하드웨어 자료실 - 중앙처리장치 CPU

7-1-02. 중앙처리장치 - CPU

C P U

CPU의 계보

CPU(Central Processing Unit : 중앙처리장치)는 사람으로 치면 두뇌에 해당하는 가장 중요한 구성 요소이다.
데이터와 명령어를 처리하는 CPU의 속도는 클럭(단위 MHz)으로 평가하는데 클럭은 초당 반복되는 주파수를 의미하며 데이터 처리를 위한 신호로 사용된다. 하나의 클럭에 처리할 수 있는 명 령어의 수가 많을수록, 또 작동하는 클럭 주파수가 높을수록 CPU의 성능은 좋다고 할 수 있다.

CPU는 메인보드에 장착하고 시스템버스(SYSTEM BUS)라는 전송 통로를 통해서 메모리나 주변장 치와 데이터를 끊임없이 주고 받는다. 아무리 CPU의 처리속도가 빠르다고 해도 주변 장치로부터 다음 데이터를 받아들이는 속도가 늦고 처리한 결과를 전송하는데 병목이 생긴다면 CPU만의 빠른 속도는 별 의미가 없다.
그렇기 때문에 CPU계보를 살펴보면서 시스템 버스의 속도도 함께 주목할 필요가 있다. 사실 CPU의 발전과 함께 시스템버스의 속도도 끊임없이 개선되어 왔다.
개인용 PC CPU분야의 왕좌를 차지하고 있는 것은 단연 인텔이다.
XT에서 사용된 8086이후 자신의 입지를 굳건히 지키고 있는 인텔은 시장을 선도적으로 이끌어가고 있으며 기술 개발을 주도하고 있는 관련업체의 리더격이다.
여기에 클럭 스피드가 빠른 사이릭스와 3DNow기술을 보유하고 있는 AMD등 호환칩 제조사들이 가격대비성능이 좋은 CPU를 줄곧 발표하면서 거센 추격을 하고 있고, 최근에는 IDT가 형판(Die)크기와 전력 소비량이 적은 CPU를 소개, 동시장에 도전장을 내밀었다.
MMX CPU의 단종을 눈앞에 둔 만큼 4세대(486급)까지는 계보에 족적을 남기는 정도로 넘어가기로 하고, 이곳 CPU계보 찾기에서는 5세대(펜티엄, K6, 6x68등)이상의 CPU들을 중점적으로 소개하겠다.

인텔

펜티엄(P54C)

인텔은 286, 386, 486시절부터 통일성을 가졌던 칩 표시 방식을 586에 이르러 '펜티엄'이라고 바꾸 었다. 이는 이전 세대에서 호환칩 제조사들의 추격에 놀라 확실한 차별화를 꾀한 것으로 풀이되며, 결국 인텔의 전략은 주효했다. 펜티엄은 슈퍼스칼라(Super scalar:한 클럭 동안에 한 개 이상의 명 령어 처리를 할 수 있도록 하는 것)와 시스템 버스 스피드를 향상(33MHz에서 60, 66MHz)하는 것을 주무기로 시장에 도전했다.
또한 동적분기 예측(Dynamic Branch Prediction)등의 병렬처리기술과 뛰어난 소수점 연산, 플러 그 앤 플레이를 지원하는 시스템 관리기능, 파이프라인, 내부캐시를 이용한 명령어처리 등으로 이전 486세대의 CPU와는 구별되는 성능을 보여주었다.

펜티엄프로

펜티엄 프로는 32비트를 위해 최적화된 칩으로 NT나 유닉스등의 운영체제에서 최적의 성능을 발휘 하며 4개까지의 CPU를 이용한 멀티프로세서 시스템을 구축할 수 있어 서버, 워크스테이션등에 적합 하다. 소켓 8을 사용하여 별도의 메인보드를 필요로 하며 칩 내부로 들어온 L2캐시로 인해 빠른 속도 를 보인다.

펜티엄 MMX(P55C)

펜티엄에 57개의 새로운 명령어(Instruction)를 비롯해 데이터타입, 64비트 레지스터 등 새로운 명령 어 셋을 갖추고 있다. 추가된 명령어들은 멀티미디어 프로그램을 처리하기 위한 것으로 MMX기술은 다른 호환칩 제조사들이 모두 적용하는 바람에 또다른 표준으로 자리 잡았다.
L1캐시의 크기가 16KB에서 2배로 늘어난 32KB가 되었으며, 이는 CPU의 처리속도가 20%이상 향상 되는 효과를 가져왔다. 또한 코어에 사용하는 전압(2.8V)과 I/O에 사용되는 전압(3.3V)을 달리하는 이중 전압(Dual Voltage)기술로 열 제너레이터 없이도 발열량을 줄일 수 있었다.

펜티엄 II

펜티엄 II의 특징은 생김새다. 이전까지의 CPU화는 달리 핀이 없으며 S.E.C(Single Edge Contact) 라는 카트리지 형태를 띄고 있다. 소켓 7을 사용하지 않고 슬롯 1이라는 커넥터로 메인보드에 장작한 다. MMX기술, 512K의 내부 L2캐시, 캐시버스와 시스템버스를 분리하는 D.I.B(Dual Independent Bus)구조로 버스의 병목 현상을 없애 속도를 빠르게 했다. 펜티엄 II는 자체 내에서 또 다시 여러가 지의 변화 발전 단계를 가진다.

셀러론(Celeron)

펜티엄 II에서 512KB의 L2캐시를 빼고 저가형으로 만든 것이 새로운 CPU이다. 이는 최근 인텔이 저가, 중가, 고가의 PC분할 정책에 따라 1,000달러 이하의 저가 PC에 사용되는 제품이다. 펜티엄 II와 같이 슬롯1을 사용하여 추후 슬롯 1방식의 CPU로의 업그레이드를 용이하게 했다. 최근 인텔의 보도 에 의하면 소켓 7에 장착할 수 있는 셀러론 프로세서도 선보일 것이라고 한다.

AMD

K5

AMD는 286,386,486호환 CPU를 생산해 급성장한 회사로, 펜티엄 호환칩 K5의 발표는 M1보다 앞서 업계 최초였다. 그러나 실제 개발이 완료되었을 때 예상했던 것보다 성능이 떨어져 발표를 늦추었며, 나중에 발표된 K5역시 자체 PR(Performance Rating) 인텔의 펜티엄보다 뛰어나지 못했으며 FPU를 이용한 3D 프로세싱과 같은 영역에 있어서는 사이릭스 6x86보다 뒤졌다.

K6

0.25m공정에서 MMX를 지원하는 K6는 K5의 후속 모델로 1997년 4/4분기부터 발표되었다. K5에 비 해 MMX 기술과 내장 캐시, 병렬적으로 처리할 수 있는 명령어가 추가되었다. AMD K6는 발표 당시, 일반 프로그램에서 동급의 펜티엄 MMX와 비교할 때 우수한 성능을 발휘하며 펜티엄-II 급의 CPU와 비교해도 성능차가 별로 없다고 밝혔다. 하지만 실제 테스트에서는 대부분의 호환칩이 그렇듯이 부 동 소수점 연산 능력이 동급의 인텔 펜티엄 MMX보다 다소 낮은 것으로 나타냈다. 하지만 펜티엄이 사용하는 소켓 7에서 동작하고 펜티엄보다 가격이 저렴하여 OEM용으로 많이 채용되기 시작했다. AMD는 K6부터 P-Rating을 그만두고 실제 외부 클럭 속도로 제품의 성능을 나타내기 시작했다.

K6-2

개발 당시에는 AMD K6 3D라고 불렸던 K6-2는 소켓 7에서 동작하며 AGP, 100MHz버스 스피드 등 펜티엄-II CPU가 지원하는 특징을 동일하게 지원한다. '3DNow!'라는 발전된 MMX명령어 군을 내장 하여 부동 소수점 연산이 많은 3D 그래픽 처리가 강하다. 마이크로 소프트사는 다이렉트 X의 차기 버전(6.0)에 3DNow!를 포함할 계획이라고 밝힌 바 있어 호환성 문제도 그리 걱정할 필요가 없을 것 같다.

IDT

C6

IDT(Integrated Device Technology)가 내놓은 첫번째 칩인 C6는 0.35m공정으로 생산되며 540만개 의 트랜지스터가 집적되어 있다. 형판 사이즈가 작아 한 장의 실리콘웨이퍼를 가지고 더 많은 수의 프로세서를 생산할 수 있다. 게다가 전력 소모도 적어 IDT는 모바일용 프로세서 생산에도 뛰어들 계 획을 가지고 있다. C6는 486처럼 슈퍼스케일러 기능이 없다. 하지만 펜티엄 버스를 사용할 수 있고 캐시를 내장하고 있다. C6의 경우는 초기 모델인 탓인지 성능면에서는 그리 주목받지 못했고 가능성 만 확인하는 수준이었다.

C6+(윈칩2)

C6의 부동 소수점 연산 기능을 강화하고 MMX 명령을 두 개씩 집어넣어 MMX처리 속도를 빠르게 할 수 있도록 했다. AMD의 3D명령을 라이선스 받아 사용한 것으로 알려지고 있다.

사이릭스

6X86(M1)

6x86은 펜티엄과 호환되는 사이릭스의 CPU이다. 소켓7에 장착되며 펜티엄 핀 호환이 완벽하기 때문 에 대부분의 메인보드에서 무리없이 사용할 수 있다. 16KB의 L1 캐시를 가지고 있으며 마이크로소프 트로부터 윈95 인증을 받아 호환성도 문제가 없다. 일반적인 프로그램에서 6x86은 같은 클럭의 인텔 펜티엄과 비교할 때 빠른 속도를 보이는등 정수 연산에서는 우수한 성능을 보인다. 하지만 부동 소수 점 연산 속도가 떨어진다.
한편 6x86(L)로 이름 붙여진 것이 있다. 이는 기본적으로 6x86과 같은데, L이 의미하는 것은 저전압 소비로 코어와 I/O에 사용되는 전압이 각각 다르다. 즉, 코어는 2.8V, I/O는 3.3V의 전압을 사용한다.

미디어 GX

미디어 GX의 핵심은 VSA(Virture System Architecture)로 가상 하드웨어를 사용할 수 있다. 미디어 GX는 CX5510 메인보드 칩셋과 함께 사용되며, CX5510칩은 미디어GX의 연산을 바탕으로 각 가상 하드웨어의 I/O 설정 및 제어를 맡는다. 또한 메모리 컨트롤러, 그래픽, 오디오 기능을 CPU에 내장하 고 있다. 통합형 CPU라 볼 수 있는 미디어GX는 저가형 시스템에 적합하며 미디어GX로 꾸민 시스템 에는 그래픽카드나 모뎀, 사운드카드를 찾아볼 수 없다.

6X86MX(MII)

6x86MX는 MMX를 지원하는 모델이다. 정수연산 등에서는 동급의 인텔 MMX나 펜티엄-II CPU와 비교해 손색없는 성능을 발휘한다. 하지만 여전히 부동 소수점 연산에서는 취약한 모습을 보여 퀘이크와 같은 3D 게임등에 있어서는 인텔 CPU에 미치지 못하는 처리 능력을 보인다. MMX와 펜티엄-II의 중간 정도의 성능이다. 6x86MX는 64KB의 L1 캐시를 장착했다.

※ 본 내용은 윤종훈님 홈페이지(http://www21click.wo.to/)자료를 재편집한 것임니다.

7-2-02. 네트워크 등록정보 설정 끝.

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