인텔 P6 마이크로아키텍처
1. 개요
초창기 펜티엄 시리즈에 사용된 P5 마이크로아키텍처의 후속 마이크로아키텍처이자, 1995년 인텔 펜티엄 프로 시리즈에 최초로 이용된 마이크로아키텍처로 발표되었다.
2. 상세
2.1. 유래
본래 펜티엄이 5번째 의미가 담겨진 합성어였듯이, 그 다음 시리즈를 6번째 의미가 담겨진 합성어인 헥시엄(Hexium)으로 사용하려고 했었다. 그런데 워낙 펜티엄 네이밍이 성공적으로 굳어지는 바람에 그냥 펜티엄 파생형 네이밍인 펜티엄 프로, 펜티엄 II로 이어졌던 것. 본래 부동소수점 실수 연산 유닛의 설계를 담당했던 이스라엘의 하이파 연구소가 주도적으로 맡은 첫 마이크로아키텍처이기도 하다.
2.2. 오리지널 P6 마이크로아키텍처
2.2.1. 특징 및 변천사
- 비순차적 실행(Out-of-Order Excute) 방식의 처리 방식. 이로 인해 멀티태스킹에서 현재 활성화 된 창의 명령을 우선 실행하는 등의 처리가 가능해지게 되었다. 하지만 비순차적 실행 방식의 특성으로 인하여 2018년 인텔 CPU 보안 버그 유출의 멜트다운 버그가 일어난 것이다.
- PAE. 36비트의 메모리 주소 처리 방법으로 최대 64GB의 메모리를 사용 할 수 있게 되었다. 이는 저가형 프로세서인 셀러론에는 적용되지 않음, 그리고 이 기능을 사용하기 위해서는 메인보드 칩셋도 지원해야 한다.
- 파이프라인 개선 및 확장 (펜티엄 프로는 14단계, 펜티엄 II와 III는 10단계) 펜티엄 M은 12~14단계, 코어 솔로/듀오는 12단계)
- FCMOV, FCOMI/FCOMIP/FUCOMI/FUCOMIP, RDPMC, UD2 명령어 추가
- MMX 명령어 추가 (펜티엄 II 클라매스부터)
- FXSAVE, FXRSTOR 명령어 추가 (펜티엄 II 데슈츠부터)
- SSE 명령어 추가 (펜티엄 III 카트마이부터)
하지만 당시 경쟁사가 백지부터 새로 설계한 K7 마이크로아키텍처를 내놓고 2000년 3월에 1 GHz를 먼저 돌파하게 되자, 인텔도 덩달아 1 GHz 제품을 급하게 투입시키면서 1GHz를 돌파한 인텔의 첫 마이크로아키텍처가 되었다. 1 GHz만으로는 만족할 수 없었는지 클럭을 무리하게 더 끌어 올려 1133 MHz인 펜티엄 3 1133까지 내놓았으나, 치명적인 문제로 리콜되는 등 P6의 말년은 초라해지고 말았다.
위기 의식을 느낀 인텔은 P6가 더 이상 클럭 올릴 수 없는 한계에 도달했음을 깨닫게 되고 펜티엄 4에 사용된 넷버스트 마이크로아키텍처를 개발하기에 이르렀다.
2.3. 개량판 P6 마이크로아키텍처
인텔이 P6 마이크로아키텍처의 한계를 극복하기 위해 인텔 아키텍처 연구소가 (미국 오리건주 힐스버러 연구소의 전신) 고클럭을 구현할 수 있는 넷버스트 마이크로아키텍처를 내놓은 상태였는데, 취지는 나쁘지 않았을지 몰라도 IPC는 오히려 떨어지고 소비 전력과 발열이 너무 심해지자 전성비도 떨어졌다. 저전력이 요구되는 노트북 환경임에도 데스크탑용이라고 봐도 무방할 정도로 정신 나간 표기 TDP인 것부터가 도저히 써먹을 수 없는 부적합한 마이크로아키텍처였다.
이런 답 없는 상황을 해결하기 위해 소비 전력과 발열이 그나마 나은 P6 마이크로아키텍처를 개발했던 하이파 연구소가 2003년에 재도입하게 되었다. 이쯤 되면 긴급 수습 팀이라고 봐도 좋을 정도. 브랜드 이름을 따온 '''펜티엄M 마이크로아키텍처'''로 더 많이 알려져 있다.
2.3.1. 특징 및 변천사
- SSE2 명령어 추가
- 쿼드펌핑 FSB 기술 도입
- EIST 도입
- XD bit (펜티엄 M 도선부터)
비록 가장 핵심적인 프론트엔드의 디코더와 백엔드의 실행 유닛은 기존 P6 마이크로아키텍처와 같은 수준이지만, 그 외에 변경된 요소가 제법 많아서 태생이 노트북용 CPU임에도 데스크탑용 투알라틴의 최고 클럭이었던 1.4 GHz보다 더 높은 1.7 GHz까지, 2004년 3월에는 1.8 GHz까지 도달했고, 보드 제조사들은 펜티엄 M과 조합되는 칩셋이 탑재된 메인보드를 데스크탑용에 맞는 보드로도 내놓아 이를 구하기 위해 알아보려는 사람들이 생겨났을 정도였다.
2004년 5월에는 90nm 공정으로 미세화되면서 L2 캐시 용량을 2 MB로 더 증설되고 XD bit가 적용된 도선이 투입되었다. CPU 클럭도 당해 기준 2.1GHz까지, 2005년에는 2.27 GHz까지 끌어 올리고 FSB 전송률도 533 MT/s으로 올리면서 하이퍼스레딩을 지원하지 않는 펜티엄 4 중에서 최고 클럭 모델인 펜티엄 4 519J (3.06 GHz)과 동급 혹은 그 이상의 성능을 보여주기도 했다. 심지어 K8 마이크로아키텍처가 사용된 경쟁사의 애슬론 64 시리즈와 동클럭 대비 큰 차이 없는 수준이었다. 태생이 P6라서 64비트를 지원하지 않는 점만 제외한다면 말이다.
2.4. 2차 개량판 P6 마이크로아키텍처
2005년에 일반 가정용에도 멀티코어 프로세서가 도입됨에 따라 노트북용 제품군에서 듀얼코어가 적용된 첫 마이크로아키텍처로, 펜티엄M에 사용된 1차 개량판 P6에서 변경된 부분은 별로 없지만 펜티엄M에 해결되지 못 한 단점이 보강되었다. 이러한 특성 때문에 '''인핸스드 펜티엄M 마이크로아키텍처'''로 많이 알려져 있다.
2.4.1. 특징 및 변천사
- 부동소수점 실수 연산 유닛(FPU)의 쓰루풋을 128-bit 단위로 확장
- SSE3 명령어 추가
- VT-x 도입
2.5. 현대 CPU 마이크로아키텍처의 초석
펜티엄 프로부터 도입되었지만 직접적으로 펜티엄 2는 물론 펜티엄 3까지 이어졌고, 이후에 펜티엄 4에 사용된 넷버스트 마이크로아키텍처가 개발되었지만, 워낙에 문제투성이였던 탓에 그 이후에 등장한 펜티엄M, 코어 시리즈에서는 P6 마이크로아키텍처를 마개조한 라인으로 다시 선회하게 되면서 1995년부터 2006년까지 10년 넘게 사용된 장수 마이크로아키텍처가 되었다. 또한, P6 설계 사상을 계승하여 모든 면에서 확장되고 새로운 기능이 추가된 코어 마이크로아키텍처의 근간이 되었다. P6의 후속 마이크로아키텍처는 명목상 2000년에 발표된 넷버스트 마이크로아키텍처였지만, 이를 묻어버릴 카드로 사용한 것도 P6라는 것을 생각하면 약간 복잡하다.
10년 넘게 지난 현재까지도 인텔계 현대 CPU 마이크로아키텍처의 초석으로써 쓰이고 있는데 AMD를 앞지르고 완전한 독주를 시작하게 된 계기인 코어2 시리즈에 사용된 코어 마이크로아키텍처 역시 P6 마이크로아키텍처의 설계 사상 및 철학이 계승된 것이니 말 다한 셈. 사실상 인텔이 20년 이상의 장기간 CPU 업계의 정점에 설 수 있게 해준 기반이 된 마이크로아키텍처라고 할 수 있으며, 인텔의 영광의 시작이라 할 수 있었던 CPU 마이크로아키텍처였다.
하지만 '''2018년 인텔 CPU 보안 버그 유출 사태'''로 인해 인텔이 현재까지 이 마이크로아키텍처를 근본적으로 개선하지 않고 단순히 손 본 수준으로 CPU를 개발해왔다는 것이 드러나면서 과거의 영광은 현재 인텔의 치명적인 치부가 되었다. 잘 설계된 마이크로아키텍처를 개선, 개량해서 재활용하는 것 자체는 크게 문제될 것이 없지만, 그 누구도 몰랐던 매우 치명적인 버그가 존재함에도 개선 없이 소프트웨어 혹은 스테핑별 추가 하드웨어 모듈 차원의 땜질만 하고 있는 것이 문제다.