정이다. 서버용으로는 8개의 코어가 들어간 옥타코어도 2009년 하반기에 출시될 예정이다.^[2] 인텔의 연구소가 위치한 오리건주에 있는 도시 이름인 네헤일럼시에서 따왔으며, 이 이름은 미국 원주민 부족의 이름이기도 하다.^[3]

네할렘 마이크로아키텍처의 내부 구조

네할렘 마이크로아키텍처는 이전의 코어 마이크로아키텍처보다 33% 가량 더 많은 Micro-ops를 실행할 수 있다.^[4]

[편집] 특징

[편집] 개요

DDR3 SDRAM을 사용하는 2~4채널 메모리 컨트롤러가 CPU 내에 존재하고, 이에 맞게 FSB를 대신할 퀵패스 인터커넥트라는 새로운 전송 프로토콜을 개발하여, 이 기술을 사용할 경우 기존의 코어 마이크로아키텍처와 비교해 메모리 읽기 속도의 경우에는 최대 약 4배의 속도를 낼 수 있게 된다.

기존 인텔의 쿼드코어의 경우에는 하나의 CPU에 두 개의 다이가 존재했지만, 네할렘의 경우에는 모놀리딕으로 설계되어 하나의 다이에 4개의 코어가 집적되게 된다. 또한 이전의 넷버스트 마이크로아키텍처에서 사용하던 쓰레드를 2배로 처리하는 하이퍼스레딩 기술이 네할렘에 다시 사용되어 4개의 코어가 하나의 CPU에 집적된 쿼드코어의 경우에는 운영체제 상에서는 옥타코어인 것처럼 최대 8개의 쓰레드를 동시에 처리할 수 있게 되어 멀티쓰레딩 환경에서 코어 마이크로아키텍처와 비교해 성능이 월등히 향상되었다.^[5]

특히 이 중 가장 성능향상을 주는 부분은 메모리 컨트롤러 내장과 퀵패스 인터커넥트 기술이다. 멀티 코어로 진입하면서 병목현상이 발생하는 주요 지점이었던 메모리 부분을 메모리 컨트롤러를 CPU 내에 내장하고 퀵패스 인터커넥트 기술로 통신을 하게 되어, 메모리 대역폭이 향상되어, 병목현상이 획기적으로 줄었다.

[편집] 기술

네할렘 마이크로아키텍처는 다양한 용도에 따라 자유롭게 제품을 만들 수 있도록 확장성이 뛰어나도록 설계가 되어, 인텔이 1995년에 선보인 펜티엄 프로에서의 변화만큼이나 의미가 있다.

네할렘의 제원 :

듀얼코어, 쿼드코어 또는 옥타코어로써, 모든 코어가 하나의 다이에 집적된 네이티브로 설계됨.^[6]
- 쿼드코어 기준 7억 3천 백만 개의 트랜지스터 집적
45 나노미터 공정기술로 시작하여 32 나노미터로 전환
CPU 내에 최대 쿼드채널의 DDR3 SDRAM을 지원하는 메모리 콘트롤러 내장
통합 GPU 아키텍처 (헤븐데일과 오번데일)^[7]
기존의 프론트 사이드 버스를 대체하는 퀵패스 인터커넥트 기술.
코어당 2개의 스레드 처리가 가능한 하이퍼스레딩 지원
인텔 스마트 캐시 기술
- 32 KB 독립 L1 명령어, 32 KB 독립 L1 데이터 캐시
- 256 KB의 독립 L2 캐시, 코어 마이크로아키텍처대비 추가되었음
- 8 MB 공유 L3 캐시
프로세서의 소비 전력이 TDP 이내일 때 코어의 동작 주파수를 증가시킴으로써 성능을 향상시키는 인텔 터보 부스트 기술(Intel Turbo Boost Technology)
콘로보다 33% 더 많은 micro-ops 실행^[4]
2차 분기 예측 및 2차 TLB(Translation Lookaside Buffer)^[4]
코어, L3캐시등 쉽게 추가 및 변경 가능하게 다양한 제품을 위한 모듈화 블럭 설계.

[편집] 성능 및 소비전력 향상

네할렘은 에너지 효율성을 극대화하면서 성능향상을 목표로 하고 있다. 네할렘은 :

동일한 소비전력에서 싱글 스레드 애플리케이션인 경우 1.1배에서 1.25배, 멀티스레드인 경우 1.2배에서 2배 이상의 성능 향상
30% 낮은 소비전력
펜린과 코어관점에서 비교했을 때 동일 클럭대비 15%-20% 성능 향상 제공

게인스타운은 제온 X5365 3.0GHz와 비교시 SPECint_rate2006에서 1.6배, SPECfp_rate_2006에서 2.4배의 높은 성능을 보인다고 PC Watch는 전한다.

[편집] 출시될 프로세서

출시될 프로세서로는 시장 목표를 서버용, 데스크탑용, 노트북 컴퓨터용 세 분류로 제품이 나뉘어 출시하게 된다.^[8] 4소켓 서버 CPU 코드 이름은 벡턴(Beckton)이며, 2 소켓용 서버 CPU는 게인스타운(Gainestown), 1 소켓용 서버 및 데스크탑 프로세서 코드 이름은 블룸필드(Bloomfield)이다. 시장 목표 분류에 따라 열설계전력, 퀵패스 대역폭, 메모리 컨트롤러 채널 개수, 코어 수, 공정 등의 차이가 있다.

익스트림급 모델에서는 더욱 높은 오버클럭 성능을 높이기 위해 클럭 배수의 최대값을 제한하는 배수 제한이 풀려 있다.

코드명	용도	공정	코어수 (쓰레드)	클럭	캐시	메모리 컨트롤러	버스 인터페이스	GPU 통합	열설계전력	소켓	출시일
웨스트메어^[9]	듀얼프로세서 서버	32 나노	6 (12)		256 KB L2/코어당 12 MB 공유 L3 캐시	쿼드채널의 DDR3 SDRAM 컨트롤러	4x 퀵패스	없음	비공개	LGA1366	2010년 상반기
	익스트림급					트리플채널의 DDR3 SDRAM 컨트롤러	2x 퀵패스
	퍼포먼스급
	메인스트림급
클락데일^[10]	메인스트림급				256 KB L2/코어당
클락데일^[10]	메인스트림급		2-4 (4-8)		256 KB L2/코어당
벡턴(네할렘-EX)	다중프로세서 서버	45 나노	8 (16)		256 KB L2/코어당 24 MB 공유 L3 캐시	쿼드채널의 DDR3 SDRAM 컨트롤러	4x 퀵패스		130 W^[11]	LGA1567	2009년 하반기
게인스타운	듀얼프로세서 서버		4 (8)		256 KB L2/코어당 8 MB 공유 L3 캐시	듀얼채널 또는 트리플채널의 DDR3 SDRAM 컨트롤러 800/1066/1333/1600 MHz^[12]	2x 퀵패스			LGA1366	2009년 1분기
블룸필드	익스트림급			3.2 GHz			1x 6.4 GT/s 퀵패스				2008년 11월^[13]
	퍼포먼스급			2.93 GHz			1x 4.8 GT/s 퀵패스
	메인스트림급			2.66 GHz			1x 4.8 GT/s 퀵패스
라인필드	퍼포먼스급					듀얼채널의 DDR3 SDRAM 컨트롤러 800/1066/1333 MHz^[14]	DMI x4/x2 PCI Express 2.0		95 W	LGA1160	2009년 3분기^[15]
라인필드	메인스트림급								95 W	LGA1160
클락스필드	익스트림급 노트북	32 나노^[16]							55 W	mPGA 989
클락스필드	퍼포먼스급 노트북	32 나노^[16]							45 W	mPGA 989
헤븐데일	메인스트림급	45 나노	2 (4)		256 KB L2/코어당 4 MB 공유 L3 캐시			있음	93 W^[17]	LGA1160	2010년 1분기^[18]
	메인스트림급								75 W
	밸류급 데스크탑								93 W^[19]
	밸류급 데스크탑								75 W
오번데일	퍼포먼스급 노트북	32 나노							45 W	mPGA 989
	메인스트림급 노트북								45 W
	저전력급 노트북								35 W

[편집] 같이 보기

[편집] 바깥 고리

(영어) 인텔의 네할렘 마이크로아키텍처 소개 웹페이지

[편집] 주석

[0] Intel Details Upcoming New Processor Generations

[1] TG Daily - Nehalem = i7: Intel unveils new Core processor brand

[2] 인텔, 중국 R&D 부문 확장에 더딘 행보 :: 네이버 뉴스

[anandtech-Nehalem_Larrabee-3] 가 ^나 ^다 Opening the Kimono: Intel Details Nehalem and Tempts with Larrabee.

[4] 케이벤치-하이퍼쓰레딩 인텔 네할렘으로 돌아온다

[tRF-5] IDF: Intel reveals eight-core PC processor.

[tech.co.uk-070919-6] Laird, Jeremy. IDF: Not all Intel Nehalem CPUs single-die. Tech.co.uk.

[7] 스마트 쇼핑저널 버즈

[8] ttp://pc.watch.impress.co.jp/docs/2008/0326/kaigai428.htm%26hl%3Den%26sa%3DG

[9] Intel Fanboy Blog: Server Roadmap: Sandy Bridge-EPは6 core/12 thread

[10] ttp://www.dailytech.com/article.aspx?ne Wsid=9417

[11] ttp://www.hkepc.com/?id=568&page=2#vie W

[12] ttp://www.digitimes.com/ne Ws/a20080724PD205.html

[13] ttp://www.dailytech.com/article.aspx?ne Wsid=11088

[14] Transition to Next-Generation Micro-Architecture on Desktops Will Take Longer for Intel – Rumours - X-bit labs

[15] Intel Calpella info leaked - The Inquirer

[16] Fudzilla - Havendale likely to have different IGP SKUs

[17] Intel Delays Introduction of Chips with Integrated Graphics Core – Slides - X-bit labs

[18] ttp://www.fudzilla.com/index.php?option=com_content&task=vie W&id=8799&Itemid=1

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