CPU의 발전과 트렌드

멀티코어를 알아보기 전에 싱글코어에 대해서 알아보자.

싱글 코어

싱클 코어는 한 개의 core로 된 CPU를 뜻한다. 코어는 명령을 실행하고 로컬로 데이터를 저장하기 위한 레지스터를 포함하는 구성요소다. 간혹 CPU를 코어라고 생각하는 사람이 있는데, 코어와 프로세서는 같은 의미로 쓰이고 있고 CPU는 명령을 실행하는 물리적 칩이다. 이 CPU 안에 여러 개의 코어가 들어있다.

멀티 코어를 지원하지 않았던 이유

옛날에는 멀티코어를 지원하지 않았다. 왜냐하면 컴퓨터를 운영하는데는 하나의 코어로 충분하다고 생각했고 멀티코어를 지원하려면 코어들끼리 서로 통신이 원할하게 되야 하고 자원을 공유하는데 있어서 동기화 작업도 잘 이루어야져야 했기 때문인데, 이 작업이 너무 복잡했다.

그래서 1971년 최초의 CPU라고 할 수 있는 4bit 짜리 Intel 4004부터 2004년까지 싱글코어만 출시되었다. 무어의 법칙대로 18개월마다 CPU의 성능응 2배씩 증가했다. 하지만, CPU 성능이 증가하면서 발열량이 가장 큰 문제가 되었다. 발열량이 얼마나 심했냐면 2004년에 가서는 코어에 손을 대면 화상을 입었고 CPU로 고기를 구워먹을 수 있다는 농담도 나왔다.(실제로 가능한 발열량이었다.)

그래서 제조업체들은 더 이상 코어 하나의 성능을 증가시킴으로써 CPU 성능을 증가할 수가 없어서, 2005년 인텔의 펜티엄 D(듀얼코어)를 출시로 멀티코어의 출발을 알렸다.

멀티코어의 장단점

• 장점
  • 처리량 증가이 증가했다. 적은 시간에 더 많은 작업을 처리할 수 있다. 그러나 N프로세서의 속도 향상비율은 N배인 것은 아니다. 왜냐하면 여러 프로세서가 하나의 작업에 협력할 때 모든 프로세서가 올바른 작동을 유지하기 위해서 일정한 양의 오버헤드가 발생한다.
  • 신뢰성이 증가했다. 하나의 프로세서에 이상이 생겨도 시스템이 느려질 뿐 시스템 자체가 멈추지는 않는다.
• 단점
  복잡성이 증가했다. 위에서 설명한 바와 같이 하나의 프로세서로 구성된 시스템보다 하드웨어적, 소프트웨어적으로 매우 복잡하다. 그래서 싱글 코어의 한계를 느끼게 될 때까지 멀티 프로세서의 출현이 늦어졌다.

CPU의 발전

코어는 시간이 지남에 따라 가격은 싸지고 속도는 빨라지며 크기는 점차 작아지고 있다.

Intel's Core2 Duo

위에 그림은 Intel Core2 Duo의 내부 사진이다.

Sandy Bridge

이 사진은 Intel's Sandy Bridge다. 이 둘의 차이점이 보이는가? 둘의 CPU크기는 거의 동일하다. 하지만 그 안에 내용물이 다르다. 바로 코어의 개수가 다르고 코어의 크기도 다르다. 코어의 크기가 작아져서 남는 공간에 그래픽 프로세서도 달았고 메모리 컨트롤러도 넣었다. 그외 다른 추가 기능들도 넣었다. CPU가 이제는 단순히 컴퓨터의 속도만 담당하지 않는다. 샌디 브릿지 i5는 2020년 기준 3만원 밖에 안한다. 하지만 옛날에는 8bit 하는 cpu가 100만원이 넘었다. 요즘은 cpu가 점점 작아지고 싸지기 때문에 IoT도 급속한 발전을 이루고 있다. 물론 옛날에도 IoT 기술이 있었지만 상업화와 발전을 이루지 못한 이유는 가격 문제였다. 하지만 기술의 발전으로 인해 왠만한 가전기기나 웨어러블(구글 글래스 등) 기기에 CPU가 탑재되어 1인 1PC 시대에서 1인 다PC 시대가 도래했다.