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컴퓨터 / 하드웨어 : 컴퓨터와 하드웨어, 주변기기에 관련된 이야기, 소식, 테스트, 정보를 올리는 게시판입니다.

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참고/링크 https://pc.watch.impress.co.jp/docs/news/1344892.html

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인텔 알더레이크는 고성능/고효율의 2가지 CPU 코어가 있으며, 상황에 따라 운영체제/애플리케이션에서 이를 전환해 사용합니다. 고효율 코어는 그레이스몬트, 고성능 코어는 골든 코브입니다. 

 

 

스카이레이크보다 40% 더 성능이 높은 그레이스몬트

 

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그레이스몬트는 인텔의 '몬트' 시리즈 저전력 코어에 속합니다. 원래 몬트 시리즈는 아톰 시리즈 프로세서에서 사용했지요. 하지만 2020년에 출시한 하이브리드 프로세서인 레이크필드부터 코어 계열 고성능 코어와 트레몬트 고효율 코어 4개를 함께 사용했습니다. 레이크필드는 고성능과 고효율 코어를 상황에 따라 전환하는 인텔의 첫번째 하이브리드 프로세서입니다. 

 

이번에 나온 그레이스몬트도 그런 식으로 사용하는 고효율 코어 아키텍처입니다. 고성능 코어인 알더레이크와 함께 사용하지요. 인텔 역사상 가장 효율적인 x86 프로세서로, 여러 개선을 통해 전력 사용량을 최소화하면서 고성능을 실현한 CPU 코어라는 게 인텔의 설명입니다. 간단히 말해서 더 높은 효율로 내부 명령을 인코딩하고, 이를 병렬 처리하는 실행 엔진을 통해 실제 실행 과정에서 걸리는 전력을 최대한 줄여줍니다. 구체적으로는 다음과 같은 특징이 있습니다. 

 

 

강화된 프론트 엔드

 

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5천개의 엔트리 분기 타겟 캐시를 도입해 더 정확한 분기 예측을 실행. 트레몬트는 천개였습니다. 

L1 데이터 캐시가 32KB에서 64KB로 증가

인텔 최초의 온 디멘드 명령어 길이를 도입. 디코더에서 L1 명령 캐시와 디코딩된 명령어를 생성 가능

클럭 사이클 당 최대 6명령을 디코딩하는 아웃 오브 오더 디코더

 

 

병렬성을 높인 벡엔드

 

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5와이드 할당, 8와이드 리타이어, 256 엔트리 아웃 오브 오더 윈도우, 17개의 실행 포트

 

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실행 엔진은 4개의 정수 ALU, 2개의 로드 AGU와 스토어 AGU, 2개의 정수 스토어 데이터, 2개의 FP/Vec 스택, 2개의 점프 포트 2개의 FP Vec 스토어 데이터 등을 구현

 

 

향상된 캐시/메모리 

 

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32KB 데이터 캐시, 4개의 AGU, 최대 2MB의 L2 캐시(4개의 CPU 코어가 공유, 1사이클당 64바이트)

 

 

새로운 명령어 세트

 

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인텔 CET (Control-flow Enforcement Technology)
인텔 VT-rp (Intel Virtulization Technology Redirect Protection) 
AVX (하스웰과 같은 256비트 AVX)

 

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이런 설계를 통해 그레이스몬트는 소비 전력에 영향을 주는 전압을 대폭 낮췄으며, 2016년의 스카이레이크와 비교하면 소비 전력이 같을 때 40%의 성능 향상, 같은 성능이면 소비 전력이 40% 줄어들었다고 합니다. 

 

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4코어 그레이스몬트를 2코어 스카이레이크와 비교하면 그 차이가 80%로 늘어납니다. 2코어 스카이레이크는 2016년에 판매된 슬림 노트북의 코어 i7 프로세서를 가리킵니다. 

 

 

11세대 코어 프로세서보다 19% 향상된 골든 코브

 

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고성능 코어인 골든 코브는 2019년에 인텔이 출시한 아이스레이크 기반 10세대 코어 프로세서, 서니 코브의 후속작입니다. 2020년에 출시한 타이거레이크 기반 11세대 코어 프로세서는 윌로우 코브를 사용했고, 이번에는 그 세번째 코브 시리즈인 골든 코브를 도입합니다. 

 

골든 코브는 낮은 레이턴시를 통해 높은 싱글 스레드 성능을 실현하는데 초점을 맞췄습니다. 내부 구조도 그런 목표를 실현하기 위해 설계됐습니다. 구체적으로는 디코더와 캐시를 크게 수정했습니다.

 

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윌로우 코브의 데이터 길이는 16B였지만 골든 코브는 32B가 됐습니다. 디코더 수도 4개에서 6개, 1클럭 당 마이크로 Ops 캐시에서 읽어오는 마이크로 Ops는 6개에서 8개, 마이크로 Ops 캐시도 2.25KB에서 4K로 늘었습니다.

 

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아웃 오브 오더 엔징도 강화됐습니다. 윌로우 코브까지 5할당 10 실행 포트에서 6할당 12 실행 포트로, 레지스터 파일의 리 오더 버퍼도 512개로 늘었습니다. 

 

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5번째 ALU 실행 포트가 추가됐습니다. 

 

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벡터 엔진에서는 FADD 2유닛이 더해졌습니다. FMA에서 FP16 데이터를 지원해, AVX512 명령 실행 시 FP16을 더 효율적으로 연산합니다.

 

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캐시도 강화됐습니다. 데이터 로딩은 2포트에서 3포트로, 3x256비트나 2x512비트 로드가 가능한 것 외에 로드 버퍼, 스토어 버퍼가 향상돼 메모리에서 불러올 때 병렬 처리가 가능해졌습니다. 데이터 TLB도 64에서 96으로 늘었습니다.

 

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캐시 계층 자체는 윌로우 코브와 같으며 L1과 L2 캐시는 그대로입니다. 하지만 골든 코브의 서버 버전인 사파이어 라피드에서는 2MB L2 캐시를 도입합니다.

 

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AMX (Advanced Matrix Extensions)를 지원하는 확장 명령 세트와 AMX 연산 유닛이 추가됐습니다. AMX는 AI를 효율적으로 실행하는 명령 세트로 INT8은 2000, Bfloat16은 1000개의 처리를 1클럭 사이클만에 처리합니다. 다만 AMX는 서버용 제품에서만 지원합니다.

 

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이런 개량으로 골든 코브를 도입한 알더레이크 데스크탑 프로세서는 11세대 데스크탑 프로세서인 로켓레이크와 비교해서 같은 클럭에서 19%의 성능 향상을 가져옵니다.



  • ?
    오꾸리 2021.08.20 00:03
    프론트엔드의 디코더가 5개에서 6개로 늘어나는군요.
  • profile
    Moria 2021.08.20 00:29
    분기예측유닛을 진짜 많이늘렸네요. 멜트다운과 스펙터로 인해 분기예측유닛의 효율성이 많이 줄어들었는데, 그걸 숫자로 커버하려는 모양입니다.

    전체적으로 5레인에서 6레인으로 확장되기도 했고, 빅코어와 스몰코어로 나뉘면서 각각의 목적에 최적화된 설계로 나아가는군요. 인텔도 변화의 분기점에 선듯...
  • profile
    Lave 2021.08.20 00:31
    재밌군요. 다음 교체시기에는 인텔도 고려해볼만하겠어요.
    역시 경쟁 시장이 형성되니 기술이 발전하는군요. 경쟁은 언제나 좋습니다.
  • ?
    NPU 2021.08.20 00:59
    진짜 으마으마한 업그레이드입니다
  • profile
    슬렌네터      Human is just the biological boot loader for A.I. 2021.08.20 01:21
    진작에 이런 제품이 나왔어야 했는데 말이죠
  • ?
    webos115 2021.08.20 02:50
    스몰코어가 5와이더가니 빅코어도 6와이더 가는군요
    개인적으로는 그레이스몬트가 사기인듯요. 공정빨이지만 슼레보다 40프로 효율이 좋다니...
  • profile
    GENESIS      쪼렙이에요 2021.08.20 05:43
    알더레이크로 넘어가야겠군요 DDR3에서 5로 한번에 점프해봅니다
  • profile
    白夜2ndT      원래 암드빠의 길은 외롭고 힘든거에요! 0ㅅ0)-3 / Twitter @2ndTurning 2021.08.20 07:23
    이번엔 인텔이 앞장설 차례가 온걸까요?
  • profile
    ForGoTTen      결제중.... 2021.08.20 12:54
    그래프만 보면... 그레이스몬트의 스윗스팟이 막 끝날 무렵 비교했을 때 40%향상.... 이고, 최대성능은 10%정도 더 높군요. 이러나 저러나.... 잘 나온거 같아서 엘더레이크보다 크레이트몬트만 4개 들어간 아톰 라인업이 기대됩니다.
  • profile
    큐비트      the last resort 2021.08.20 13:12
    명령어 차등을 너무 주진 않았으면 좋겠네요. 아직까진 크게 사용하진 않지만 avx도 시퓨마다 버전이 다 달라서 호환성에 애먹는다고 들었는데...
  • ?
    diediealld 2021.08.20 15:12
    사실 코브보다 몬트가 더 신기한게, 명령어 캐시도 더 크고 디코더 넓이는 동일하며, 백엔드 포트 개수도 더 큽니다. 발표를 들어보면 백엔드가 대부분 클럭 게이팅 되어 있는 상태라고 하는데, 느낌상 연산포트를 늘리고 게이팅을 풀면 자동으로 코브들을 작살내는 구조가 될 듯 합니다.
    Zen 3나왔을때도 서니코브랑 비교해보면 서니코브다 더 돼지같이 백엔드가 큰 코어였는데, 실상 코브가 실패한 설계의 결과물들이 아닌지..
  • ?
    RuBisCO 2021.08.21 22:03
    저게 엄밀히 말하면 실제 활용되는 디코더는 반쪽입니다. 통상의 단일 명령 스트림을 처리하는 상황에서 쓸 수 있는건 한쪽 절반이고, 나머지 한쪽은 같은 명령 스트림의 처리가 아니라 명령 흐름이 갈라지는 상황에서 덤을 동시에 처리하는데 사용되는 것입니다.
  • ?
    diediealld 2021.08.23 10:51
    어디선가 보면 x86이 대충 6~8개 명령어마다 1번씩은 분기가 나온다고 했는데, 그렇게 보면 인텔이 I캐시랑 분기예측기까지 빵빵히 키워놓은 이유가 이해가 됩니다.
    ILP가 스카이레이크보다 조금 높다고 했는데 그러면 2번 디코더도 우리 생각보다는 가동률이 상당히 높지 않을까 합니다. 그게 아니면 백엔드 가동률이 3+a 디코더 수준을 완전히 다 쓸 정도로 미쳐버렸거나...
  • profile
    가로수 2021.08.21 00:12
    이번 세대는 보안이 어떨지 모르겠네요. 아키텍쳐 구조상 항상 구멍나서 조마조마...
  • profile
    title: 부장님하드매냐 2021.08.21 02:28
    분기예측이랑 처리 갯수를 늘리긴했지만 이로인해서 처리지연은 잘 해결되었을지 모르겠네요.
    그걸 캐쉬빨과 디코더로 보완하는거 같은데 실제 처리성능이 얼마나 될런지.....
  • ?
    laphir 2021.08.21 22:02
    이거 짐 켈러 선생님이 포스의 균형을 맞추기 위해서 개입하셨던 제품이라는 소문이 있던데 사실인가요

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