[문과 코린이의 IT기록장] 컴퓨터 구조 - 1강. 컴퓨터 추상화 및 관련 기술
[ (7) 전력 장벽 ~ (8) 현저한 변화 : 단일프로세서에서 멀티프로세서로의 변화 ]
1. 전력 장벽
1) 전력 장벽
- 클럭 속도와 소비 전력은 오랫동안 빠르게 증가하다가 최근에 주춤해졋음. * 속도와 전력은 서로 연관되어 있음
- 최근 성장이 정체된 이유는, 상용 마이크로프로세서의 냉각 문제 때문에 실제로 사용할 수 있는 전력이 한계에 도달하였기 때문. (현재 4GHz이 전력장벽)
- 집적회로의 주된 기술인 CMOS가 에너지를 소비하는 주원인은 동적 에너지임.
* 동적 에너지란? 트랜지스터가 0-1로 혹은 그 반대로 스위칭하는 동안에 소비되는 에너지
- 동적 에너지는 각 트랜지스터의 용량성 부하와 인가되는 전압에 의해 결정된다.
- 그렇다면 현재 전력이 고작 30배밖에 증가하지 않았는데, 클럭 속도가 1000배 증가할 수 있었던 이유는?
: 전압을 낮추는 공정기술의 노력 덕분
: 트랜지스터의 발전 - 공정기술의 전력 감소(5V->1V)
2) 오늘날의 문제는?
- 전압을 더 이상 낮추면 트랜지스터 누설 전류가 너무 커져 버림.
: 누설 전류는 마찰 때문에 발생
: 회로 내 누설전류를 통해 트랜지스터를 안 써도 항상 저장공간이 최소로 작동 가능한 것.
: 동적 에너지가 CMOS 에너지 소모의 주요인이기는 하지만, 트랜지스터가 꺼져 있을 때도 흐르는 누설 전류 때문에 정적 에너지 소모가 존재함. 서버에서 전체 에너지 소모의 40%는 누설 전류에 의한 것.
- 전력은 다음 두 가지 이유로 집적회로의 골치 아픈 문제임
a. 전력이 칩 전체로 전달되어야 한다. 그러나, 현재 칩 연결망 중 여러 층이 전력과 접지만을 위해 사용된다.
b. 전력으로 낭비되는데 열을 제거해야 한다. (냉각을 위해서는 열에너지 X, 전류에너지로 흐를 수 있도록 만들 필요가 있음)
2. 현저한 변화 : 단일프로세서에서 멀티프로세서로의 변화
- 전력 한계 문제는 마이크로프로세서 설계에 극적인 변화를 가져다 줌.
- 단일 프로세서에서 한 프로그램의 응답시간을 계속 줄여 나가는 대신, 모든 데스크톱과 서버 회사는 2006년 칩에 여러 개의 프로세서를 집적한 마이크로프로세서를 생산함.
: 이는 응답시간보다는 처리량 개선에 더 효과가 있었음.
: 프로세서와 마이크로프로세서 두 용어 사이의 혼란을 줄이기 위해 회사들은 프로세스를 ‘코어’라고 부르고, 그러한 마이크로프로세서를 '멀티코어' 마이크로프로세서라고 부름
: 그러므로 ‘쿼드코어’마이크로프로세서는 4개의 프로세서, 즉 4개의 코어를 포함한 칩이다.
[ 병렬성 ]
- 파이프라이닝
- 하나의 클럭에서 명령어를 병렬로 처리 ( 여러개의 함수를 동시에 처리 )
- 앞으로는 병렬 프로그래밍이 필요.
| * 유의사항 - 아직 공부하고 있는 문과생 코린이가, 정리해서 남겨놓은 정리 및 필기노트입니다. - 정확하지 않거나, 틀린 점이 있을 수 있으니, 유의해서 봐주시면 감사하겠습니다. - 혹시 잘못된 점을 발견하셨다면, 댓글로 친절하게 남겨주시면 감사하겠습니다 :) |
