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 달라진 버스 클럭 표기법
다음은 AMD와 인텔이 사용하고 버스 프로토콜별 CPU 대역폭 및 전송속도를 계산하는 방법으로 앞서 다룬 내용들을 정리해보았다.이전 장에서는 AMD와 인텔이 각사의 CPU에 적용한 하이퍼트랜스포트, FSB와 QPI 버스 프로토콜의 기본적인 내용들을 소개했는데 이번에는 버스 클럭 표기 방법의 변화에 대한 부분을 살펴보도록 하자.
FSB (Front Side Bus)의 대역폭 및 전송속도 계산
[코어2 시리즈는 FSB 사용, FSB1333MHz 적용시 대역폭은 10.6GB/s]
FSB는 클럭 주파수를 사용하며, 주파수 단위로 MHz 또는 GHz를 사용하여 데이터 전송의 수를 표기해왔으며, 클럭 주파수는 클럭 사이클 당 처리할 수 있는 성능을 의미한다. 주파수 (Frequency)는 주기적인 현상이 단위 시간동안 얼마나 일어났는지를 의미하며, 진동수로도 불린다. SI 단위로는 헤르츠 (Hz)를 사용하며, 1Hz는 1초에 1번 주기적인 현상이 일어나는 것이다.
FSB의 대역폭 또는 최대 이론적인 입출력 성능은 데이터 통로의 폭, 클럭 주파수 (초 당 처리 가능한 사이클), 그리고 데이터 전송의 수 (클럭 사이클 당 성능)에 의해 결정된다.
또한, 펜티엄4 시절부터 현재의 코어2 시리즈 CPU들은 쿼드펌핑 (Quad Pumping, Quad Data Rate)을 적용하여 클럭 사이클 당 4번의 데이터 전송이 가능하며, 버스 클럭은 외부클럭 200MHz에 4를 곱한 값이다. FSB는 64bit 데이터 폭을 제공한다.
64bit 폭의 FSB로 동작하는 400MHz CPU는 QDR (Quad Pumping, Quad Data Rate)이 적용되어 4를 곱해 1600MHz의 버스 클럭을 가지며, 대역폭 계산은 12.8GB/s (64bit/ 8 (bits/ byte, byte로 계산위해 8로 나눔) x (400MHz x 4))의 대역폭을 제공한다.
해당 CPU에 사용된 버스 클럭의 실질적인 초당 전송수 즉, 전송속도는 400MHz x 4 (QDR)로 MT/s로 표기하면 1600MT/s이며, GT/s로 표기하면 1.6GT/s가 된다.
QPI (QuickPath Interconnect)
[QPI는 GT/s 단위 사용, 싱글 링크 포트에 25.6GB/s 대역폭]
인텔 QPI는 전송속도를 FSB의 MHz/ GHz 단위와 달리 실질적인 초당 전송수 즉, 전송속도를 GT/s로 표기한다. 현재 인텔 코어 i7 블룸필드 920/ 940/ 950이 4.8GT/s (2400MHz, 2.4GHz), 965/ 975 익스트림 에디션이 6.4GT/s (3.2GHz, 3200MHz)가 적용된다.
실질적인 초당 전송수 즉, 전송속도로 표기하면 QPI가 클럭 당 2개의 데이터를 전송하므로 FSB 단위인 GHz/ MHz로 바꾸면 4.8GT/s가 2.4GHz (2400MHz, 133MHz x 18)이며, 6.4GT/s는 3.2GHz(3200MHz, 133MHz x 24)로 표기할 수 있다.
QPI는 방향 당 20bit 점대점 링크 (8/ 10bit 표준 인코딩에 의해 4bit는 클럭 신호와 에러 정정 신호 포함), 데이터 폭은 16Bit (2Byte), 총 핀수는 84개로 차동 신호를 제공한다. 또, 80bit flit (flit, Flow Control Unit) 당 64bit의 데이터 처리를 제공하며, 양방향, 버스 클럭에는 더블 (DDR, Double Data Rate) 방식이 적용된다.
이에 따라 6.4GT/s (3.2GHz, 3200MHz)로 동작하는 코어 i7 블룸필드 965/ 975XE의 싱글 QPI 링크의 대역폭을 계산해보면 아래와 같다.
3.2GHz x 2 (bits/Hz, DDR) x 20 (QPI 링크 폭) x (64/80, data bits/flit bits) x 2 (양방향) / 8 (bits/ byte) = 25.6GB/s
2.4GHz의 싱글 QPI 링크는 19.2GB/s (2.4GHz x 2 (bits/Hz, Double Clock Rate) x 20 (QPI 링크 폭) x (64/80, databits/flit bits) x 2 (양방향) / 8 (bits/ byte))이다.
듀얼 QPI 링크 대역폭은 x 2를 하면 51.2GB/s의 대역폭이 나온다.
하이퍼트랜스포트 (HyperTransport)
하이퍼트랜스포트는 x86 호환 CPU로 출발한 만큼 인텔의 FSB에 맞추어 데이터 전송의 수를 클럭 주파수로 표기해왔다. 하지만, 데스크탑 사용자들이 FSB와 비교해 쉽게 알 수 있도록 표기하는 MHz/ GHz 외에도 QPI처럼 동작 주파수를 GT/s 또는 MT/s로도 표기하여 왔다.
[현재의 45nm AMD CPU들은 하이퍼트랜스포트 3.0 규격을 사용]
하이퍼트랜스포트 기술은 현재 1.x, 2.0, 3.0, 3.1 규격까지 공개된 상태로 규격에 따라 버스 클럭 (HT Frequency)이 800MHz에서 3.2GHz까지 동작되며, FSB의 외부클럭의 관점에서 보면 200MHz이고 CPU 대역폭의 의미에서의 FSB는 800MHz/ 3.2GHz가 적용된다. 데이터 폭은 단방향 16Bit, 양방향 32Bit (업링크 16Bit, 다운링크 16Bit)를 사용한다.
또한, 하이퍼트랜스포트는 DDR (Double Data Rate) 방식을 적용하므로 버스 클럭이 3.2GHz 적용시 실질적인 초당 전송수 즉, 전송속도는 3200MHz x 2 (DDR) = 6400MT/s (6.4GT/s)다.
현재의 45nm 페넘2 및 애슬론2 CPU들은 외부 통로로 16Bit/16Bit 1800 & 2000MHz 하이퍼트랜스포트를 사용하고 있다. 이를 계산하면 2Byte (16Bit) x 2 (양방향) x 2 (DDR) x 1800/ 2000MHz = 14.4GB/s, 16GB/s로 최대 14.4GB/s, 16GB/s의 대역폭을 제공한다.
하이퍼트랜스포트 3.1규격 최대 버스 클럭 (HT Frequency)인 16Bit/ 16Bit 3.2GHz 적용시를 계산하면, 2Byte (16Bit) x 2 (양방향) x 2 (DDR) x 3200MHz = 25.6GB/s로 하이퍼트랜스포트 링크의 대역폭이 나오며, 이는 인텔 싱글 QPI 링크 대역폭과 같다.
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