2. 멀티 코어 환경에 적합한 불도저 FX CPU
인텔이 새로운 아키텍처를 적용한 샌디브릿지 (Sandy Bridge)의 출시에 대응해 시기적으로 늦어지긴 했지만, AMD 역시 새로 설계된 불도저 (Bulldozer) 아키텍처에 기반한 FX CPU를 출시했다.
AMD는 비록 제품의 출시가 늦어지면서 시장의 성능 경쟁에서 물러나 가격경쟁력을 무기로 시장을 유지해왔으나 FX CPU의 출시로 그동안 밀려났던 성능 시장을 회복하고 하이엔드와 퍼포먼스의 경쟁을 알리고 있다.
최초의 데스크탑 8코어 달성
최근 멀티스레드 환경이 개선되고 있는 가운데 인텔이 데스크탑 최초로 6코어를 공개한데 이어 이번에는 AMD가 새로운 아키텍처에 기반한 FX 프로세서로 데스크탑 최초의 8코어를 달성했다.
AMD FX 프로세서는 현재 데스크탑 환경에서 이루어지는 작업과 개선 성능 튜닝을 위한 제품으로 설명될 수 있으며, 배수락이 해제되어 오버클럭에 강점을 가진다. 또한, AMD CrossFire X와 AMD 아이피니티 (Eyefinity)를 기반으로 한 고해상도 게이밍 환경에도 균형잡힌 PC 성능의 제공을 목표로하고 있다.
특히 FX 프로세서에 적용된 불도저 아키텍처는 멀티스레드가 확대되는 최근의 추세에 맞게 여러 코어 활용성과 멀티스레드 애플리케이션에서 성능을 발휘할 것으로 예상되며, 쉐어드 아키텍처로 모듈화되었다.
모듈 기반의 새로운 아키텍처를 적용한 불도저 (Bulldozer)
인텔 샌디브릿지 (Sandy Bridge)가 32nm 공정과 새로운 아키텍처를 적용해 프로세서와 그래픽코어가 하나의 다이에 내장되어 통합 프로세서의 길을 걷고 있는 것과 달리 AMD 불도저 (Bulldozer)는 프로세서로만 구성되며, 라노 (Llano) APU가 인텔 샌디브릿지와 같은 통합의 시대를 열고 있다.
불도저 아키텍처는 모듈 구조로 멀티스레드의 비중이 증가되는 시대를 반영해 내부 코어의 연계성과 처리 효율 개선, 그리고 멀티 코어화에 유리한 구조 및 코어당 전력효율 개선에도 중심을 둔 아키텍처다.
이러한 불도저 아키텍처의 특성으로 FX 프로세서는 최근 8GHz를 넘는 오버 클럭을 달성하는 등 32nm 공정 적용과 함께 오버 클럭 잠재력도 향상되었다. 현재까지 알려진 바로 새로운 아키텍처 구조로 인해 이전 K10 아키텍처 대비 25% 이상 높은 클럭 적용이 가능해졌다.
불도저 아키텍처는 또 코어 수 대비 작은 다이 사이즈로 멀티 코어 구조가 가능해 다중처리가 필요한 서버 시장에서도 유리할 것으로 예상된다. 즉, 8-10코어 이상의 구성이 기존 아키텍처보다 용이해졌다.
불도저 아키텍처는 AMD 차세대 CPU 불도저와 Bobcat, 퓨전 APU를 알아보자를 통해 언급했듯이 클러스터 기반 아키텍처 (Cluster-Based Multi-Threading)로 CPU 코어 리소스 (다이크기)를 50% 늘릴 경우 80%에 이르는 처리 성능향상이 이루어진다.
불도저는 1모듈에 2코어를 내장해 스레드 리소스를 공유하며 2개의 스레드 실행을 지원한다. 싱글코어로 2개의 스레드를 실행하는 것보다 유리하며, 멀티스레드 작업에 유리하고 하나의 스레드가 활성화시 전체 리소스를 공유해 처리 효율을 높인다.
그러나 불도저의 모듈 구조는 리소스 공유가 잘될 경우 최적의 성능을 발휘하는 반면, 그렇지 못할 경우에는 성능 저하가 발생될 수 있다. 특히 애플리케이션 최적화 여부에 따라 달라지며, 듀얼 코어 지원에 머무는 경우가 많은 현재의 상황에서는 불리할 수도 있다.
또한 K10 아키텍처가 하나의 스레드를 실행하는 정수코어가 3연산 파이프와 3주소 생성파이프로 구성되는 것과 달리 불도저 아키텍처의 1모듈은 2개의 정수코어에 각 2개의 연산파이프와 2개의 주소생성 파이프를 내장한다. 이는 클럭 당 명령어처리를 의미하는 IPC (Instruction Per Clock)의 하락을 의미하며, K10 아키텍처 대비 정수연산 성능에도 영향을 준다.
불도저 아키텍처는 다이 당 처리 성능을 높이는 구조로 멀티스레드 처리에 보다 최적화되어 싱글 스레드 성능을 희생하고 있으며, 동작 클럭을 높인 것은 이런 구조로 인한 정수연산 성능 저하를 줄이기 위한 방안으로 볼 수 있다.
불도저의 새로운 클러스터 아키텍처 도입으로 기존 CPU와 코어 및 성능 판단의 척도가 다를 것으로 판단되며, 새로운 방식의 최적화나 불도저에 최적화된 애플리케이션의 등장이 최적의 성능을 이끄는데 영향을 줄 것으로 예상된다.
불도저 아키텍처는 멀티스레드 애플리케이션에 최적화되며, 여러 코어를 활용하는 쉐어드 아키텍처로 모듈 (2코어/ 1모듈) 구조를 이룬다. L1 캐쉬는 데이터 캐쉬가 코어 당 16KB로 전체 128KB, 명령 캐쉬는 모듈 당 64KB로 총 256KB로 구성되며, L2 캐쉬는 모듈 당 2MB로 총 8MB, L3 캐쉬는 모듈 당 2MB로 총 8MB를 구성한다.
또한, 노스브릿지 컨트롤 기능 내장과 2개의 72bit DDR3 메모리 채널로 이전의 64bit 2채널보다 늘어나 대역폭이 향상된다. 하이퍼트랜스포트 (HyperTransport, 이하 HT) 링크는 총 4개를 제공하며, HT 3.1 규격 지원 및 5.2GT/s (5200MT/s, 2600MHz)의 전송속도를 제공한다.
AVX와 AES 명령어, FMA4/ XOP 명령어 지원
불도저는 또 인텔과 마찬가지로 SSE 4.1과 4.2 뿐만 아니라 AVX (Advanced Vector Extensions, 부동소수점연산관련 명령어)와 AES (보안) 명령어를 탑재해 멀티미디어 및 부동소수점연산, 그리고 암호화 처리 실행 성능을 개선한다.
여기에 인텔이 제공하지 않는 FMA4/ XOP (4개 함수 한번에 처리, 기존 2개 함수처리) 지원으로 이에 최적화될 경우 높은 처리 성능을 제공할 수 있으며, 이를 지원할 차세대 애플리케이션에 보다 유리하다.
부동소수점 연산 유닛은 2개의 128bit FMAC 유닛을 내장하며, 하나의 스레드가 2개의 파이프라인을 공유할 수도 2개의 스레드에서 파이프라인을 하나로 공유하여 사용할 수도 있다. 즉, 코어 당 2개의 128bit 명령어 또는 듀얼 코어 모듈 당 하나의 256bit 명령어를 처리할 수도 있다.
32nm SOI 공정과 AM3+ 소켓, DDR3-1866MHz 지원
불도저는 32nm SOI로 공정을 개선했으며, 소켓 방식은 AM3+로 AM3 프로세서와 호환 가능하다. 따라서, 기존 AMD 700/ 800 시리즈 칩셋도 이를 지원할 수 있으며, AMD 900 시리즈 칩셋과 최적의 조합이 가능하다.
메모리는 2채널 지원과 최대 DDR3-1866MHz를 공식 지원해 이전 세대 프로세서 대비 향상된 메모리 대역폭을 제공할 수 있으며, 이를 바탕으로 시스템 처리 성능을 향상 시켜준다. 이와 함께 HT 처리 개선을 위한 링크 당 전송속도도 5.2GT/s로 향상되었다.
또한, 윈도우 8 (Windows 8) 운영체제는 스케쥴러 최적화로 코어의 스레드 처리 효율을 높여 게이밍 환경에서 최대 10% 향상된 성능을 제공한다.
전력관리 개선
불도저 아키텍처는 이전 세대보다 동작 클럭이 높아졌지만, 실제 클럭을 높이기 위해 소비전력의 억제도 필요해졌다. 이는 더 많은 트랜지스터 집적으로 인해 다이 사이즈가 커지고 더 많은 전력을 요구하기 때문이다.
AMD는 이를 고려해 불도저 모듈 전체의 소비전력 최적화를 염두에 두고 K10 아키텍처 대비 전력소모를 최소화하도록 설계되었다. 2코어의 실리콘 면적 최소화 및 동적인 서킷, C6 State, 코어 P-State와 AMD 터보 코어 (Turbo Core) 기술, 애플리케이션 전력관리 (APM), DRAM 전력관리, 저전력 idle State, C1E 기술은 이를 돕는다.
발전된 AMD 터보 코어 기술 (올코어 터보/ 맥스 터보)
[전력관리 기술 강화 및 효율 개선, 그리고 터보 코어 기술 개선]
AMD는 전력관리 기능도 개선해왔으며, FX 시리즈도 이를 개선했다. AMD는 인텔 터보부스트 (Turbo Boost)에 대응해 터보 코어 (Turbo Core) 기술로 전력효율과 성능을 개선하고 있다. 이번 불도저 아키텍처 기반 FX CPU에서는 이를 더욱 업그레이드해 올코어 터보 (All Core Turbo)와 맥스 터보 모드 (Max Turbo)를 지원한다.
올코어 터보 모드는 코어 모두가 활성화되는 것으로 모든 코어의 동작 클럭을 높여 게임이나 애플리케이션 성능을 높여주며, 맥스 터보는 싱글 스레드 처리처럼 멀티 코어 지원이 제한되는 경우 일부 코어를 최대로 높여 처리 성능을 높여주는 모드다.
올코어 터보와 맥스 터보 코어는 지원되는 애플리케이션 및 최적화에 따라 동작되며, 이들이 적용시 기본 동작 클럭보다 클럭을 높여 애플리케이션의 처리 성능을 높여준다.
AMD FX 프로세서는 이전 세대 프로세서를 이어 지원 기능 개선 등이 이루어진 오버 드라이브 (OverDrive)를 이용해 이전보다 강력해진 컨트롤과 오버 클럭을 지원한다.
불도저 아키텍처 개선 프로세서 2012년부터 등장
[불도저 아키텍처는 아키텍처를 개선해 매년 10-15% 성능 향상예상]
AMD 불도저 아키텍처는 애슬론64의 K8과 이를 개선한 K10 아키텍처를 대체하는 새로운 아키텍처지만, 여러 번의 연기로 출시 시기가 늦어졌으나 올해 등장하는 FX 시리즈 CPU를 이어 2012년부터는 불도저 아키텍처 개선 버전들이 1년 단위로 등장할 것으로 예상되어 성능 및 효율이 빠르게 개선되어 나갈 것으로 전망된다.
2012년에는 불도저 아키텍처의 성능과 효율을 개선한 파일드라이버 (Piledriver) 코어가 등장하며, 이 코어는 현재의 라노 (Llano) APU를 대체할 트리니티 (Trinity)에도 적용될 것으로 알려져 있다. 2013년은 Steamroller와 Excavator로 불도저 아키텍처 성능을 매년 10-15% 향상시킬 것으로 소개되었다.
[영상] 엔비디아에 대응하는 인텔 가우디3/AMD MI300/범클라우드 진영의 NPU/,그리고 AI 하드웨어 개발 흐름과 추세는? 
