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[차세대 노트북 구매가이드] 1부. 노트북 CPU 어떻게 변해왔나.

[차세대 노트북 구매가이드] 1부. 노트북 CPU 어떻게 변해왔나.

	2002.09.03

며칠전 인텔코리아는 관련 기자들을 불러 기자간담회를 열었습니다. 컴퓨터의 핵심인 CPU를 만드는 회사답게, 인텔의 기자간담회는 다른 어떤 업체에 비해 자주 열리는 편이기는 합니다만 이번 기자간담회에서는 아주 흥미로운 이야깃거리들을 접할 수 있었습니다. 바로 인텔이 앞으로 선보일 새로운 모바일CPU, 배니어스(Banias)에 대한 정보가 인텔의 입을 빌어 공식적으로 알려진 첫 번째 자리였기 때문입니다.

인텔이 첫 번째로 데스크탑CPU를 개조한 모바일용 제품이 아닌 본격적인 모바일만을 위한 제품으로 선보인 배니어스는 물론, 인텔이 그리는 이른바 포스트PC시대를 가름해볼 수 있었던 만큼 중요한 정보를 한 보따리 얻을 수 있었습니다. 과연 인텔의 배니어스는 무엇이고, 앞으로의 모바일 시장은 어떻게 바뀔지 알아보도록 하겠습니다


» 인텔 관계자가 설명하며 직접 들어 보인 배니어스. 모바일기기만을 위한 전용제품입니다.

줄어드는 데스크탑, 늘어나는 노트북

먼저 인텔이 노트북으로 대표되는 모바일 시장에 주력하는 이유를 아는 것이 배니어스와 그와 관계된 이야기를 이해하는데 도움이 될 듯 싶습니다. 얼마전 뉴스로 보도해 드린 적도 있습니다만 올 상반기 국내 PC업체들의 상황은 우울하기만 합니다. 대부분의 업체가 지난해 같은 기간에 비해 매출은 줄고 영업이익은 적자를 기록하는 등 침체의 골이 더욱 깊어졌기 때문입니다.

예를 들어 국내 상반기 시장규모는 데스크톱 103만9,000대, 노트북 20만6,000대 등 124만5,000대로 집계되고 있습니다. 이는 지난해 같은 기간의 139만3,000대(데스크탑 121만대, 노트북 18만3,000대)보다 10%넘게 줄어든 것입니다.

이미 가정의 PC 보급률은 75%선으로 모든 가정이 PC를 소유하고 있어 신규수요를 기대하기는 불가능한 수준입니다. 그나마 남아있는 활로인 대체 수요 역시 갈수록 지연되고 있습니다. 대체 수요란 더 나은 컴퓨팅 환경이 필요할 때 생깁니다. 하지만 지금의 기술 수준으로도 웬만한 PC작업이 가능한데 굳이 돈을 더 주고 비싼 PC를 살 이유가 없다는 것이 문제입니다.

이런 상황은 비단 우리나라만의 이야기는 아니며 전 세계가 공통적으로 겪고 있는 상황입니다. 이런 PC시장의 불황에 어느 누구나 힘든 시기를 겪고 있지만, 모든 PC에 들어가는 CPU를 만드는 인텔의 고민은 실로 엄청난 것이라 할 수 있습니다.

그나마 발전하고 있는 시장은 노트북입니다. 큰 폭의 증가는 아니더라도 노트북 시장은 꾸준히 발전하고 있는 모습을 보이는 얼마 안 되는 시장입니다. 인텔이 모바일용 제품에 최적화된 CPU를 선보인다던지, 모바일과는 좀 거리가 있어 보였던 AMD가 모바일용 CPU를 여럿 선보이는 것 또한 이런 시대의 변화와 결코 무관하지 않습니다. 한마디로 노트북과 모바일을 생각하지 않고는 어떤 CPU도 살아남기 힘든 시장이 되어 가고 있는 셈입니다.

그동안은 데스크탑 CPU를 개조한 CPU가 선보여

이렇듯 크게 늘어나고 있는 모바일시장에 쓰이는 CPU를 알아보면 매우 흥미로운 사실을 발견할 수 있습니다. 그것은 바로 처음부터 모바일 전용으로 만들어진 CPU는 적어도 인텔에서는 없었다는 사실입니다. 일단 데스크탑용 CPU를 먼저 만들고 이것을 노트북에 알맞도록 발열과 전력소비량을 줄인 제품을 선보이는 식이었습니다.

데스크탑에 비해 좁은 공간에서 안전하게 작동해야하는 노트북인만큼 발열량을 줄이는 것은 당연한 명제였고, 배터리를 이용해서 움직이는 노트북의 특성상 전력소비량을 줄이는 것은 기본에 속하는 일이기 때문일 것입니다. 이런 이유 때문에 노트북용 CPU는 성능은 데스크탑에 비해 뒤지고, 값도 비싼 단점이 있는 것을 당연하게 생각해 왔습니다.

우리가 가지고 다니는 노트북의 처음이라고 할 수 있는 제품은 1989년 7월 발표된 도시바 다이나북(Dynabook)을 그 시작으로 삼는 경우가 많습니다. 이 제품에 쓰인 CPU는 8086, 10MHz이었던 것으로 기억합니다. 물론 전용 모바일 CPU란 개념조차도 없던 시절의 이야기입니다.


» 최초의 노트북인 다이나북에 쓰였던 8086과 AT라는 이름이 더 친숙한 80286.

시대가 흘러 흔히 AT라는 이름으로 불렸던 80286시절에 선보였던 노트북들은 랩탑(Laptop)이라는 이름으로 불렸습니다. 한마디로 들고 다닐 수 있는 컴퓨터의 조건을 겨우 만족시키는 수준이었습니다.


» 386시대에 이르러 드디어 모바일 전용 CPU라고 할 수 있는 제품이 선보이게 되었습니다.

386, 486시대에 이르러 본격적인 모바일용 CPU가 선보여

386시절에는 모바일용 CPU의 효시라고 할 수 있는 80386SL이 선보이기는 했지만 워낙 적은 양만 만들어진 탓에 큰 의미는 없었다고 할 수 있습니다. 기존 386프로세서에 비해 무려 5년여 늦게 만들어진 제품이었습니다. 지금과는 달리 칩셋이 CPU에 통합된 구조였습니다.

486시대에 이르러 인텔은 비로소 모바일CPU다운 제품을 선보이게 됩니다. 바로 80486SL이 그 주인공입니다. 물론 데스크탑용인 80486SX 역시 함께 쓰이기는 했습니다.


» 본격적인 모바일용 CPU는 486시대에 와서 이루어진 셈입니다.

이 당시에 쓰인 80486SL은 앞선 80386SL와 비슷한 모바일 전용 프로세서입니다. 굳이 차이점을 찾는다면 입출력 컨트롤러 기능을 갖추지 않았다는 정도일 것입니다. 무엇보다 전력관리 기능이 보강되고 작동전압 또한 3.3V로 크게 낮아졌습니다.


» 새로운 아키텍처로 한 시대를 풍미한 펜티엄 CPU. 모바일 전용 CPU도 따로 선보였습니다.

인텔이 완전히 아키텍처를 바꾼 펜티엄CPU 역시 노트북용으로 쓰인 대표적인 제품입니다. 비록 전력소비량과 발열이 조금 있기는 했지만 주로 보급형 노트북에서는 그대로 데스크탑 CPU를 가져다 썼습니다. 고성능제품에서나 모바일용 CPU를 따로 갖추는 정도였지요. 이런 제품들은 L2캐쉬를 내장하고, 작동전압 또한 2.45V 수준으로 크게 낮아 배터리를 보다 오래 쓸 수 있다는 장점이 있었습니다.


» MMX CPU


» 모바일 셀러론 CPU

좀 더 성능을 높인 MMX CPU는 강력한 멀티미디어 성능과 데스크탑 모델이라고 하더라도 2.8V의 비교적 낮은 전압에서 작동한다는 장점을 갖춰 노트북에 자주 쓰였습니다.

물론 크기가 상대적으로 작은 이른바 미니노트북에서는 진정한 모바일 펜티엄MMX CPU라고 할 수 있는 코드명 Tilamook을 쓰는 경우가 적지 않았습니다. 기존 제품에 비해 무려 1V를 낮춘 1.8V의 낮은 전압으로 작동하고, L2캐쉬를 포함해, 같은 배터리를 쓰더라도 약 20% 정도 이용시간을 늘린 제품이었습니다. 클럭은 120～300MHz정도였습니다.

펜티엄II, III시절에는 데스크탑 CPU를 노트북에 그대로 쓰지 못해


» 슬롯형으로 디자인이 바뀐 펜티엄II와 펜티엄II

펜티엄II부터, 인텔은 데스크탑CPU와 모바일CPU를 완전히 구분 짓는 전략을 펴게 됩니다. 즉, 성능을 중시한 데스크탑CPU의 디자인을 완전히 바꿈으로서 기존 노트북에는 도저히 쓸 수 없게 된 것입니다. 이 당시에 AMD 역시 모바일CPU를 선보임으로써 모바일 시장에서도 인텔과 AMD의 경쟁이 시작된 시기이기도 합니다. 펜티엄II는 디자인도 문제지만, 높은 발열량, 많은 전력 소비량 등 모바일CPU로는 거의 쓰기가 불가능했습니다.
모바일 전용 펜티엄II는 2V의 작동전압말고는 별다른 특징은 없었던 제품으로 기억합니다.


» 진정한 모바일 펜티엄II, 펜티엄II PE.

물론 인텔은 나중에 코드명 Dexon, 펜티엄II PE(Performance Enhanced)를 선보입니다. 이 제품은 부분적이나마 0.13미크론 공정을 도입하고, L2캐쉬 256KB로 상당히 고성능에 신경을 쓴 모습을 보입니다.

이후의 인텔 모바일 CPU는 주로 성능보다는 전압을 낮춰 발열량과 전력소비량에 부쩍 신경을 쓴 모습을 보이게 됩니다. 기술과 공정이 개선되었기 때문입니다.

한편 보급형 노트북을 중심으로 셀러론의 인기는 더욱 치솟게 됩니다. 지나치게 비싸다는 평가를 받았던 모바일 펜티엄II나 펜티엄III에 비해 L2캐쉬의 양을 절반 정도로 줄였지만 노트북용으로는 충분한 성능을 보여주었기 때문입니다. 이른바 보급형 노트북을 만드는데는 이런 셀러론의 공을 결코 무시할 수 없습니다.

모바일 셀러론의 발전과 진화는 오늘까지도 계속되고 있습니다. 처음 선보였던 펜티엄II코어의 셀러론을 시작으로, 펜티엄III 코어인 코퍼마인-128K를 쓰는 모바일 셀러론, 그리고 0.13미크론으로 발열과 전력소비량을 더욱 줄인 튜알라틴-256 코어의 모바일 셀러론이 그것입니다. 최근에는 펜티엄4코어의 모바일 셀러론까지 선보이고 있을 정도입니다. 한결같이 당시 데스크탑 CPU에 비해 L2캐쉬가 절반정도라 줄었다는 것이 특징이기도 합니다.


» 다양한 변화를 겪어온 셀러론CPU.

펜티엄4까지 발전한 지금의 모바일CPU


» 모바일 펜티엄III와 펜티엄4.

지금 팔리고 있는 모바일 CPU를 구분하면 모바일 펜티엄III, 모바일 셀러론, 그리고 모바일 펜티엄4를 꼽을 수 있습니다. 그 가운데 가장 오래된 코어는 모바일 펜티엄III입니다. 인텔은 모바일 펜티엄III의 경우 코퍼마인코어를 써서 대략 4～500MHz제품부터 선보일 정도로 신중한 발걸음을 선보였습니다. 지금은 주로 서브형, 미니 제품과 저가형 일부 제품에 쓰이고 있습니다.

기술적으로는 멀티미디어 기능을 대폭 보강한 SSE명령과 진정한 모바일CPU의 첫발걸음이라고 할 수 있는 스피드스텝을 적용했다는 것입니다.
스피드스텝은 AC전원을 쓸 때는 CPU성능을 100% 그대로, 대신 배터리로 움직일 때는 대략 80%정도로 클럭을 낮추면서 전압 또한 낮추는 기술입니다. 모바일CPU와 데스크탑CPU를 구분 짓는 가장 중요한 기술로 평가받고 있을 정도입니다.

이런 모바일 펜티엄III 역시 최근 들어서는 이른바 0.13미크론 공정의 튜알라틴 코어를 쓰고 있습니다. 미세공정과 512KB L2캐쉬 등 성능과 전력소비량이라는 두 마리 토끼를 모두 잡은 것으로 평가받고 있습니다. 이미 데스크탑의 경우 펜티엄4로 넘어간지 오래되었지만, 노트북은 아직도 펜티엄III가 주를 이루는 것도 이런 이유가 있습니다.


» 데스크탑용 펜티엄4 역시 기존 423핀에서 478핀으로, 코어 역시 월라멧에서 노스우드로 변화를 겪게 됩니다.

펜티엄4의 경우 처음 선보였던 윌라멧코어의 423핀은 크기나 전력소비량에서 노트북용으로는 도저히 쓸 수 있는 제품이 아니었습니다. 나중에 선보인 478핀 펜티엄4의 경우 일부 저가형 제품을 중심으로 그대로 쓰이는 경우가 많습니다. 특히 0.13미크론 공정의 노스우드코어는 발열량도 상대적으로 적어 더욱 그런 경향이 짙습니다.

데스크탑CPU를 먼저 선보이고 이를 계량한 제품을 선보이는 인텔의 전략은 펜티엄4 시대에도 계속되고 있습니다. 이런 흐름에 따라 선보인 모바일 펜티엄4의 경우 최고 2GHz제품까지 선보이고 있습니다.


» 최신 845MP칩과 궁합을 맞추는 인텔 모바일 펜티엄4 2GHz.

모바일 펜티엄4는 0.13미크론 노스우드에 기반을 둔 제품입니다. 따라서 데스크탑 펜티엄4와 마찬가지로 넷버스터 아키텍처나 512KB L2캐쉬 등을 그대로 볼 수 있습니다. 여기에 스피드스텝 또한 보강되어 Enhanced 스피드스텝, SIMD명령어인 SSE를 보강한 SSE2 등 모바일CPU로는 최고의 기술을 골고루 갖추고 잇는 셈입니다. 다만 펜티엄4 자체의 전력소비량이 제법 큰 탓에 아직은 주로 올인원타입에서만 볼 수 있습니다.

서브형 제품에는 여전히 펜티엄III가 쓰이고 있으며 인텔이 모바일 펜티엄4가 나왔음에도 모바일 펜티엄III를 단종시키지 않는 이유이기도 합니다.


» 모바일 펜티엄4 2GHz를 쓴 노트북들.

최초의 노트북 전용 CPU. 트랜스메타 크루소

지금껏 인텔을 중심으로 소개한 모든 CPU는 한결같은 패턴을 가지고 있습니다. 일단 데스크탑 CPU를 먼저 만들고 그 다음 이를 개량한 노트북용 모바일CPU를 만들었다는 것입니다. 데스크탑 시장에 비해 모바일 시장이 상대적으로 작은 탓에 이런 흐름은 당연한 것으로 받아들여졌습니다. 이런 흐름에 큰 파장을 몰고 온 변화는 인텔이 아닌 트랜스메타라는 작은 회사에서 시작되었습니다.


» 트랜스메타 크루소

이 회사에서 선보인 크루소는 지금까지의 리스크방식을 따르면서도 실제로는 시스크방식처럼 쓰는 독특한 방식의 CPU입니다. 1995년 설립된 트랜스메타는 그다지 유명한 회사가 아니었습니다. 주로 DSP(Digital Signal Processor)를 생산하는 반도체 회사에 지나지 않았습니다. 리눅스를 만든 리누스 토발즈가 트랜스메타에 들어오면서 트랜스메타는 서서히 이름이 알려지게 됩니다. 트랜스메타는 리눅스의 대가인 리누스 토발즈라는 인재를 얻은 것과 트랜스메타라는 회사의 광고효과까지 얻게 된 셈이었죠.


» 왼쪽이 TM3200, 오른쪽이 TM5400. TM5600 이전에 나왔던 크루소 패밀리.

DSP와 ASIC(Application-Specific Integrated Circuit : 주문형 집적회로)을 생산하던 반도체 제조회사에 불과한 트랜스메타가 컴퓨터관련 업계와 컴퓨터에 관심 있는 사람들을 놀라게 한 것은 역시 크루소 때문이었습니다.

크루소를 간단히 설명하면 소비전력이 적어 발열량이 적고, 싼값에 비해 성능이 좋으며, 가벼운 무게에 업그레이드의 쉽다는 장점을 골고루 가진 CPU입니다.


» 크루소 프로세서 TM5600.

크루소의 가장 큰 특징은 소비전력이 적다는 것입니다. 크루소는 인텔의 스피드 스텝(Speed Step), AMD의 파워나우(PowerNow)에 비해 획기적이라고 할 만큼 소비전력을 줄였습니다.

롱런(Long Run)이라는 전원관리 기술은 CPU의 쓰는 정도에 따라서 알아서 클록과 전압을 조절합니다. 인텔의 스피드 스텝이 두 가지 모드로 동작하는데 비해 크루소는 18단계로 움직입니다. 전에는 볼 수 없었던 매우 섬세한 전력관리를 할 수 있는 셈이죠.

게다가 하드웨어적으로 전원을 관리하기 때문에 스피드스텝처럼 램상주 프로그램이 필요 없다는 장점이 있습니다.


» 모바일 펜티엄III와 비교. DVD 타이틀 재생할 때 쓰는 소비되는 전력.

두 번째 특징으로 싼값을 들 수 있습니다. 게다가 크기와 무게도 작습니다. 가벼운 무게는 단순히 CPU의 무게가 가볍다는 것이 아니라, 통합 I/O(Input/Output) 컨트롤러 CPU에 안에 달아 이동형 장치의 무게를 줄일 수 있어 그 만큼 작게 만들 수 있다는 장점이 있습니다.

통합 I/O에는 메모리 컨트롤러와 PCI 컨트롤러가 내장되어 있습니다. 크루소를 쓴다면 노스브리지에 해당하는 칩셋은 필요 없습니다. I/O컨트롤러가 CPU안에 있다는 것을 다른 시각에서 본다면 CPU와 I/O컨트롤러간에 병목현상을 획기적으로 줄일 수 있다는 의미도 됩니다. 이에 따른 성능 향상은 어쩌면 당연한 이야기입니다.


» 크루소를 쓴 후지쯔 노트북 안쪽. 크루소와 ALI 사우스브리지, ATi 모빌리티 그래픽칩셋을 썼습니다. 기존의 노트북이나 메인보드에 비해 노스브리지가 없기 때문에 구조가 간단합니다.

세 번째 특징은 지금까지의 CPU와는 달리 CPU단위에서 업그레이드를 할 수 있다는 것입니다. 코드 몰핑(Code Morphing) 기술로 크루소는 x86용 운영체제와 프로그램을 쓸 수 있기 때문이죠.

크루소는 원래 리스크 기반으로 만들어진 프로세서이기 때문에 x86용 운영체제와 프로그램을 쓸 수 없습니다. 코드몰핑 프로그램으로 인텔기반의 프로세서에서 쓰는 VLIW(Very Long Instruction Word)명령어 셋으로 바꾸어 마치 인텔 호환 프로세서처럼 쓸 수 있습니다. 호환성도 그대로 유지됩니다. 코드몰핑 프로그램을 업그레이드 할 수 있다면 어떻게 될까요?

한마디로 하드웨어보다는 소프트웨어의 중요성이 훨씬 커지는 셈입니다. 소프트웨어 업그레이드로 CPU클럭을 올리거나 멀티미디어 명령어를 더한 효과를 충분히 볼 수 있습니다. 생각만으로도 대단한 일이죠. 당시 인텔이나 AMD가 잔뜩 긴장했던 것도 이해되는 부분입니다. 리누스 토발즈 같은 대가가 이 회사에 합류한 이유도 이런 매력을 느꼈기 때문이 아닐까 싶습니다.

마치 바이오스 업그레이드하듯이 공짜로 CPU를 업그레이드 할 수 있다고 생각한 것은 거의 코페르니쿠스적인 발상인 셈입니다.


» 크루소의 핵심 기술. 하드웨어만큼 소프트웨어가 중요한 CPU입니다.

물론 크루소는 제품 발표당시의 열기에 비해 일년여가 지난 지금 살펴본다면 그리 성공한 CPU라고 하기는 어렵습니다. 주로 서브노트북에서 미니노트북까지 크루소를 달았지만, 무엇보다 실제로 크루소를 쓴 노트북은 트랜스메타에서 밝힌 것만큼 성능이 뛰어 나지 못하다는 것이 단점이 될 것입니다. 크루소가 처음 선보였을 때의 그 환호성을 계속 이어나가지 못한 결정적인 이유가 상대적으로 떨어지는 성능 때문이었습니다. 호환 CPU의 한계라고도 할 수 있는 부분입니다.


» 크루소 프로세서를 차음으로 쓴 소니 바이오 C1-VJ.

어쨌거나 모바일CPU에서 크루소가 끼친 영향은 대단한 것입니다. 이런 흐름은 인텔에도 영향을 미쳐 데스크탑을 고려하지 않고 모바일 전용의, 모바일을 먼저 생각하는 최초의 CPU인 배니어스에 영향을 미쳤다는 것은 쉽게 짐작할 수 있는 사실입니다.

2부에서 계속...

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written by 컴닷코 (comdotco)

2004-01-07 13:41:47

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