애런데일 저전력 CPU의 성능 비교 (1부: CPU 기술의 설명-TDP, HHT, Turbo Boost, VT-d....)

저전력 프로세서와 초저전력 프로세서~!!!
(Low Voltage and Ultra Low Voltage Provessor)
흔히들 말하는 얇고 가벼운 노트북인
울트라 씬(Ultra -Thin) 노트북에 장착되는
프로세서입니다.

가격과 성능면에서 볼때....
아톰프로세서(Atom Processor)로 대표되는 넷북(NetBook)과 일반적인 Standard 노트북의 중간에
해당 되는 제품군으로 일반 노트북에 비해서 오랜
배터리 시간과 휴대성이 강조된 제품군 입니다.

말 그대로 저전력 CPU이기 때문에...소비 전력이 낮고, 보다 오랜 배터리 사용 시간의 장점을
가지고 있습니다. 그리고 소비 전력이 낮다는 것은 그 만큼 발열이 적음을 의미하므로 방열을 위한
설계가 용이한 것은 물론 보다 얇고 가벼운 디자인이 가능하기 때문에 다양한 디자인의 제품이
나오는 제품군이기도 합니다.

이들 저전력 노트북의 특징이 가볍고, 오랜 배터리
사용시간외에... 스타일리쉬, 세련미등 노트북의 기능적인
측면 보다는 외형을 보다 강조한것 역시 이들 제품들의
특징중 하나라고 생각합니다. 

울트라씬 제품의 특징을 제 성격대로 적자면...
"넷북보다는 휴대성이 떨어지지만 성능이 더 뛰어나고... 일반 노트북보다는 성능이 떨어지지만..  휴대성은 더 뛰어납니다." 라고 적었을 것이고, 만약 판매자의 입장이라면...
"넷북에서 느꼈던 부족한 성능을 채워주고, 일반 노트북에서 아쉬웠던 휴대성이 더 강조된 제품입니다." 라고 적을듯 합니다. ^^ 뜻은 같지만... 와닿는게 다르군요.^^

                                    애런데일 저전력 CPU의 성능 비교
링크 ☞ 1부: CPU 기술의 설명-TDP, HHT, Turbo Boost, VT-d....
링크 ☞ 2부 : Pentium & Core i3 UM - u5400, u5600, Core i3 330UM, Core i3 380-UM
링크 ☞ 3부 : Core i5 & i7 - Core i5 430UM, 470-UM, 520UM, 560UM, Core i7 640LM


                                        울트라 씬(Ultra-Thin) 노트북 추천
링크 ☞  애런데일 저전력 CPU 노트북 추천 - 1부 : 11 ~ 12인치 모델 울트라씬(ULTRA THIN)

주된 용도는 휴대성이 강조된 일반적인 용도라고 할수 있습니다.
웹서핑과 문서 작성, 동영상 감상 그리고 간단한 게임을 위해 구입하시는 분들이 많이 찾는 모델이고, 무게가 가볍기 때문에 남성보다는 여성이 더 많이 선호하는 노트북 제품군입니다.

 

일반적으로 노트북의 사양을 보면 해당 CPU 뒤에 M이 붙는것을 자주 보시게 되는게...
이것은 짐작하신대로 Mobile의 약자입니다. 애런데일 제품에서 stnadard 형인 M제품군은
TDP 35W 이고, LM은  저전압 버전(Low Voltage)으로 25W이며,
UM은 초저전압 버전(Ultra Low Voltage)으로 18W 입니다.

애런데일의 이전세대인 코어 2 시리즈(Core 2 Duo)는
저전압 모델이 TDP 17W, 초저전압 모델이 TDP 10W 인것을 생각할때.... 얼핏 보기엔 애런데일의 TDP가 더 올라간듯 하지만 애런데일(Core i3, i5, i7)에서는 메모리 컨트롤러나 그래픽 코어 등, 칩셋이 처리하던 기능을 통합되어 있다는 것을 고려하면, 애런데일 프로세서를 채택한 시스템의 소비전력이 낮습니다.

일반 노트북 제품(TDP 35W 이상)은 샌디브리짓(Sandy Bridge)가 출시 되었지만...
아직 저전력 제품군에서 발표된 샌디브릿지 프로세서는 없는 걸로 알고 있습니다.
따라서 애런데일( Arrandale) 위주로 그리고 출시된 프로세서 위주로 작성해 가도록 하겠습니다.

제품의 구분

 

                             <이미지를 클릭하시면 크게 보실 수 있습니다. Click image~!!!>

 저전력 프로세서의 경우
펜티엄(Pentium) / Core i3 / Core i5 / Core i7 으로 나눠지는데...

Core i7 640L 제품을 제외하고는 전부 초저전압 버전(Ultra Low Voltage)으로 TDP 18W 입니다.

앞으로 작성하게 될 내용도 이전처럼 CPU의 스펙과 성능을 먼저 다룬 후 제품추천을 계획하고 있습니다.
내장그래픽은 거의 비슷하기 때문에... 별도로 언급하지는 않고 중간중간에 살짝 다루도록 하겠습니다.


저전력 프로세서의 경우 펜티엄(Pentium) / Core i3 / Core i5 /Core i7 으로 나눠진다고 했는데...
이 기준은...  코어의 클럭과 기술의 탑재 유무로 나눠지기 때문에...
먼저 기술에 대한 설명부터 하도록 하겠습니다.

애런데일 팬티엄(Arrandale Pentium)에서
하이퍼스레딩(HTT : Hyper-Threading Technology)과 가상화 기술 VT-x(Virtualization Technology)가 추가되면... Core i3um이 되고, 여기에 터보부스터(TurBo Boost) 기능이 추가되면 Core i5 400um번대 제품이 됩니다.

그리고 여기서 VT-d, TXT, AES-NI가 추가되면 Core i5 500um번대와 Core i7 600번대가
되는데... Core i5 500번대와 Core i7 600번대는 확연한 클럭의 차이와 TDP의 차이로 구분이
가능합니다.


※ 기술의 설명 (TDP, HHT, TurBo Boost, SSE4.2, VT-d, TXT, AES-NI ....)

              VT-d, TXT, AES-NI 에 대한 추가 설명은 아래 링크를 참고하세요.
링크 ☞  인텔의 AES-NI, TXT, VT-D (AES 명령어 세트, 신뢰 실행 기술, 가상화기술)

위에서 많이 언급했던
TDP는 Thermal Design Power의 약자로 열 설계 전력 이라고 하며 간단하게
프로세서의 발열을 해결하기 위해 소모되는 전력량을 뜻합니다. 즉 CPU가 소모하는 전력량이라기
보다는 소모함에 따라 발생되는 발열을 해결하기 위한 요구치입니다.

하이퍼 스레딩 (HTT : Hyper-Threading Technology)
Hyper-Threading이 나오게 된 배경은
Microsoft Windows OS를 운영하는 사용자라면 작업관리자 툴에서 프로세서 이용율을
모니터링 할 수 있습니다. 그러나 이 작업관리자 툴에서 100%의 프로세서 사용율을 보이더라도,
실제 프로세서 내부 실행 자원은 보다 낮습니다. 이러한 프로세서 자원의 비효율적인 사용은 시스템의 종합적인 성능에 영향을 미칩니다.
즉 증가하는 컴퓨터 사용자의 요구를 충족시키는 것과 프로세서의 비효율과 시스템 성능 개선을 위해서 몇가지기술이 개발 되게 되었는데 그중 하나가 HTT 입니다.

작업이 할당되지 않은 실행 유닛에 다른 스레드의 작업을 할당함으로써 성능을 높이려는 기술인데 CPU코어 한 개당 쓰레드가 하나씩 추가되어 ~
운영 체제에서는 싱글코어에서 두 개의 CPU가, 듀얼코어에서 네 개의 CPU가 장착된 것으로
인식합니다. 쿼드의 경우 8개로 인식하게 됩니다.

하이퍼스레딩 기술을 사용할 경우 기존의 물리코어는 의미가 없어지고 논리코어만 작동하게 되고,
사용 환경과 프로그램에 따라 성능이 향상되기도 하며, 반대로 성능이 떨어지기도 합니다.
예로 렌더링에서는 효과가 있지만... 게임에서는 그다지 효과가 없습니다.
다중 작업에서 하이퍼스레딩 기술이 제 힘을 발휘하게 됩니다.

  하이퍼 스레딩(Hyper-Threading)의 보다 상세한 설명은 아래의 링크를 참고하세요.
링크 ☞ 하이퍼스레딩과 멀티스레드 그리고 인텔의 파이프라인(Hyper-Threading & Pipeline)

 

터보 부스트(TurBo Boost)
터보 부스트가 나오게 된 배경....
예를들자면.....
린필드 쿼드코어 i5-760의 클럭은 2.80GHz인데 클락데일 듀얼코어 i5-660은 3.33GHz입니다.
멀티코어어 최적화된 프로그램과 게임을 제외하면 코어 i5-660의 성능이 코어 i5-760을 넘어버릴 수도 있는 것입니다. 이렇게 되면 가격이 더 비싼 Core i5 760을 구매할 이유가 상당 부분 사라지게 됩니다. 따라서 이 문제를 해결하기 위해 CPU 제조사들은 멀티코어와 높은 클럭 사이에 균형을 찾는 방법이
터보 부스트(TurBo Boost) 입니다.

터보 부스트(TurBo Boost)는
작동 클럭을 CPU 상태에 따라 정격 클럭 이상으로 상승, 즉 '클럭 업'시키는 기술입니다.
작동 클럭의 상승폭은 CPU마다, 그리고 유효 코어 수( 스레드를 실행하고 있는 코어 수)에 따라
제각각인데 사용 중인 코어 숫자가 적을수록 클럭은 높이 올라갑니다.

         터보부스트 2.0(Turbo Boost)에 대한 부연설명은 아래의 링크를 참고하세요.
   링크 ☞  샌디 브릿지 터보 부스트2.0 (Sandy Bridge Processor Turbo Boost 2.0)

 

이외에도 애런데일 펜디엄과  Core i3 과의 차이점에 SSE4.1 SSE4.2 의 유무도 있는데...
SSE는 멀티미디어에 관련된 명령어세트로 이것에대해서 설명할려면 SIMD (Single Instruction  Multiple Data)의 설명도 있어야되고 스칼라연산이니 어레이연산이니 머리만 더 아파지기에...
문자열 처리 속도를 빠르게 하여, XML 등의 작동 성능 향상 기술이라는 정도로 설명하겠습니다. ^^ 

         샌디브릿지의 AVX명령어세트에 대한 설명은... 아래의 링크를 참고하세요.
     링크 ☞  샌디브릿지 AVX 명령어 세트 (Sandybridge AVX instruction set)

참고로
SSE4.2는 백터의 처리능력이 128비트인 마지막 명령어 세트입니다. 
샌디브릿지 부터는 SSE5가 아닌 AVX명령어 세트가 나오고 백터의 처리능력을 256비트로
부동소수점의 성능을 2배 증가시켰습니다.

※ 부동소수점 정수는 소수점이 없기 때문에 숫자를 2진수 형식으로 정확히 표현할 수 있습니다. 하지만 실수(float, double)은 정수와 같이 정확히 2진수 형식으로 표현할 수가 없습니다. 이를 표기하기 위한 방법이 부동소수점입니다. 예를들어 123.456이라는 숫자가 있다고 했을 때 이를 컴퓨터에서는 처리한다고 할때 123456 * 10^-3 과 같은 형식으로 바꿔서 처리합니다. (실제로는 지수의 밑수가 10이 아니라 2죠) 이런 형식을 쓰면 앞의 123456과 지수 -3은 정수가 되므로 2진수 형식으로 표현이 가능합니다. 실제 메모리에는 123456과 -3이 영역을 나눠서 저장됩니다. 이렇게 처리하면 소수점이 원래 위치에 고정되지 않고 지수 형식 값에 따라 옮겨다닐 수 있으므로 부동 소수점이라고 하는 것입니다.

명령어세트는 작업을 하는데 최적화된 명령어를 CPU 내부에 저장시켜 놓음으로써 지원되는
프로그램이 구동하게 되면 지원안되는 CPU에서 처리하는것 보다 빠른게 처리할수 있습니다.
즉 "연산을 끝낸 집합체"라고 할 수 있습니다.

SSE4.2 명령어 세트에 관한 부가 설명은 추후 데스크탑 샌디브릿지 프로세서의 AVX명령어를 다룰때
보강하도록 하겠습니다.