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코어 아키텍쳐의 신기술 5가지 II
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승인 2006.07.18  14:33:00
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전 장에서 살펴본  Intel Wide Dynamic Execution과 Intel Advanced Digital Media Boost가 CPU 내부의 명령 처리를 개선해 CPU의 성능을 높이는 기술이었다면, Intel Advanced Smart Cache 기술과 Intel Smart Memory Access 기술은 CPU 내부의 직접적인 명령 처리 이외의 기술이라 할 수 있다.

일반적으로 L2 캐쉬의 용량은 CPU의 성능에 직접적인 영향을 미친다. CPU는 계산기이고, 메모리와 하드디스크는 데이터를 저장하고 있는 저장창고이다. CPU가 계산명령을 받으면 데이터를 가져오기 위해 메모리나 하드디스크를 찾겠지만, 이보다 앞서 캐쉬 메모리에서 데이터를 찾는다. 먼저 L1 캐쉬에서 데이터를 찾고, 여기에 없으면 L2 캐쉬에서, 여기에도 없으면 메모리에서 찾게 되고, 이도 아니면 결국 가장 느린 하드디스크에서 데이터를 찾는다.

즉, L1 캐쉬와 L2 캐쉬는 메모리와 CPU 사이에 버퍼 역할을 하는 완충 장치라 할 수 있다. CPU의 속도에 비하면 현저히 느린 메모리나 하드디스크의 자료를 L1 캐쉬나 L2 캐쉬에 올려놓고 여기에서 먼저 처리하면 더욱 바른 연산이 가능한 원리이다.

Intel Advanced Smart Cache 기술은 듀얼 코어 CPU의 L2 캐쉬의 구분을 허물어 L2 캐쉬를 공유할 수 있게 하는 기술이다. 기존 아키텍쳐의 경우 L2 캐쉬의 공유가 불가능했다. 한쪽의 L2 캐쉬에 많은 부하가 걸릴 경우에도 다른 한쪽의 L2 캐쉬는 전혀 도움이 되지 않는다. 한쪽의 CPU가  다른 한쪽의 L2 캐쉬에 접근하는 것이 원천적으로 차단되어 있기 때문이다.

그러나 인텔은 코어 아키텍쳐에서 이 L2 캐쉬간의 장벽을 허물었다. 즉, 듀얼 코어 CPU가 각 코어마다 2MB의 캐쉬를 가지고 있더라도, 하나의 코어가 총 4MB의 캐쉬를 마음대로 이용할 수 있기 때문에 L2 캐쉬에 더 많은 데이터를 로드할 수 있게 되고 이로 인해 캐쉬에서 데이터를 가져오는 비율이 증가해 전체적인 속도가 향상된다.

▲ Intel Advanced Smart Cache 기술은 각 코어가 L2 캐쉬를 공유해 사용할 수 있다.

Intel Advanced Smart Cache와 관련해서는 다양한 이슈가 존재한다. L2 캐쉬를 공유해서 사용한다면, 듀얼 코어 CPU의 각 코어는 과연 얼마만큼의 데이터를 각각의 L2 캐쉬에 불러와야 하며 어떻게 콘트롤 되어야 하냐는 점이다. 아직 이에 대해 자세히 밝혀진바는 없지만, 향후 L2 캐쉬를 공유하면서 생기는 명령어의 복잡화도 충분히 생각해볼 수 있는 부분이다. 마치 다이렉트X 10이 지향하는 통합 쉐이더에서 각 쉐이더의 쓰임새를 관리하기 위해 많은 명령어 및 회로가 사용되는 것과 마찬가지이다.

향후 출시될 쿼드 코어(4개) 제품인 켄츠필드는 두개의 콘로 CPU가 모여 이루어진 CPU이다. 이 경우 켄츠필드의 경우 콘로 2개가 붙어있는 구조로 이루어지는데, 콘로 내에서는 L2 캐쉬가 공유되지만, 서로 다른 콘로끼리는 L2 캐쉬가 공유되지 않는다. 이에 대해 인텔의 개발자들은 켄츠필드 이후의 차기 쿼드 코어 제품에서도 콘로와 마찬가지로 4개의 L2 캐쉬가 모든 코어에 공유될 것임을 밝혔다.

Intel Smart Memory Access 기술은 메모리에서 데이터를 가져오는 시간을 최소화하여, 최대한 데이터를 빨리 가져올 수 있게 하고, 이와함께 데이터를 필요로하는 가장 가까운 위치에 저장하는 기술이다. 이 기술에는 메모리 명확화라고 명명된 중요한 기능이 있는데, 기존의 모든 저장 명령들이 실행되기 이전에 작동하려고 하는 명령어에 대비헤 데이터를 이론적으로 로딩할 수 있도록 내장형 지능을 실행 코어에 제공한다.

메모리 명확화와 함께 향상된 프리펫쳐도 이용된다. 프리펫쳐는 말 그대로 필요성이 제기되기 이전에 메모리에 담긴 데이터를 미리 읽어들이는 것이다. 이는 캐쉬와 메모리 사이에서 발생하는 로드 수를 증가시켜 메모리 대기 시간을 감소 시킨다.

▲ Intel Smart Memory Access 기술이 적용되면 명령2는 데이터B에 대한 결과물을 내지 않고 다시 대기하게 된다.

듀얼 코어 CPU의 경우 개별 실행 코어가 필요로 하는 곳에 데이터를 전달하기 위해 코어 아키텍쳐에서는 L1 캐쉬와 L2 캐쉬 각각 한개당 두개의 프리펫쳐를 사용한다. 이 프리펫쳐들은 패턴을 감지해 정해진 시간에 실행될 수 있도록 준비시키며, L2 캐쉬의 프리펫쳐는 추후 코어가 필요로 할 수 있는 데이터의 요구에 대비하기 위해 코어의 활동을 분석한다.

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