PS4는 PS3보다 얼마나 성능 향상이 되는 것일까요? PS3의 셀 BE는 제어용 CPU 코어인 PPU(Power Processor Unit)를 1개, 연산용 CPU 코어인 SPU(Synergistic Processor Unit)를 7개(원래는 8개지만 제품 수율을 위해 1개를 막음) 탑재하여 총 8개의 CPU 코어가 탑재되었습니다. 거기에 셀 BE는 CPU 코어의 수를 배로 늘려 성능을 향상할 수 있는 아키텍처입니다.

그렇다면 PS4는 CPU 코어가 32개까지 올라갈까요? 현재의 셀 BE는 90나노 공정의 기본 레이아웃을 유지하면서 공정이 개선되었기 때문에 다이 사이즈가 그리 많이 줄어들지 않았습니다. 90나노 공정은 235평방밀리미터인데 65나노 공정은 175평방밀리미터이고 45나노 공정은 115평방밀리미터입니다. 하지만 PS4 칩으로 설계를 다시 하면 45나노 공정에서 상당한 수의 CPU 코어를 탑재할 수 있는 가능성이 있습니다(도시바는 SPu 코어의 면적을 대폭 줄이고 있습니다). 원래 소니가 가려던 계획대로라면 45~32나노 공정에서 24코어나 32코어 정도이기에 셀 BE로 발전할 가능성은 있습니다. 무어의 법칙대로라면 32코어를 사용해야 하지만 지금의 소니는 그렇게 할것 같진 않습니다.



셀 브로드밴드 엔진과 이모션 엔진의 크기 변화 차이



셀 브로드밴드 엔진의 세대별 비교

PS4는 PS3과 비교하여 의외로 작은 성능 향상에 머무를 가능성이 높습니다. 소니에서 계획하고 있는 것은 비싸면서 좋은 성능을 내는 것이 아니라, 가격을 억제하면서도 어느 정도의 성능을 낼 수 있는 것이기 때문입니다. 제조 원가를 억제하기 위해 칩의 다이 사이즈를 작게 유지(CPU는 100평방밀리미터)한다면 셀 BE 기반에서도 CPU 코어 수의 증가를 억제할 것이라고 예측됩니다. 아마 현재의 8코어에서 대폭 늘어나진 않을 것이고, 45나노 공정에서 100평방밀리미터 중반까지 넣는다면 많아봤자 수십개에 그칠 것입니다. 코어 클럭도 약간 늘어날 가능성이 있지만 이것은 회로 설계나 아키텍처를 대대적으로 고치지 않는 이상 극적으로 올라가진 않습니다. 따라서 CPU만을 놓고 봤을때 성능은 현재의 2.x 배 정도만 향상하게 될 것입니다.

무엇보다도 CPU 코어 수에 대해서는 아직 게임 개발업계에서의 피드백을 기다리고 있으며 아직 결정된 사항이 아닙니다. 스펙을 결정한 것이 아니라 연구 단계에 있는 것입니다. 그만큼 소니가 PS4에서 신중한 입장이라는 것을 알 수 있겠습니다.

거기에 메모리도 PS3 이외에 사용하는 사례가 적은 XDR DRAM이 아니라 범용적인 JEDEC 규격의 메모리를 사용한다는 계획이 떠오르고 있습니다. 이것도 제조 원가를 줄이는 방법이기 때문입니다. 다만 JEDEC에서 추진하는 DDR4가 취소되어 결론을 내기 어려워졌기 때문에 PS4의 단계에서는 사실상 저전력 DDR3밖에 선택할 것이 없습니다. 다만 DRAM 메모리를 CPU 다이 패키징에 내장하는 것도 검토하고 있다고 합니다.



셀 BE의 각 세대별 클럭과 전력 소모량.


제조 원가를 줄여 출시 시기를 앞당기는 PS4

소니는 현재 콘솔에서 힘든 싸움을 강요당하고 있습니다. 상황은 나아지고 있지만 닌텐도 Wii에 비해 새로운 시장을 개척한다는 제일 큰 목적에서 뒤쳐지고 있기 때문입니다. 방대한 투자를 통해 비싼 가격으로 출시된 PS3이 곤경에 빠지면서 소니의 플레이스테이션 전략은 큰 변경을 피할 수 없게 되었습니다. 지금까지 게임기 시장의 승리 공식이 무너지고 있기 때문이지요.

지금까지 게임기 전쟁에서는 몇가지 이론이 있었습니다. 초기 투자 비용이 높아도 성능이 높은 것이 경쟁에서 유리하며, 처음에 비싸게 팔고 나중에 가격을 내리면 사용자가 늘어나고, 높은 성능으로 하드코어 게이머들에게 어필하면 일반 게이머들에게도 시간이 지나면 보급된다는 공식입니다. 하지만 Wii의 성공으로 지금은 이런 이론에 의문이 제기되고 있습니다.

Wii가 성공한 이유는 성능을 억제하면서 투자와 가격을 줄여 낮은 가격에 판매한 것과, 인터페이스와 컨텐츠를 플레이하는 방법을 새로 바꿔, 낮은 가격과 직관적인 인터페이스로 처음부터 캐주얼 게이머층을 노린 것입니다. Wii 이후 게임기 경쟁의 규칙이 바뀌어 버렸다고 한다면 소니도 낮은 개발비용고나 제조 원가를 노릴 필요가 있으며, 캐주얼층을 노린 전략을 세우지 않으면 안될 것입니다. 소니도 PS4를 비굦적 저렴한 하드웨어로 만드려고 한다면 그 이유는 이런 배경이 깔려 있을 것이라고 추측됩니다. 또한 소니도 쿠타라기 켄 사장이 있던 시절과는 달리 위험 부담이 큰 계획을 쓰기 어렵기 때문에 보다 적은 투자를 하는 계획을 사용할 가능성이 있습니다.

소니가 셀 BE를 기반으로 하는 다른 이유는 출시 시기일 것입니다. 현재는 하드웨어와 소프트웨어에서 바뀐 것만 개량하기에 하드웨어의 세대 교체 주기가 길다고 여겨졌습니다. 하지만 현재 소니는 차세대기의 개발을 기존과 동일한 정도의 길이로 계획하고 있습니다.

소니는 1년 일찍 나온 XBOX360보다 크게 뒤쳐지고 있습니다. 마이크로소프트는 초대 XBOX시절에 소니보다 뛰어난 개발 환경을 만들었음에도 불구하고 1년 늦었기에 실패했습니다. XBOX의 개발 키트가 출시되었을 무렵 대기업 개임 개발사들은 이미 PS2의 게임 엔진을 만들었기 때문입니다. 그 후 XBOX360은 PS3보다 먼저 나오는 것을 목표하여 선도적인 위치를 빼았는 것에 성공했습니다. 비록 지금은 XBOX360이 PS3에 많이 추격당하고 있지만 시장에 상당한 기반을 만들 수 있었습니다.

XBOX360의 교훈을 살린다면 소니는 보다 빨리 차기 제품을 출시할 필요가 있습니다. 게임기 개발에서는 칩 개발 시작부터 실제 제품 출시까지 아무리 빨라도 3년 이상, 보통 4년은 필요합니다. 예를 들어서 소니가 2011년에 출시할 계획이라면 계획을 상당히 서둘러야 할 필요가 있으며, 제일 빨리 개발하는 방법은 기존의 아키텍처를 개량하는 것입니다.


방대한 개발 투자가 이루어진 셀 브로드밴드엔진

셀 BE를 확장하여 PS4에 사용하려는 소니이지만, 게임 개발업계의 상당수는 기존 셀 BE의 CPU 코어 수를 단순하게 늘리는 방향은 바라지 ㄴ않습니다. 셀 BE가 아직도 많은 게임 개발자들에게서 적극적인 지지를 얻고 있는 것이 아님에도 불구하고, 소니가 셀 BE를 고집하는 이유는 그렇게 하지 않으면 안될 사정이 있기 때문입니다.

셀 BE는 지금까지의 게임기용 CPU와는 다릅니다. 소니, IBM, 도시바가 셀 BE의 개발에 착수했을 때의 목적은 게임 전용이 아니라 범용으로 사용할 수 있는 CPU 아키텍처를 만드는 것이었습니다. 지금까지의 게임기 CPU와는 달리, 전용으로 1세대 일회용이 아니라 범용성이 높아 넓은 시장에서 사용되어 게임 이외의 소프트웨어에서 사용하는 CPU를 목표로 하고 있었습니다. 물론 게임기에서도 1세대에 그치는 것이 아니라 여러 세대에 거쳐 사용하는 것을 전제로 하고 있었습니다.

그 때문에 소니는 셀 BE 아키텍처의 개발에 전례없는 큰 투자를 했었습니다. 즉 셀 BE 개발비용은 PS3에 한정된 것이 아니라 여러 세대의 플레이스테이션, 더 나아가서 다른 기기에도 사용되는 것을 전제하여 포함된 것이었습니다. 따라서 PS4에서 셀 BE 아키텍처를 개량한다고 해도 원점에서 다시 시작하는 것 보다는 셀 BE를 계속 사용하는 것이 바람직합니다.

또한 앞으로 발전을 생각해도 셀 BE는 그 규모를 늘려 성능을 향상시키기에 편리한 아키텍처를 사용하고 있습니다. CPU 코어를 연결하는 링버스의 구성을 변경하는 것만으로 코어 수가 늘어나며, CPU의 기본 아키텍처를 크게 바꾸지 않아도 CPu 코어 수를 배로 늘러 이론적으로 최대 성능을 끌어올릴 수 있습니다.


코어 수의 확장이 쉬운 셀 BE 아키텍처

일반적인 멀티 코어 CPU는 CPU 코어 수를 늘리면 다양한 문제가 발생합니다. 예를 들어서 캐시 메모리의 접속을 유지하는 트래픽만으로도 버스 대역폭을 점유하게 되는데, 셀 BE는 이를 막기 위한 구조를 처음부터 포함하고 있습니다. 게임 소프트웨어 개발자의 대부분이 의문을 표시하고 있는 CPU 코어의 전용 메모리인 로컬 스토어 아키텍처가 바로 그것입니다.

셀 BE는 각각의 CPU 코어에 캐시를 넣는 것이 아니라 로컬 스토어를 엑세스함으로서 CPU 코어 수를 늘리는데 발목을 잡는 간섭성 메카니즘의 필요성을 없앴습니다(인텔의 라라비는 확장이 쉬운 간섭성 메카니즘의 개발이 포인트입니다0 앞으로 작업의 부담이 스트림 프로세싱 중심으로 바뀌면 재이용되지 않는 데이터를 피하기 위해 케시는 그 의미를 거의 잃어버릴 것이라는(예측 버퍼 정도로만 사용) 관점도 있습니다.

셀 BE는 각각의 CPU 코어가 독립된 메모리 공간을 가지는 것으로, 네트워크의 그리드 컴퓨팅에 확장할 수 있도록 했습니다. SPU에서 메인 메모리를 엑세스할때 DMA를 거치지 않으면 안되는 점에는 그런 이유가 있습니다.

셀 BE는 아키텍처 자체가 앞으로 CPU 코어의 증가를 쉽게 하여 그리드 컴퓨팅까지 쉽게 가도록 만든 것이었습니다. 셀 BE의 장점은 그 발전성이며, 소니는 다음 PS4에서도 이 아키텍처를 계속하여 발전하려는 것이 당연합니다.

소니, IBM, 도시바의 엔지니어가 참가하여 셀 BE의 개발을 했던 미국 오스틴의 STI Design Center에는 소니의 아키텍트 팀은 거의 남아있지 않으며, PS4 아키텍처의 연구를 위해 일단 본사로 돌아왔다고 합니다. 따라서 PS4에서는 소니가 셀 BE 아키텍처보다 멀어질 가능성도 있습니다. 하지만 소니는 PS4를 셀 BE 기반으로 검토하고 있기 때문에 연구 결과 PS4의 방향이 결정되면 개발을 다시 시작할 것으로 추측됩니다.



셀 컴퓨팅 비전


소프트웨어 개발 부담을 줄임

이렇게 CPU 개발의 부담을 줄이기 위해서는 셀 BE를 계속 사용하는 것이 소니가 선택할 수 있는 지름길입니다. 하지만 이것 이상으로 소니가 걱정하고 있는 것은 소프트웨어 개발의 부담입니다.

소니는 PS3에서 예상을 뛰어넘는 소프트웨어/툴 개발의 부담을 겪었습니다. 끝이 없는 시스템 소프트웨어나 부가적으로 필요한 어플리케이션의 개발, 메인트넌스, 개발자의 요구에 따라가지 못하는 컴파일러나 툴의 개발, 끝없는 네트워크 경유 서비스의 확장과 여기에 따르는 연구 최종 단계 서버쪽의 시스템 개발, 개발자의 부담을 줄여 셀 BE의 최적화를 쉽게 만들기 위한 소프트웨어 라이브러리의 정비, 멀티 코어에 2종류의 명령어 세트 아키텍처를 가지고 있는 특수한 셀 BER 프로그래밍의 교육, 이런 방대한 소프트웨어 관련 부담이 소니에게 있었습니다. 이런 상황은 본체를 출시하는 전체 일의 절반이 끝나버린 PS2까지의 시스템 소프트웨어 개발과 크게 다릅니다.

만약 소니가 PS4를 완전히 새로운 아키텍처로 개발하려고 한다면 이들 모두를 0점에서부터 시작하지 않으면 안됩니다. 이렇게 되면 소프트웨어 개발비는 한층 더 늘어난 것입니다. 그보다는 아키텍처를 계승하여 소프트웨어 자산과 기술의 활용을 도모하는 것이 더 유리할 것이라고 소니가 생각했을 가능성이 높습니다. PS3에서 소프트웨어 개발을 필사적으로 진행하여 얻은 노하우를 소니는 버리고 싶지 않을 것입니다.

게임 개발자 쪽에서도 아키텍처를 계속하는 것이 낫습니다. 현 세대의 게임기는 소프트웨어 개발자들의 익숙함이 느리게 발전하며, 특히 PS3 플랫홈의 개발 난이도가 높은 편입니다. PS3의 타이틀 개발은 간신히 시동이 걸린 상황인데, 만약 PS4가 PS3과 이어지도록 만든다면 PS4에서 개발자들의 익숙함을 올리기 쉽습니다.

우너칙적으로는 소프트웨어의 변화와 함께 현재의 문제가 어느 정도 줄어들 가능성도 있습니다. 셀 BE의 원래 발상은 객체 지향의 소프트웨어에 맞춰 1개의 오브젝트에 1개의 CPU 코어를 할당하는 아키텍처를 목표로 하는 것이었습니다. 크기가 큰 태스크 단위가 아니라 작은 소프트웨어 오브젝트를 각각의 CPU 코어에 할당하는 것을 전제로 하고 있었습니다. 크기를 작게 줄이면 셀 BE의 SPU 메모리 사이즈에도 맞추기 쉽고 원리적으로는 CPU 코어 수가 늘어나면 소프트웨어쪽의 크기도 작게 만들기가 쉬워집니다.


PS4는 하드웨어 스펙 외의 매력을 가질 수 있는가

셀 BE를 기반으로 하는 PS4의 계획이 떠오른 지금, 소니는 PS3의 실패를 되살려 PS4의 계획을 만들고 있습니다. 하지만 하드웨어 스펙을 너무 억제하면 PS3과 차별화가 되지 않아 PS4가 실패할 가능성이 있습니다. PS4에서 스펙 향상을 억제한다면 Wii처럼 하드웨어 스펙 이외에 다른 장점이 얼마나 더 있을지가 포인트가 될 것입니다.



셀 BE의 다이어그램



플레이스테이션3의 블럭 다이어그램



셀 BE의 다이