샌디 브릿지 - 터보 부스트2.0 (Sandy Bridge Processor Turbo Boost 2.0)

이번에 출시된
샌디브릿지(Snady Bridge) 프로세서의 
터보 부스트 2.0(Turbo Boost 2.0) 에 대해서
살짝 언급하겠습니다.

저는 전문가가 아니라 그냥 IT 쪽에 관심 많은
일반인중 하나입니다. 따라서 지식의 깊이가 상당히
얇기 때문에..."아 그런가?~" 이정도로만 받아들여
주시길 바랍니다.

보통 터보부스트(Turbo Boost) 기술을...
무거운 작업을 하게 될때 PC가 알아서 자동으로
CPU의 클럭을 올려서 성능을 증가시키는 자동 오버클럭 정도로 이해하고 계시는 분들이
많을 것입니다.

그런데 이러한 터보부스트(Turbo Boost) 기술이 나오게된 배경에 대해서 먼저 말하자면...

코어가 4개인 쿼드코어(Quad-Core)가
2개인 듀얼코어(Dual-Core)보다 가격이 비싸다는 것은
많은 분들이 아실것입니다. 일단 2개 들어갈거 4개를
넣었으니 재료비라도 챙기기 위해서는 가격이
더 높아야 될것인데...

만약 4개짜리 쿼드 코어가 2개 짜리 듀얼코어보다
성능이 낮게 나온다면... 어떻게 될까요?

다시말하면...
듀얼코어의 경우  많은 소프트 웨어들이 듀얼 코어를 지원합니다.
그러나 쿼드 코어의 경우 듀얼코어 보다 출시된것이 얼마 되지 않았기 때문에... 
제대로 지원하는 소프트웨어의 숫자는 상대적으로 적습니다.
즉... CPU의 성능을 측정하면 물론 쿼드코어의 성능이 뛰어나지만.. 정작 쿼드 코어를 지원하지 않는 게임이나 소프트 웨어에서는 듀얼코어 보다 못한 성능을 내게 되는 경우가 발생하게 됩니다.

예로 작년에 출시된 AMD 페넘II-X6 1055T (투반)의 경우 6개의 코어(Hexa-Core)를
가지있어서 렌더링^[각주:1]등의 성능은 뛰어나지만... 정작 6코어를 지원하는 게임이 없기
때문에 게임에서의 성능은 Intel Core i5 760보다 낮게 나오게 됩니다.
자연히 소비자들은 PC 구입에서 게임의 비중이 크다면 Core i5 760을 선택하게 됩니다.

그리고
쿼드코어 i5-760의 클럭은 2.80GHz인데
듀얼코어 코어 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

이 문제를 해결하기 위해 CPU 제조사들은
멀티코어와 높은 클럭 사이에 균형을 찾게 되고 그 방법이 터보 부스트(Turbo Boost) 입니다.




터보 부스트(Turbo Boost) 기술은
작동하지 않는 코어는 끄고, 작동하는 코어의 클럭을 상승시켜 연산 성능을 높이는
코어 2 시리즈의 IDA(Intel Dynamic Acceleration Technology)를 계승하는 기술로
이전의 데스크탑 프로세서인 클락데일과 린필드 그리고 모바일 프로세서인 애런데일에서도 
적용된 기술입니다. 

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.

활성화 되어있는 코어의 갯수와 내부 코어의 전류
그리고 소비전력, 온도에 영향을 받습니다.
동영상인코딩 보다는 게임이나 어플리케이션의 실행시 그 효과가 더욱 더 나타나게 됩니다.

그러나 기존의 터보 부스트(Turbo Boost)의 경우는 TDP^[각주:2]의 한계안에서만 작동하기 때문에 TDP 한계값에 도달하면 클럭이 정상으로 돌아오게 됩니다.

이러한 이유로 인해서
울트라씬(Ultra-Thin) 제품에 많이 들어가는
저전력 모바일 CPU의 경우
터보부스트가 잘 작동하지 않거나.. 또는 노트북 제조사에서  BIOS에서 막아두는 경우도 있게 됩니다.

이유는 울트라씬 모델의 특성이
얇고 가벼운 노트북인데... 
이러한 컨셉에 맞추려니... 자연히 쿨링이 약해지게 됩니다. 따라서 별다른 사용이 없어도 TDP 한계값에 도달하기때문에... 거의 작동하지 않는 경우가 많습니다.

현재 시중에 판매되는
저전력 CPU를 탑재한 제품중 거의대부분이
터보부스트가 적용되지 않는 Core i3이고, 터보부스트를 적용한 Core i5  탑재 제품은 거의 없습니다.  특히 디자인을 중요시한 제품일수록 이런현상은 더욱 더 두드러 지게 됩니다.

기존 터보부스트의 이러한 단점을 보완하고 보다 탄력적인 터보부스트 기술이 필요하게 되는데...
이것이 터보부스트 2.0 (Turbo boost 2.0)이며 2세대 코어 프로세서라고 불리는
샌디 브릿지(Sandy Bridge) 제품에 탑재되는 기능입니다.

             2nd Generation Intel® Core™ Processors codename Sandy Bridge

터보부스트 2.0 (Turbo boost 2.0)의 핵심은 TDP의 제한을 완화시켰다는 것입니다.
쿨링 상황에 여유가 있을 때는 순간적으로 클럭을 TDP 이상으로 끌어 올리고, 이후 프로세서의 열 상황에 따라 터보 부스트 배율을 조절하면서 TDP를 준수하는 쿨링 솔루션이 주는 여유를 최대한 활용하는 것입니다.
비록 짧은 시간이지만 코어가 TDP의 한계선을 넘은 다음 안정상태로 돌아오게 되는데... IDF(Intel Developer Forum)에서 공개된 데이터에 따르면 이시간은 25초까지 가능합니다. 비록 25초이지만 최대 클럭으로 가속하여 연산 처리하는것이 반복되고 누적되면 그 차이는 더욱더 커지게 됩니다.

이전 애런데일 모바일 프로세서의 특징을 말할때도
언급한 내용이지만... Dynamic Frequency라고 GPU의
클럭도 CPU의 터보부스트 처럼 상황에 따라 클럭을
높이는 기술입니다. 

애런데일에서는 CPU와 GPU를 따로 가져와서
하나의 프로세서라는 틀안에 넣은 형태이죠.
비록 같은 집에서 살지만...
각방을 사용하던 시절이었습니다.

자주 언급했던 내용이지만...
샌디브릿지의 내장형 GPU는 기존의 클락데일에서 보여준 MCM(multi-chip module)방식 대신
CPU코어와 GPU코어가 완전하게 통합된 형태로 지원됩니다.
따라서 CPU와 GPU는 밀접한 관계를 이루고 있으며 터보 부스트 2.0은 필요에 따라서 CPU와 GPU의 클럭을 높일수 있습니다. 즉 CPU가 여유가 있다 싶으면 터보부스트2.0이 GPU의 클럭을 높혀서 성능을 향상시킬수 있습니다.

                       샌디브릿지 프로세서에 적용된 기술들
링크 ☞  샌디 브릿지 - 터보 부스트2.0 (Sandy Bridge Processor Turbo Boost 2.0)
링크 ☞  하이퍼스레딩과 멀티스레드 그리고 인텔의 파이프라인(Hyper-Threading & Pipeline)
링크 ☞  인텔의 AES-NI, TXT, VT-D (AES 명령어 세트, 신뢰 실행 기술, 가상화기술)
링크 ☞  샌디브릿지 AVX 명령어 세트 (Sandybridge AVX instruction set)

                         샌디브릿지 데스크탑 i 시리즈 프로세서의 구분
링크 ☞ 샌디브릿지 데스크탑 CPU 비교 1부 : 종류와 구분 (Sandy Bridge Processor)
링크 ☞ 샌디브릿지 데스크탑 CPU 비교 2부 : 샌디브릿지 내장 그래픽 HD 2000 & HD 3000
링크 ☞ 샌디브릿지 데스크탑 CPU 비교 3부 : 성능 비교 (SandyBridge Processor BenchMark)

                      Core i3-2105 제품의 스펙과 내용 링크 
링크 ☞ Core i3 2105 & Core i5 2405S (새롭게 출시된 인텔 샌디브릿지 데스크탑 프로세서)

           샌디브릿지 데스크탑 펜티엄(Pentium) 시리즈 프로세서의 구분
링크 ☞ 샌디브릿지 펜티엄 프로세서의 비교와 차이 (Pentium G620, G620T, G840, G850)

     샌디 브릿지 노트북용 모바일 프로세서의 성능은 아래의 링크를 참고하세요.
링크 ☞  샌디브릿지 노트북 CPU (1부 : Core i3 & Core i5)
링크 ☞  샌디브릿지 노트북 CPU (2부 : Core i7)
링크 ☞  샌디브릿지 노트북 CPU (3부 : 내장 그래픽코어 HD Graphics 3000)

터보부스트 2.0은 기존보다 TDP 제한을 완화시켜 
실행의 빈도와 실행시의 성능을 끌어올렸습니다. 그리고  일체화된 전력 관리로
CPU와 GPU의 성능을 보다 효율적이고 탄력적으로 관할수 있게 되었습니다.

개인적인 생각이지만 샌디브릿지가 이전 프로세서들 보다 높은 성능향상을 이루게된 요소중
하나가 터보부스트 2.0 (Turbo boost 2.0) 이라고 생각합니다.

 

1. 렌더링(Renderning)은 3D /CG작업에서 표현하는 과정을 말합니다.장면마다 인물과 배경에 반사되는 조명등을 계산하여 실사와 같은 자연스러움을 보여 주는 것을 말합니다. 아래의 링크를 참고하세요.http://smsinfo.tistory.com/466 [본문으로]
2. 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. [본문으로]