네할렘 (마이크로아키텍처)

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

네할렘 마아크로아키텍처 기반의 CPU는 데스크톱의 하이엔드급에서 인텔 코어 i7 프로세서라는 이름으로 2008년 11월 18일에 처음으로 출시되었고, 서버에서는 대한민국에서 2009년 3월 31일에 인텔 제온 5500 프로세서 계열이라는 이름으로 출시되었다.[2] 이후 데스크톱용 보급형 프로세서인 코어 i5, 코어 i3와 노트북용으로는 2009년 9월에 출시되었다.[3] 처음으로 네할렘 마이크로아키텍처 기반 제온프로세서를 사용한 컴퓨터는 애플 맥 프로 워크스테이션이였으며 2009년 3월3일에 발표되었다.[4] 대형 서버용 네할렘 마이크로아키텍처 기반의 제온 프로세서는 인텔 제온 7500 계열 프로세서의 이름으로 2010년 3월 31일에 출시되었다.[5]

네할렘 기반 프로세서는 펜린과 같은 45 nm 공정 기술을 사용한다. 인텔의 연구소가 위치한 미국의 오리건주에 있는 도시 이름인 네헤일럼시에서 따왔으며, 이 이름은 미국 원주민 부족의 이름이기도 하다.[6] 처음 이 프로젝트 이름은 넷버스트 마이크로아키텍처기반의 CPU의 개발 코드명이었지만 라인업상 앞에 있던 CPU의 코드명인 테자스가 취소되면서 같이 취소되었다가 후에는 전혀 다른 마이크로아키텍처 이름으로 다시 사용되었다.

네할렘 마이크로아키텍처의 내부 구조

네할렘 마이크로아키텍처는 이전의 전혀 새로운 마이크로아키텍처로 코어 마이크로아키텍처보다 33%가량 더 많은 Micro-ops를 실행할 수 있고 높은 클록과 더 높은 에너지 효율성을 제공한다.[7]

개요

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 스레드를 2배로 처리하는 하이퍼스레딩 기술이 네할렘에 다시 적용되어 4개의 코어가 하나의 CPU에 집적된 쿼드코어의 경우에는 운영체제 상에서는 옥타코어인 것처럼 최대 8개의 스레드를 동시에 처리할 수 있게 되어 멀티스레딩 환경에서 코어 마이크로아키텍처와 비교해 성능이 월등히 향상되었다.[8]

특히 가장 커다란 성능 향상에 기여를 하는 변화는 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 향상되고 병목 현상이 획기적으로 줄었다. DDR3 SDRAM을 사용하는 2~4채널 메모리 컨트롤러가 CPU 내에 집적되었으며, 이에 맞게 FSB를 대신할 퀵패스 인터커넥트라는 새로운 전송 프로토콜을 개발하여 사용하였다. 이러한 플랫폼 아키텍처의 혁신으로 기존 코어 마이크로아키텍처와 비교했을 때 메모리 읽기 속도의 경우에는 최대 약 4배의 속도 향상을 보여준다.

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 :

성능 및 소비전력 향상

네할렘은 에너지 효율성을 극대화하면서 성능 향상을 목표로 계발되었다. 펜린 대비 네할렘의 특징은 다음과 같다.

  • 동일한 소비전력에서 싱글 스레드 애플리케이션인 경우 1.1배에서 1.25배, 멀티 스레드 애플리케이션인 경우 1.2배에서 2배 이상의 성능 향상
  • 30% 낮은 소비전력으로 동일 성능 발휘
  • 코어만의 성능을 비교할 때 동일 클럭대비 15%-20% 성능 향상 제공
  • AnandTech에 의하면 “10% 소비전력 증가로 20–30% 전반적인 성능 향상이 예상”된다고 함.[10]

네할렘 마이크로아키텍처 기반 제온 프로세서는 인텔 제온 X5365 프로세서 3.0GHz와 비교시 SPECint_rate2006에서 1.6배, SPECfp_rate_2006에서 2.4배의 높은 성능을 보인다고 PC Watch는 전한다.[11] 7개의 새로운 SIMD 명령어가 추가된 SSE 4.2를 지원하는 첫 프로세서이다. SSE 4.2는 코어 2 계열부터 지원된다.

웨스트미어

웨스트미어(Westmere)는 네할렘의 후속 프로세서로서 공정 기술을 45 nm에서 32 nm로 축소시켰다. 그렇지만 동일한 네할렘 마이크로아키텍처를 사용한다. 첫 웨스트미어 기반 프로세서는 2010년 1월 7일에 출시된 코어 i3, 코어 i5와 듀얼코어 모바일 코어 i7 계열 프로세서이다.

웨스트미어의 기능과 향상된 것들은 다음과 같다.

  • 6 코어 프로세서[12]
  • 3배 이상의 AES(Advanced Encryption Standard) 암호화/복호화 성능을 제공하는 새로운 명령어 집합, AES-NI(Advanced Encryption Standard-New Instructions)[13]
    • 7개의 새로운 AES 명령어 집합(AES-NI)를 제공. AES알고리즘 처리에 사용됨. 이 명령어들은 프로세서가 하드웨어적으로 암호화의 수행을 가속하여 더 빠른 실행을 할 뿐만 아니라 소프트웨어적인 공격으로부터 보호를 하게 된다.
  • 노트북, 데스크톱용 프로세서는 그래픽 처리 엔진을 내장
  • 가상화 대기시간을 줄임으로써 가상화 성능 향상[14]
  • 새로운 가상화 기능: “VMX 비제한 모드 지원”. 이것은 16비트 게스트 OS가 실행되도록 허용(real mode and big real mode)
  • 1GiB 크기의 아주 커다란 페이지 지원

코드 이름

네할렘은 코어 마이크로아키텍처때와 같이 각 시장에 맞게 하나의 시장 세그먼트에 하나씩 총 네개의 각기 다른 프로세서 패키지가 있다. 8개 코어가 있는 하이엔드급의 프로세서는 MP 서버에만 있으며 나머지는 최소 두개의 다른 패키지가 있다.

엔터프라이즈 MP는 Expandable(EX)로, 또 Volume DP는 Efficient Performance (EP)로, Entry UP는 Entry(EN)로 불리게 된다.

모바일 데스크톱
UP 서버		 DP 서버 MP 서버
8-코어 45 nm
4-채널 		벡톤
80604
4-코어 45 nm
3-채널 		블룸필드
80601		 게인스타운
80602
4-코어 45 nm
2-채널, PCIe 		클락데일
80607		 린필드
80605		 제스퍼 포레스트
80612
듀얼 코어 45 nm
2-채널, PCIe, 그래픽 코어 		Auburndale
canceled		 Havendale
canceled
10-코어 32 nm
4-채널[15] 		웨스트미어-EX
80615
6-코어 32 nm
3-채널 		걸프타운
80613		 웨스트미어-EP
80614
듀얼 코어 32 nm
2-채널, PCIe, 그래픽 코어 		애런데일
80617		 클락데일
80616

데스크톱 및 서버 프로세서

  • 출시된 프로세서는 굵은 글씨로 표시되었음
  • 익스트림 프로세서는 클럭 배수 제한을 해제
  • 모든 프로세서는 133 MHz 기준 클럭을 사용

45 nm

  • 린필드 프로세서는 PCIe 1 x16 또는 2 x8 내장
  • 1 서버용 제온 프로세서 6500 계열은 2 소켓까지, 7500 계열은 최대 4-8 소켓까지 확장 가능함.[16]
코드명 시장 코어수 /
스레드수 		소켓 프로세서
브랜드 이름 		CPU
클럭 		터보 TDP 인터페이스 L3
캐시 		출시일 1000개당
가격
칩셋 메모리
벡톤1 MP 서버 /
DP 서버 		8 (16) LGA
1567 		제온[17] X7560 2.26 GHz 예 130 W 4× QPI 6.4 GT/s DDR3-800 /
1066
(최대 4 채널) 		24 MiB 2010-03-30[18] $3692
X7550 2.0 GHz 18 MiB $2837
X6550 $2461
L7555 1.86 GHz 95 W 4× QPI 5.86 GT/s 24 MiB $3157
6 (12) E7540 2.0 GHz 105 W 4× QPI 6.4 GT/s 18 MiB $1980
E6540 12 MiB $1712
E7530 1.86 GHz 4× QPI 5.86 GT/s $1391
L7545 18 MiB $2087
6 (6) X7542 2.66 GHz 130 W $1980
4 (8) E7520 1.86 GHz 아니요 105 W 4× QPI 4.8 GT/s $856
E6510 1.73 GHz 12 MiB $744
게인스타운 DP 서버[19] 4 (8) LGA
1366 		제온[20] W5590 3.33 GHz 예 130 W 2× QPI 6.4 GT/s 3× DDR3-13331 8 MiB 2009-08-09 $1600
W5580 3.2 GHz 2009-03-29[21] $1500
X5570 2.93 GHz 95 W $1286
X5560 2.8 GHz $1072
X5550 2.66 GHz $858
E5540 2.53 GHz 80 W 2× 5.86 GT/s 3× DDR3-10661 $744
E5530 2.4 GHz $530
E5520 2.26 GHz $373
L5530 2.4 GHz 60 W 2009-08-09 $744
L5520 2.26 GHz 2009-03-30 $530
L5518 2.13 GHz $
4 (4) E5507 2.26 GHz 아니요 80 W 2× 4.8 GT/s 3× DDR3-8001 4 MiB 2010-03-16 $266
E5506 2.13 GHz 2009-03-29 $266
L5506 2.13 GHz 60 W $423
E5504 2.0 GHz 80 W $224
2 (4) L5508 2.0 GHz 예 38 W 2× 5.86 GT/s 3× DDR3-1066 8 MiB $
2 (2) E5503 2.0 GHz 아니요 80 W 2× 4.8 GT/s 3× DDR3-800 4 MiB 2010-03-16 $224
E5502 1.86 GHz 2009-03-29 $188
블룸필드 UP 서버[22] 4 (8) 제온[23] W3580 3.33 GHz 예 130 W 1× QPI 6.4 GT/s 3× DDR3-1333 8 MiB 2009-08-09 $999
W3570 3.2 GHz 2009-03-29[23] $999
W3565 3.2 GHz 1× QPI 4.8 GT/s 3× DDR3-1066 2009-11-01 $562
W3550 3.06 GHz 2009-08-09 $562
W3540 2.93 GHz 2009-03-29[23] $562
W3530 2.8 GHz 2010-03-16 $294
W3520 2.66 GHz 2009-03-29[23] $284
2(2) W3505 2.53 GHz 아니요 4 MiB $
W3503 2.4 GHz $
린필드 4 (8) LGA
1156 		X3480 3.06 GHz 예 95 W DMI 2× DDR3-1333 8 MiB 2010-05-30 $612
X3470 2.93 GHz 2009-09-08 $589
X3460 2.8 GHz $316
X3450 2.66 GHz $241
X3440 2.53 GHz $215
L3426 1.86 GHz 45 W $284
4 (4) X3430 2.4 GHz 95 W $189
블룸필드 Enthusiast
데스크톱[24] 		4 (8) LGA
1366 		코어 i7
익스트림 		975[25] 3.33 GHz 예 130 W 1× QPI 6.4 GT/s 3× DDR3-1066 8 MiB 2009-05-31 $999
965 3.2 GHz 2008-11-17 $999
코어 i7 960[26] 3.2 GHz 1× QPI 4.8 GT/s 2009-10-20 $562
950[25] 3.06 GHz 2009-05-31 $562
940 2.93 GHz 2008-11-17 $562
930 2.8 GHz 2010-02-28 $294
920 2.66 GHz 2008-11-17 $284
린필드 퍼포먼스
데스크톱 		4 (8) LGA
1156 		880 3.06 GHz 예 95 W DMI 2× DDR3-1333 8 MiB 2010-05-30 $583
875K 2.93 GHz $342
870[27] 2009-09-08 $562
870S 2.66 GHz 82 W 2010-07-19 $351
860 2.8 GHz 95 W 2009-09-08 $284
860S 2.53 GHz 82 W 2010-01-07 $337
4 (4) 코어 i5 760 2.8 GHz 95 W 2010-07-17 $209
750[28] 2.66 GHz 95 W 2009-09-08 $196
750S 2.4 GHz 82 W 2010-01-07 $259
  • 벡톤(네할렘-EX)는 2011년 상반기에 32 nm로 발전될 예정이다. 코드명은 웨스트미어-EX이다. 클럭의 커다란 향상은 없을것으로 예상되나 코어 수, 캐시 용량이 증가하고 보안을 위한 기술들(AES-NI, TXT)이 지원될 예정이다. 에너지 효율성도 개선될 것으로 예상된다.

32 nm

코드명 시장 코어수 /
스레드수 		소켓 프로세서
브랜드 이름 		클럭 터보 TDP 인터페이스 L3
캐시 		출시일 1000개당
가격
코어 GPU 칩셋 메모리
웨스트미어-EX MP 서버 10 (20) LGA
1567 		제온 n/a n/a 2011-Q2
걸프타운 /
웨스트미어-EP
[29] 		DP 서버 6 (12) LGA
1366 		제온 X5690 3.46 GHz n/a 예 130 W 2× QPI 6.4 GT/s 3× DDR3-1333 12 MiB ?? ??
X5680 3.33 GHz 2010-03-16 $1663
X5670 2.93 GHz 95 W $1440
X5660 2.8 GHz $1219
X5650 2.66 GHz $996
E5645 2.4 GHz 80 W 2× QPI 5.86 GT/s $958
L5640 2.26 GHz 60 W $996
L5638 2.0 GHz $958
4 (8) X5677 3.46 GHz 130 W 2× QPI 6.4 GT/s $1663
X5667 3.06 GHz 95 W $1440
E5640 2.66 GHz 80 W 2× QPI 5.86 GT/s 3× DDR3-1066 $774
E5630 2.53 GHz $551
E5620 2.4 GHz $387
L5630 2.13 GHz 40 W $551
L5618 1.86 GHz $530
4 (4) L5609 1.86 GHz 아니요 2× QPI 4.8 GT/s $440
UP 서버 6 (12) 제온 W3680 3.33 GHz n/a 예 130 W 1× QPI 6.4 GT/s 3× DDR3-1333 12 MiB 2010-03-16[30] $999
W3670 3.20 GHz 1× QPI 4.8 GT/s 3× DDR3-1066 2010-08-29 $885
익스트림 /
퍼포먼스
데스크톱 		코어 i7
익스트림 		990X 3.46 GHz 1× QPI 6.4 GT/s 3× DDR3-1066 2011-Q1 $999
980X 3.33 GHz 2010-03-16
코어 i7 970 3.2 GHz 1× QPI 4.8 GT/s 2010-07-17 $885
클럭데일[31] UP 서버 2 (4) LGA
1156 		제온 L3406 2.26 GHz n/a 예 30 W DMI 2× DDR3-1066 4 MiB 2010-03-16 $189
L3403 2.0 GHz 2010-10 $
메인스트림 /
밸류
데스크톱 		코어 i5 680 3.6 GHz 733 MHz 73 W 2× DDR3-1333 2010-04-18 $294
670 3.46 GHz 2010-01-07 $284
661 3.33 GHz 900 MHz 87 W $196
660 733 MHz 73 W
650 3.2 GHz $176
코어 i3 560 3.33 GHz 아니요 2010-08-29 $138
550 3.20 GHz 2010-05-30 $138
540 3.06 GHz 2010-01-07 $133
530 2.93 GHz $113
2 (2) 펜티엄 G6950 2.8 GHz 533 MHz 2× DDR3-1066 3 MiB $87
셀러론 G1101 2.26 GHz 2 MiB OEM
  • 클럭데일 과 앨런데일은 32 nm 듀얼 코어 프로세서 Hillel 과 45 nm 통합그래픽 디바이스 Ironlake가 있으며 바꿀 수 있는 그래픽스를 지원함[32]

모바일 프로세서

  • 출시된 프로세서는 볼드체로 표시되었음.
  • 익스트림 프로세서는 클럭 배수 제한을 해제. CPU 열 설계 전력(TDP)값은 통합된 GPU 값 포함된
  • 모든 프로세서는 133 MHz 기준 클럭을 사용

45 nm 클럭필드

시장 소켓 프로세서
브랜드 이름 		Core
클럭 		터보 TDP L3
캐시 		출시일 1000개당
가격
익스트림 /
퍼포먼스
모바일 		µPGA
988 		코어 i7
익스트림 		940XM 2.13 GHz 예 55 W 8 MiB 2010-06-21 $1096
920XM 2.0 GHz 2009-09-23 $1054
코어 i7 840QM 1.86 GHz 45 W 2010-06-21 $568
820QM 1.73 GHz 2009-09-23 $546
740QM 6 MiB 2010-06-21 $378
720QM 1.6 GHz 2009-09-23 $364

32 nm 애런데일

  • 사용되는 소켓은 µPGA-988 또는 BGA-1288.
  • 지원되는 인터페이스:
시장 코어수 /
스레드수 		프로세서
브랜드 이름 		클럭 터보 TDP 메모리 L3
캐시 		출시일 1000개당
가격
Core GPU
메인스트림 /

밸류 모바일

2 (4) 코어 i7 640M 2.8 GHz 766 MHz 예 35 W 2× DDR3-1066 4 MiB 2010-09-26 $346
620M 2.66 GHz 2010-01-07 $332
610E 2.53 GHz OEM
660LM 2.26 GHz 566 MHz 25 W 2010-09-26 $346
640LM 2.13 GHz 2010-01-07 $332
620LM / 620LE 2.0 GHz $300
680UM 1.46 GHz 500 MHz 18 W 2× DDR3-800 2010-09-26 $317
660UM 1.33 GHz 2010-05-25 $289
640UM 1.2 GHz 2010-01-07 $305
620UM / 620UE 1.06 GHz $278
코어 i5 580M 2.66 GHz 766 MHz 35 W 2× DDR3-1066 3 MiB 2010-09-26 $266
560M 2.66 GHz $260
540M 2.53 GHz 2010-01-07 $257
520M / 520E 2.4 GHz $225
560UM 1.33 GHz 500 MHz 18 W 2× DDR3-800 2010-09-26 $250
540UM 1.2 GHz 2010-05-25 $250
520UM 1.06 GHz 2010-01-07 $241
460M 2.53 GHz 766 MHz 35 W 2× DDR3-1066 2010-09-26 OEM
450M 2.4 GHz 2010-06-26
430M 2.26 GHz 2010-01-07
470UM 1.33 GHz 500 MHz 18 W 2× DDR3-800 2010-10-01
430UM 1.2 GHz 2010-05-25
코어 i3 380M 2.54 GHz 667 MHz 아니요 35 W 2× DDR3-1066 2010-09-26
370M 2.4 GHz 2010-06-20
350M 2.26 GHz 2010-01-07
330M / 330E 2.13 GHz
380UM 1.33 GHz 500 MHz 18 W 2× DDR3-800 2010-10-01
330UM 1.2 GHz 2010-05-25
2 (2) 펜티엄 P6200 2.13 GHz 667 MHz 35 W 2× DDR3-1066 2010-09-26
P6100 2.00 GHz
P6000 1.86 GHz 2010-06-20
U5400 1.20 GHz 500 MHz 18 W 2× DDR3-800 2010-05-25
셀러론 P4600 2.00 GHz 667 MHz 35 W 2× DDR3-1066 2 MiB 2010-09-26 $86
P4500 / P4505 1.86 GHz 2010-03-28 $86 / OEM
U3400 / U3405 1.06 GHz 500 MHz 18 W 2× DDR3-800 / 1066 2010-05-25 $134 / OEM
  • 클럭데일 과 앨런데일은 32 nm 듀얼 코어 프로세서 Hillel 과 45 nm 통합그래픽 디바이스 Ironlake가 있으며 바꿀 수 있는 그래픽스를 지원함[32]

출시될 프로세서

네할렘과 웨스트미어의 후속 마이크로아키텍처는 샌디 브리지 마이크로아키텍처이다.

넷버스트에서 해스웰까지 인텔 CPU 코어 로드맵

같이 보기

각주

  1. ↑ Intel Details Upcoming New Processor Generations
  2. ↑ [1][깨진 링크(과거 내용 찾기)]
  3. ↑ [2][깨진 링크(과거 내용 찾기)]
  4. ↑ Crothers, Brooke (2009년 3월 3일). “Apple beats Intel to Nehalem-EP chip launch”. [깨진 링크(과거 내용 찾기)]
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