인텔 하스웰이란

안녕하세요. 매일 IT, 밀릿입니다. 인텔 CPU 제품 라인 중 코어 i 시리즈에는 세대 별로 코드명이 할당되어 있는데요. 이 코드명은 마이크로아키텍처의 이름과는 별개로 CPU 제품의 세대를 나타내는 역할을 합니다. 하지만 새로운 마이크로아키텍처를 처음 사용한 신제품의 경우 아키텍처와 동일한 명칭으로 불리게 되는데요. 가장 최근의 코어 i 시리즈 10세대 제품군인 아이스 레이크가 그러했고, 이전의 스카이레이크 마이크로아키텍처가 처음 출시했을 때도 아이스 레이크라는 이름의 코어 i 시리즈 6세대 제품군이 출시했던 이력이 있습니다. 오늘은 스카이레이크 이전의 마이크로아키텍처인 '하스웰 마이크로아키텍처'와 이를 기반으로 출시된 4세대의 하스웰 코어 i 시리즈 CPU, 그리고 그다음 최적화 모델인 '하스웰 리프레시' 제품까지 알아보도록 하겠습니다.

 

 

인텔 하스웰 마이크로아키텍처는 스카이레이크 아키텍처의 이전 버전이자 샌디브릿지 마이크로아키텍처의 후속 버전입니다. 2012년 처음 공개되었고, 22 nm 공정을 기반으로 출시된 '톡' 모델 최적화 버전인 4세대 하스웰은 2013년 정식으로 출시되었습니다. 이전 세대의 아키텍처인 샌디브리지 아키텍처의 마지막 모델인 아이비브릿지에 비해 22nm 공정에 최적화되었기 때문에 CPU 자체의 성능이 10% 이상 향상되었고, 내부 GPU 성능도 2배 향상된 것으로 발표되었습니다. (출처: 위키백과)

하스웰과 하스웰 리프레시 제품에 대해 살펴보기 위해 나무위키에 관련 내용을 검색하였습니다. 전작에 비해 업그레이드된 특성을 간략히 살펴보면, 우선 하드웨어 Transaction Memory를 지원하는 TSX opcode가 추가되었다고 합니다. 이 트랜 잭 셔널 메모리란 데이터의 불러오기와 저장하기 명령의 집합이 원자적 방법으로 실행할 수 있게 함으로써 병행성 프로그래밍을 단순하게 하는 방식이라고 합니다. (출처: 위키백과) 아직도 뭔가 이해가 가지 않습니다. 여기서 말하는 원자적 방법이란 원자의 성질, 즉 어떤 것이 더 이상 쪼개질 수 없는 최소의 단위라는 것입니다. 컴퓨터 프로그래밍에서 말하는 원자적 방법은 '어떠한 작업이 실행될 때 언제나 완전하게 진행되어 종료되거나, 그럴 수 없는 경우에는 실행을 아예 하지 않는 경우'를 뜻한다고 합니다. 즉 프로그래밍에서 '쪼개짐'의 의미는 어떠한 작업이 완결성을 갖지 못하고 중단되는 것을 말한다고 이해할 수 있습니다.

그렇다면 '병행성 프로그래밍'이란 무엇을 의미하는지 알아보도록 하겠습니다. 컨커런트 컴퓨팅이라고도 불리는 이 용어는 여러 개의 계산들을 연속적으로 진행하는 것이 아니라 동시에, 병행하여 처리하는 방식을 뜻한다고 합니다. (출처: 위키백과) 이 내용을 기반으로 위의 트랜 잭 셔널 메모리에 대한 설명을 다시 한번 이해해보자면, 데이터의 불러오기와 저장하기 명령의 집합을 원자적 방법으로 실행되도록, 즉 한번 실행된다면 반드시 완료가 되며, 완료가 되지 않을 것이라면 실행하지 않음으로써 작업 중단에 따른 추가적인 데이터 처리가 필요하지 않도록 작업의 변수를 줄이는 작업을 함으로써 동시에 여러 개의 작업을 진행할 때 그 논리적 과정을 단순하게 만드는 것으로 이해할 수 있겠습니다.

그렇다면 TSX opcode란 무슨 뜻인지 살펴보겠습니다. TSX란 번역하자면 트랜잭션 동기화 확장으로, 병렬 컴퓨팅 환경에서 메모리를 효율적으로 활용함으로써 복수의 코어의 데이터 처리 효율을 높여 멀티 스레드 프로그램에 도움을 주는 기술적 용어입니다. 즉 트랜잭셔널 메모리를 지원하는 TSX 기술을 통해 데이터 처리의 병렬 작업 효율을 전반적으로 향상하는 기능이 하스웰 아키텍처에 추가되었다는 것으로 볼 수 있습니다.

 

두 번째 특징은 CPU 다이에 전압 레귤레이터가 추가되어 아이스브릿지에 비해 대기 모드의 전력 소모가 절감되었다는 점입니다. 전압 레귤레이터는 말 그대로 전압 조정 장치로, CPU 다이 자체에 조정 장치가 추가되었다는 것은 그만큼 CPU 잉여 전력을 줄여 전체적인 전력 소비 효율을 증가시키는 효과를 가져오는 것으로 이해가 됩니다. 

세 번째 특징은 링버스가 CPU와 완전 분리되어 개별적으로 작동하기 때문에 대기 모드에서 병목현상이 완화되었다는 것입니다. (출처: 나무 위키) 여기서 말하는 링버스란 CPU에 탑재된 복수의 코어 간의 통신이 복잡해지는 것을 막기 위해 코어 간 직접 연결이 아닌 링 형태로 전체 코어가 원형으로 이어지는 형태의 통신 구조를 갖는 것을 말합니다. 하지만 링버스 구조는 개별 코어 간 통신을 위해 모든 코어를 거쳐야 하는 구조적 문제점이 있고, 이 때문에 코어의 수가 많을수록 레이턴시의 저하가 발생합니다. 링버스가 CPU와 분리되어 작동한다는 말은 링버스 구조로 코어의 위치와 캐시 메모리의 위치에 따른 유불리 현상의 발생을 막기 위해 어떠한 조치가 취해졌다는 정도로 이해할 수 있을 것 같습니다.

 

그 외에도 이전 세대에 비해 내장 그래픽의 성능이 강화되었고, 고화질 동영상 재생의 지원, 썬더볼트 포트 지원, 오버 클럭이 가능한 K 버전의 사용자 커스텀 기능의 추가 등이 주요 골자입니다. 2020년 현재 어찌보면 당연한 내용일 수도 있는 부분들이지만 7년 전만 하더라도 이러한 기능들이 충분히 보급되기 전이므로 새로운 CPU 버전을 기다린 이들에게는 기대감을 안겨주었을 것으로 생각됩니다. CPU에 추가된 모든 기능들을 제 짧은 지식으로 이해하는 것은 어려웠지만 이러한 변화의 과정을 살펴보면서 현재 보급된 기술들이 당연하지 않았던 시절을 돌아볼 수 있는 것 같습니다. 다음번에는 이번 포스팅에 이어 하스웰 아키텍처의 두 번째 제품군인 하스웰 리프레시와 데빌스 캐년은 어떤 특징이 있는지 살펴보도록 하겠습니다.