1. CPU에 대해 알아보자 (1)

하드웨어 심화 정기교육 자료 1편. CPU에 대해 알아보자.

CPU에 대해서 볼건데, Intel과 amd의 cpu를 살펴보면서 필요한 거 그때 그때 설명하는 식으로 진행하겠다.

우선 인텔 CPU에 대해서 알아보도록 하자. 인텔 코어 시리즈 간략히 보자. 아키텍처가 변경된 제품군만 넣었다.

 

포켓몬으로 알아보는 시피유 차이

코어와 쓰레드라고 생각하면되는데, 포켓몬 하나당 1코어 팔 한쌍당 1 쓰레드라고 하자.

I3와 i5를 보면 코어2 스레드4 보다는 코어 4개가 스레드 4가 성능이 좋다는걸 말한다.

물론 세대가 다를 경우엔 따져봐야 한다.

Single-core, Multi-core: 연산(일) 할 수 있는 자원(사람)

Thread: 코어에서 연산(일) 할 때 쓸 수 있는 자원(팔 한 쌍).

Clock rate: 연산(일) 할 때 팔의 속도

Ex)

대학교에서 조별과제가 주어졌을 때 혼자하는 것보다 둘이 일하는게 더 일찍 끝날 수 있다.

(하지만 늘 그렇듯 혼자만 일하는 상황이 일어난다.)

과제 마감 전날에 팔이 하나만 더 있으면 좋겠다는 생각이 든다.

(어차피 혼자할거지만 효율은 더 늘리고 싶고. 효율이 좀더 늘겠지만 신경은 정작 하나만 쓰게 된다)

Ppt 만들때 사족은 버리고 필요한거만 사용해 만드는 속도를 키우고 빨리 끝내고 싶음.

(하다보면 일정 속도 이상은 높이기가 힘들다)

Clock rate, Clock Frequency, 클럭 속도, 처리속도

초당 몇번의 cycle이 도는지, 초당 몇번의 주기가 나오는지의 얘기이다.

즉, 클럭 속도가 높으면 주기와 사이클타임이 작다는 뜻이다

단위만 봐도 쉽게 이해가능하다. Hz= 1/ (time)

앞선 장에서 알려줬던게 왜 필요한가?

CPU 성능 = 실행시간의 역수 = 클럭 * IPC * 코어 * 스레드

실행시간이 짧을수록 성능이 좋다고 본다. 그건 저식으로 대충 계산할 수 있다

IPC는 또 뭔데? 그건 설명하긴 귀찮으니까 한 사이클당 실행되는 명령어 개수라고만 머리에 넣어두자.

CPI는 명령어 하나가 잡아먹는 사이클의 수를 뜻함. -> 파이프라인에 대해서 설명하면 가능 근데 여기선 넘어가겠다

Instruction은 프로세서마다 조금씩 다르다.

쉽게 말해서 계산기 뚜드릴때 1+1의 값을 내주려면 1,1 두개를 더하는 명령어가 필요하다.

그런거라고 생각하면된다.

사실 보기 힘들면 넘어가도 큰 문제없다.

인텔은 코어 I 시리즈부터 틱톡 전략을 사용한다. 공정미세화와 아키텍처 변경.

네할렘에서 웨스트미어로, 샌디에서 아이비로 넘어갈때는 같은 아키텍처지만 45nm에서 32nm로 줄었고

웨스트미어에서 샌디로, 아이비에서 하스웰로 넘어갈때는 아키텍처가 바뀌었다.

대충 CPU의 구조와 흐름이 이렇다.

Instruction(명령어)가 읽히고(fetch) 해석되어(decode) 명령을 실행하는 것(exe)을 담당한다.

L1,L2,L3 cache는 저장되어지는 메모리이고 스스디나 하드보다 빠르다.

대부분의 cpu는 저런 구조를 가지고 있다.

각 아키텍처는 기본은 따라가되 각각 설계가 다르다

숨이 턱턱 막힌다고? 정상이다.

Sandybridge와 Haswell의 구조는 대충 저렇다

두개의 차이가 보임? 적어도 프론트엔드 부분에서는 외견상 많은 부분이 바뀌지는 않았다.

사실 하스웰 아키텍처의 가장 큰 변화는 백엔드에 집중되어 있다

백엔드도 보자

프론트엔드에서 해석하고, 백엔드에서 처리한다.

정수연산, 부동소수점연산, store(메모리에 저장), load(메모리에서 불러옴), 분기 등등

뭐 이런게 있다고만 알아두자

네할렘 아키텍처의 백엔드다.

네할렘이랑 샌디브릿지의 차이는 앞의 샌디, 하스웰의 프론트엔드 구조만큼의 차이여서 큰 의미없다

하지만 백엔드에서의 차이는 명확하다. 하스웰에서 백엔드 대역폭이 늘었다. 6개에서 8개로.

이런 구조적 차이가 인텔의 틱톡 전략이다

하지만 미세화를 하다보니 일정 이상 줄어들기 힘들다.

그래서 계속 옵티마이제이션만 하는 경우가 생겼는데…

PAOOOOOOOOOOO

아이스레이크는 공정미세화도 하고 마이크로 아키텍처도 조금 변경되었다. 서니코브 아키텍처

그러나 모바일로만 나왔다.

여기서 쉬어가는 타임

intel이 만든 포켓몬은 뭘까요?