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 블룸필드와 달라진 린필드
네할렘 마이크로아키텍처가 기존과 달라지거나 추가된 부분들을 앞장에서 살펴보았는데 이번에는 새롭게 등장한 린필드가 먼저 등장한 블룸필드와 달라진 부분들을 살펴보았다.
블룸필드와 달라진 린필드 라인업과 위치
린필드는 쉽게 말해 블룸필드의 가격을 낮춘 보급형 버전으로 볼 수 있으며, 블룸필드 일부 제품을 대체하면서 퍼포먼스/ 메인스트림 쿼드코어 시장을 이끌어갈 제품이다. 이는 인텔의 라인업 상에서도 확인할 수 있는 부분으로 린필드의 등장에 따라 코어 i7 블룸필드 익스트림 라인업을 제외하고 이하 블룸필드 (코어 i7 920/ 940/ 950 등) 라인업 제품들은 라인업에 제외될 것으로 알려지고 있다.
LGA1156으로 소켓 방식 변경 및 TDP 감소
[블룸필드 지원 X58 메인보드, LGA1366 소켓 방식]
[린필드 지원 P55 메인보드, LGA1156 소켓 방식]
린필드는 블룸필드와 다른 LGA1156 소켓 방식을 적용하고 있다. 이러한 변화는 추가된 메모리 컨트롤러와 DDR3 메모리 컨트롤러 채널 수 등의 변화에 따라 핀 수가 더 줄었다.
린필드에 적용된 LGA1156 소켓은 쿨링 솔루션 고정 핀 부분의 위치도 달라졌고 소켓을 고정하는 방법 역시 LGA1366 소켓이 적용된 블룸필드와 달라져 새로운 쿨링 솔루션이 필요해졌다. 최근 발표되고 있는 쿨링 솔루션은 LGA1366과 LGA1156 소켓을 모두 지원하는 방식으로 등장하고 있다.
또한, 린필드 제품군은 TDP도 95W로 줄었다. 블룸필드 코어 i7 900 시리즈가 130W TDP를 가졌다면, 린필드 코어 i7 800/ 코어 i5 700 시리즈는 같은 45nm 공정을 사용함에도 메모리 컨트롤러 채널 수 등의 변화가 이루어지면서 TDP가 줄었다. TDP의 감소는 블룸필드와 크지 않은 성능 차이에 소비전력이 줄어드는 것을 의미하므로 린필드는 소비전력은 더 줄어들면서 높은 성능의 시스템을 구성할 수 있는 것을 말해준다.
린필드, 블룸필드와 다른 하이퍼스레딩 지원 및 터보모드 클럭
코어 i7 900 시리즈인 블룸필드는 모든 제품 라인업에 하이퍼스레딩이 지원된다. 그러나, 린필드는 코어 i7/ i5 브랜드로 나뉘게 됨에 따라 코어 i7 브랜드 린필드 제품군은 모두 하이퍼스레딩을 지원하지만, 코어 i5 브랜드 린필드는 하이퍼스레딩 지원이 제외된다. 대표적인 코어 i5 750 린필드는 하이퍼스레딩을 지원하지 않는다.
또한, 터보 부스트 즉, 터보모드 지원에서도 코어 i7 870/ 코어 i7 860/ 코어 i5 750의 3가지 제품이 모두 적용된 클럭이 서로 달라 터보모드 활성화시 적용된 클럭에 따라 성능이 서로 달라진다.
2채널 (듀얼채널) 지원 DDR3 메모리 컨트롤러 내장
[블룸필드는 3채널 DDR3 메모리 컨트롤러 내장]
[린필드는 2채널 DDR3 메모리 컨트롤러 내장]
린필드는 블룸필드가 3채널 지원 DDR3 메모리 컨트롤러가 내장되어 3채널 DDR3 메모리 구성을 지원한 것과 달리 2채널 즉, 듀얼채널 지원 DDR3 메모리 컨트롤러가 내장되어 듀얼채널 메모리 구성만을 지원하고 있는 것이 블룸필드와 큰 차이점 중 하나다.
네할렘 마이크로아키텍처 기반 CPU 중 먼저 등장한 블룸필드 CPU는 인텔의 데스크탑 CPU 중 첫 번째로 메모리 컨트롤러를 CPU에 내장했다. 경쟁사인 AMD의 경우 애슬론 64 시절부터 메모리 컨트롤러를 내장해 시기상으로는 더 빠르다. AMD가 최근 AM3 소켓 기반 CPU를 내놓으면서 DDR2 뿐만 아니라 DDR3 메모리까지 지원하고 있는 것과 달리 블룸필드와 린필드는 DDR3 지원 메모리 컨트롤러만 내장된다.
블룸필드가 DDR3 3채널 구성을 지원하므로 64bit x 3으로 192bit, 린필드는 DDR3 2채널 구성을 지원하여 64bit x 2로 128bit 구성이다. DDR3-1066의 블룸필드 대역폭은 25.6GB/s (1066MHz x 192bit/ 8 (byte로 계산위해 8로 나눔)), 린필드의 대역폭은 17.0GB/s (1066MHz x 128bit/ 8 (byte로 계산위해 8로 나눔))으로 이론상의 대역폭은 약 8GB/s의 차이가 난다.
기존 코어2 시리즈의 듀얼채널의 대역폭은 17.0GB/s (1066MHz x 128bit/ 8)로 린필드와 같으나 메모리 컨트롤러가 내장된 린필드는 앞서 언급한 것처럼 CPU와 메모리 간의 지연시간 등을 최소화하고 더 높은 대역폭을 확보할 수 있어 시스템 성능을 향상시킬 수 있다.
메모리 클럭은 블룸필드가 DDR3-1066을 공식 지원하고 린필드는 DDR3-1066/ 1333 클럭까지 공식 지원하는 차이가 있다.
DDR3 메모리는 최근 DDR2 메모리와의 격차를 줄이고 있기는 하지만, DDR3 메모리는 아직까지 주류를 이루고 있는 DDR2 메모리와의 차이가 여전히 남아있다. 그런이유로 린필드 CPU와 P5 시리즈 칩셋 조합이 블룸필드 조합보다 상대적으로 더 저렴해졌다고 하더라도 DDR3 메모리까지 구입해야 하므로 여전히 기존 코어2 쿼드코어와 이를 지원하는 칩셋과 DDR2 조합보다 불리한 입장이다.
CPU와 칩셋 간의 연결은 QPI 아닌 DMI (Direct Media Interface) 적용
[블룸필드, CPU와 칩셋 간의 FSB는 QPI로 대체]
[린필드, CPU와 칩셋 간의 연결은 DMI]
[클락데일, CPU와 칩셋 간의 연결은 DMI]
네할렘 마이크로아키텍처 CPU들은 AMD가 그랬던 것처럼 메모리 컨트롤러
역할을 하던 MCH가 사라지고 I/O와 PCI-Express Lane 기능 등을 담당하는
부분만 남아 IOH (I/O Hub)로 불리며, 블룸필드가 지원하는 X58 칩셋이 대표적이다.
린필드와 클락데일은 메모리 컨트롤러 뿐만 아니라 PCIe 2.0 컨트롤러까지 CPU 내부에 내장되므로 X58 칩셋과 같은 노스브릿지 역할을 담당하는 칩셋도 사라져 사우스브릿지 기능만 지원하는 원칩 구성이 가능해졌고 인텔 5 시리즈가 대표적이며 이들은 PCH (Platform Controller Hub)로 불린다.
Bloomfield를 지원하는 X58 칩셋은
블룸필드 CPU와는 QPI, X58과 CH 10 시리즈 사우스브릿지와는 DMI로 연결된다. 린필드와 클락데일 CPU와 인텔 5 시리즈 칩셋 간에는 X58과 ICH10 시리즈 사우스브릿지처럼 DMI (Direct Media Interface)를 이용한다.
현재 인텔이 사용하고 있는 DMI는 2.0GB/s의 대역폭을 제공하는데 QPI의 경우 싱글 QPI 링크가 25.6GB/s의 대역폭과 비교하면 큰 차이가 있다. 그러나, 린필드와 클락데일은 PCIe 2.0 Lane과 메모리 컨트롤러가 내장되고 클락데일의 경우 32nm CPU와 45nm IGP 사이에는 QPI 링크를 이용하고 있는 것으로 알려져 있다.
따라서, 린필드와 클락데일은 CPU 내에서 대부분의 작업이 이루어지고 사우스브릿지 기능을 사용할 때 인텔 5 시리즈와의 데이터 교환이 이루어지므로 CPU와 칩셋 사이의 대역폭 부족으로 인한 병목현상은 크게 발생되지 않는다고 볼 수 있다.
PCI-Express (이하, PCIe) 컨트롤러 CPU에 내장
[린필드는 PCIe 컨트롤러 내장 : P55는 x8 + x8 Lane 분할 지원]
[P55 칩셋 멀티 GPU 구성 : PCIe 2.0 x8 + x8 또는 x8 + x8 + x4 Lane]
린필드와 클락데일 CPU가 블룸필드 CPU와 또 달라진 부분은 린필드와 클락데일은 CPU 내부에 PCIe 컨트롤러를 내장하고 있는 것이다. 린필드에 내장된 PCIe 컨트롤러는 PCIe 2.0 x16 Lane을 멀티 GPU 구성을 지원할 수 있도록 x8 + x8 Lane의 분할이 가능하다. 32nm CPU와 45nm IGP가 통합될 클락데일은 x16 Lane 하나로만 사용되는 것으로 알려져 있다. 참고로 X58 칩셋은 PCIe 2.0 x16 + x16 또는 X8 + x8 + x8 + x8 Lane의 구성으로 분할이 가능하다.
PCH (Platform Controller Hub)로 알려진 인텔 5 시리즈 칩셋에도 PCIe 2.0 x8 Lane이 내장되어 있다. (H55는 x6 Lane 내장) 따라서, 제조사에 따라 다양한 멀티 GPU 구성이 가능하며, 인텔 P55 칩셋은 AMD ATI CrossFire X를 비롯하여 얼마 전 NVIDIA SLI 기술을 라이센스 받아 X58처럼 양사의 멀티 GPU 기술을 모두 지원할 수 있게 되었다.
PCH는 보통 무선랜 (WiFi, Wireless Lan)과 기가비트 이더넷이 2개의 PCIe Lane을 점유하여 보통 4-6 PCIe Lane을 멀티 GPU 구성에 사용할 수 있다. 따라서, PCH와 함께 멀티 GPU를 구성하면 x8 + x8 모드, x16 + x4 모드, x8 + x8 + x4 모드의 3가지 구성을 적용할 수 있고 이는 제조사들마다 달라질 수 있다.
QPI와 언코어 (NB, 메모리 컨트롤러) 클럭/ 배수 적용이 달라진 린필드
린필드와 클락데일은 블룸필드 (코어 i7 900 시리즈)와 QPI 클럭/ 배수 뿐만 아니라 언코어 즉, 메모리 컨트롤러에 적용된 클럭/ 배수 역시 달라졌다.
블룸필드와 린필드, 클락데일에 적용된 QPI 기본클럭 (BCLK)은 133MHz으로 모두 같다. 그러나, 린필드와 클락데일은 블룸필드와 달리 CPU에 따라 QPI 배수락이 적용된다. (코어 i5 750 린필드는 QPI 16배수 고정, 블룸필드 코어 i7 920은 18배수 (4.8GT/s) 적용되나 6.4GT/s로도 설정 가능한 것으로 알려짐)
블룸필드는 일반적으로 배수락은 적용되지 않고 4-64배수까지 적용이 가능하다. 하지만, 대부분의 X58 메인보드는 18 (2400MHz, 4.8GT/s)/ 22 (2926MHz, 5.8GT/s)/ 24 (3192MHz, 6.4GT/s) 배수의 3가지 설정이 가능하도록 옵션이 제공된다. QPI 속도는 블룸필드와 린필드, 클락데일 모두 8GT/s (4000MHz)로 제한된다.
따라서, 린필드 코어 i5 750의 경우 블룸필드의 최저 18배수보다 낮은 16배수의 QPI 배수가 적용되므로 BCLK 클럭을 더 높일 수 있고 이로 인하여 더 높은 클럭의 오버클럭이 가능한 것을 말해준다. 예를들어 18/ 22/ 24배수 설정이 가능한 블룸필드가 4000MHz 설정 제한에 따라 BCLK 클럭을 222/ 181/ 166MHz 범위내에 가능한 반면, 린필드 코어 i7 750은 QPI 배수를 16배수로 고정함에 따라 250MHz 설정이 가능하여 더 높은 클럭 적용에 유리해진다.
린필드와 클락데일의 언코어 클럭 즉, 메모리 컨트롤러 클럭은 (메인보드는 보통 UCLK, CPU-Z에서는 NB로 표기) 블룸필드가 메모리 클럭의 2배 이상의 클럭을 적용하는 것이 필요해 일정 메모리 및 UCLK 클럭을 적용하면 한계를 넘어 버린다. (메모리가 DDR3-2000 (1000)MHz 설정이면 UCLK 클럭은 4000MHz가 적용되며, UCLK 클럭은 한계인 4000MHz에 도달한다. 일반적으로 UCLK 클럭이 높아질수록 메모리 대역폭이 증가하여 성능 향상에 도움이된다.)
하지만, 린필드와 클락데일은 이런 제한이 완화되었다. UCLK 클럭은 블룸필드와 린필드, 클락데일 모두 4000MHz로 제한되는데 린필드와 클락데일의 UCLK (메모리 컨트롤러) 배수는 QPI 배수와 같이 CPU에 따라 일정 배율로 낮은 배수가 고정되어 UCLK 클럭 적용에 보다 유연하게 대처할 수 있다. 린필드와 클락데일은 메인보드에서도 UCLK 클럭/ 배수 옵션이 블룸필드 지원 X58 메인보드와 달리 제공되지 않는다.
코어 i7 750을 예로들면, UCLK 클럭은 2128MHz (133 x 16)이며 UCLK는 16배수로 고정되어있다. QPI 속도 적용처럼 기본 클럭인 BCLK가 250MHz일 때 UCLK의 클럭이 4000MHz에 도달할 수 있다. 이는 메모리 컨트롤러 기본 클럭을 더 높여 메모리 성능을 더 끌어올릴 수 있다는 것을 말해준다.
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