인텔의 대표적인 제품 개발, 출시 전략인 ‘틱-톡’ 이후 매년 이맘때쯤 등장하는 인텔의 새로운 프로세서와 플랫폼을 보는 것은 거의 연례행사 같이 여겨질 정도다.

물론 이 연례행사를 어느 플랫폼의 관점에서 보느냐에 따라 체감은 달라질 수 있으며, 특히 데스크톱 PC에서는 올해의 새로운 코어 프로세서가 2년 만의 플랫폼 교체가 된다. 그리고 올해의 플랫폼 변화는 매년 보아 오던 수준 이상의, 몇 년에 한 번 오는 큰 변화로도 볼 수 있을 것 같다.

데스크톱 PC에서 최근 10여년을 돌아볼 때 플랫폼 수준까지 큰 변화를 수반했던 것은 크게 두 번 정도를 꼽을 수 있을 것이다. 그 중 첫 번째는 ‘코어 2 듀오’ 의 등장일 것이고, 두 번째는 ‘1세대 코어 프로세서’의 등장을 꼽을 만 하다. 코어 2 듀오의 등장 이후 프로세서 개발 전략의 큰 틀은 아직도 이어져 오고 있고, 1세대 코어 프로세서는 메모리 컨트롤러를 프로세서에 내장하고, DDR3로의 규격 전환과 새로운 플랫폼 구성을 강력하게 이끌어 간 계기가 되기도 했다.

데스크톱 PC를 위한 6세대 코어 프로세서 제품은 4세대 코어 프로세서 이후 2년만에 등장하는 메인스트림 급 데스크톱 PC에서의 새로운 플랫폼이자, 1세대 코어 프로세서 이후 처음으로 메모리 규격이 바뀌는 큰 변화의 시기를 알린다. ‘스카이레이크(Skylake)’ 마이크로아키텍처 기반의 6세대 코어 프로세서는 DDR4 메모리를 지원하는 첫 메인스트림 PC급 프로세서이며, 새로운 공정과 향상된 내장 그래픽 코어, 플랫폼 차원의 밸런스 개선 등 다양한 변화가 적용되었다.

■ 2년만의 변화 이상의 큰 폭의 변화와 혁신 반영

▲ 6세대 코어 프로세서는 4세대 이후 공정과 아키텍처가 모두 바뀌었다.

데스크톱 PC용으로 등장한 6세대 코어 프로세서와 플랫폼은 4세대 코어 프로세서 이후 실질적으로 2년만에 등장하는 새로운 프로세서와 플랫폼이다. ‘틱-톡’ 모델에 따라 4세대 코어 프로세서 이후 새로운 공정이 적용되는 5세대 코어 프로세서는 여러 가지 이유로 6세대와 비슷한 시기에 함께 등장해버렸고, 이에 6세대 코어 프로세서는 데스크톱 PC 시장에서 새로운 14nm 공정과 ‘스카이레이크’ 마이크로아키텍처가 함께 적용된 완전히 새로운 프로세서와 플랫폼이 되었다.

6세대 코어 프로세서는 하나의 아키텍처로 모바일에서 워크스테이션 급에 이르기까지 폭넓은 시장에 대응할 수 있는 유연함과 높은 효율성을 가진 것이 특징이다. 프로세서 부에서는 성능 개선을 위해 이전 세대 대비 캐시 대역폭의 증가와 실행 유닛 효율 향상, 프론트엔드 확장 등이 이루어졌으며, 전력 효율 개선을 위해서는 기존 터보 부스트 기술보다 반응성을 개선할 수 있는 ‘스피드 시프트’ 기술이 새롭게 등장했다.

프로세서 주변의 ‘플랫폼’ 적인 변화도 지금까지 몇 년간의 변화 중 가장 큰 폭으로 반영된 것이 특징이다. 프로세서 내장 메모리 컨트롤러는 메인스트림 PC용 프로세서 중 처음으로 DDR4를 지원하며, 코어 프로세서 시리즈가 선보인 이후 처음으로 두 가지 메모리 규격을 지원한다. PCH와의 연결은 PCIe 3.0을 기반으로 하는 DMI 3.0으로 바뀌어 대역폭이 대폭 증가했고, 이를 기반으로 PCH에서 제공되는 기능들의 수준도 크게 올라간 것도 눈에 띈다.

▲ 아키텍처 수준에서는 프론트엔드 쪽의 확장이 두드러진다.

6세대 코어 프로세서는 5세대 코어 프로세서에서부터 사용했던 14nm 트라이게이트 공정을 사용하며, 코어 수와 캐시 등 프로세서의 전반적인 구성은 이전 세대와 큰 차이가 없다. 하지만 새로운 공정과 아키텍처의 개선 등으로 TDP는 이전 세대 대비 다소 줄어들어 코어 i5, i7 일반 제품군은 65W TDP를 가진다. 프로세서가 사용하는 소켓은 LGA 1151로 바뀌었지만 쿨러와 관련된 규격 등은 그대로 유지되었다.

스카이레이크 마이크로아키텍처는 기존의 하스웰 마이크로아키텍처 대비 프론트엔드 부의 확장이 이루어졌으며 실행 유닛에도 지연 시간을 줄이고 전력 효율 최적화, 암호화처리 성능 개선 등이 있었다. 보안 관련 기술에서도 SGX(Software Guard Extensions), MPX(Memory Protection Extensions) 등을 지원하며, 전력 관리 부분에서도 사용하지 않는 자원에 대한 전력 차단 기술의 적용 범위가 더욱 넓어지고 C1 상태의 전력 소비를 더욱 줄였다.

프로세서의 명령어 지원 측면에서는 기존의 4, 5세대 코어 프로세서와 비교해 큰 차이가 없지만, 하스웰 마이크로아키텍처에서는 버그로 인해 사용이 막혔던 TSX 명령어가 다시 정식 지원되는 것이 눈에 띈다. 메모리 컨트롤러는 듀얼 채널 DDR3L, DDR4 메모리를 모두 지원하며, 메인보드 역시 메모리 규격에 따라 따로 나와 있으므로 메인보드 구입시 한 번쯤 확인할 필요가 있다. 프로세서 내장 PCI 익스프레스 컨트롤러는 기존과 같이 3.0 규격의 16레인을 제공한다.

▲ 부스트 클럭 적용을 OS가 결정할 수 있게 하는 것이 ‘스피드 시프트’ 기술

전력 관리 측면에서는 SoC 레벨에서의 전력 관리 강화와 함께 새로운 ‘스피드 시프트’ 기술이 소개되었다. 이 기술은 기존의 하드웨어 레벨에서만 작동되던 터보 부스트 영역의 ACPI P0 상태까지 OS와 정보를 공유, 활용할 수 있게 한 것이다. 이를 통해 얻을 수 있는 장점은 순간적인 워크로드에서의 반응성 측면인데, 기존 터보 부스트가 동작하기 위해서 일정 수준 이상의 워크로드가 필요했다면 스피드 시프트에서는 OS에서 워크로드 특성에 따라 이를 조절할 수 있다.

스피드 시프트 기술에서도 여전히 정규 동작 속도와 최대 동작 속도 등의 형식은 유지되지만, 이 부분을 시스템 제조사와 운영체제 수준에서 조절할 수 있도록 했다. 그리고 워크로드에 대한 빠른 반응성을 통해 성능을 높이면서도 실행 시간을 줄이고, 에너지 소비를 낮추는 성과를 거둘 수 있을 것으로 기대된다. 특히 이 기술은 큰 폭의 터보 영역을 가지는 모바일 프로세서에서 효과적으로 활용될 수 있으며, 폼팩터에 따른 세밀한 정의를 통해 다양한 형태로 활용 가능하다.

윈도우 10과 함께 쓸 수 있는 새로운 대기 모드도 있다. 새로운 ‘Disconnected Modren Standby’ 모드는 기존의 S3 대기 모드나 S0 모드 기반 ‘Connected Standby’와 비교했을 때 지원 비용을 최소화하면서도 높은 효용성을 기대할 수 있다. 기존의 S3와 비교하면 소프트웨어 구동이 유지되어 빠른 복귀가 가능하며, ‘Connected Standby’와 비교하면 무선 연결을 유지하지 않지만 소비전력을 더 줄일 수 있으며, 구현에 드는 추가 비용도 거의 없다.

▲ 내장 그래픽 코어는 윈도우 10의 DirectX 12를 지원한다.

6세대 코어 프로세서가 사용하는 그래픽 코어는 9세대로 분류되며, 이전 세대와 유사한 슬라이스 구조에 최대 72개의 EU 구성이 가능하며 슬라이스 수에 따라 24 EU의 GT2, 48EU의 GT3, 72EU의 GT4 등으로 나뉜다. 데스크톱용 프로세서에 사용되는 인텔 HD Graphics 530은 24EU의 GT2이며, DirectX 12/11.3과 OpenCL 2.0 등의 최신 API를 지원하고, 이전 세대 대비 EU 실행 효율 뿐 아니라 언슬라이스 부의 기능, 성능도 향상되었고 전력 관리 기능도 개선되었다.

미디어 지원 부분에서는 최신 미디어 규격의 하드웨어 지원과 성능 강화, 소비전력 최적화 등이 이루어졌다. 언슬라이스 부분에는 미디어 처리를 위한 고정기능 유닛을 배치했으며, 고정기능 유닛과 GPU 가속을 통해 AVC, MVC, HEVC 10bit, VC-1, VP8, VP9 등 주요 미디어들의 디코드, MJPEG, MPEG2, AVC, MVC, HEVC 8bit, VP8의 인코드 등을 지원한다. 이 외에도 모바일 플랫폼에서 GPU를 통해 카메라 센서의 화상 처리를 수행할 수 있게 한 것도 특징이다.

이 외에도 성능 향상과 소비전력 절감을 위해 GPU와 메모리 간 전송에는 최대 2:1 정도의 무손실 압축 기능도 적용되어, 최대 11% 정도의 추가 성능 향상이 있었다. 9세대 GPU는 24EU 단위의 슬라이스 수에 따라 GT2/3/4로 나뉘며, GT3 에서는 48 EU와 함께 언슬라이스 부의 미디어 처리를 위한 고정기능 유닛이 추가되고, GT4는 3개의 슬라이스로 구성된다. 또한 저전력 플랫폼을 위해서는 6개 EU의 서브슬라이스 단위 구성도 있다.

디스플레이 출력은 총 3개의 디스플레이 파이프를 통해 이루어지며, 내부 연결 eDP와 외부 연결 DP(DisplayPort) 1.2를 통해 4K 60Hz 출력이 가능하고, HDMI 1.4를 통해서는 4K 30Hz 출력이 가능하다. 그리고 HDMI 2.0 지원을 위해서는 DP-HDMI 2.0 컨버터를 사용하는 방법이 있는데, 이를 통해 4K 60Hz 지원이 가능하다. 이와 함께 DP 포트를 이용한 멀티스트림 전송도 가능하며, 3개 모니터의 전송시 모니터 당 최대 해상도는 2304*1440 60Hz 정도가 된다.

▲ 이번 세대 플랫폼 구성도는 이전 세대 구성도와 다소 느낌이 다르다.

6세대 코어 프로세서와 함께 선보인 100시리즈 칩셋의 가장 큰 변화는 8GT/s DMI 3.0의 적용이며, PCH에서 제공되는 PCIe 규격 또한 3.0으로 바뀌었다. 이를 통해 가장 크게 바뀐 것은 스토리지 지원인데, SATA 지원은 이전 세대와 같지만 PCIe x4 급 스토리지를 PCH의 PCIe 레인에 할당해서 정상적으로 사용할 수 있게 되었다. 이전까지는 외부 그래픽카드를 사용하는 경우 프로세서의 PCIe 레인을 분할 구성하거나 해야 했지만, 이제는 그럴 필요가 없다.

100 시리즈 칩셋도 기존처럼 오버클록킹이 지원되는 Z 시리즈, 일반 사용자들을 위한 H 시리즈, 기업 사용자들을 위한 Q, B 시리즈가 준비되어 있으며, 제품별 지원 가능한 사양에서 꽤 큰 차이가 있다. 이 중 컨슈머 제품군의 최상위 칩셋인 Z170은 프로세서 오버클록킹과 프로세서 내장 PCIe의 분할 구성이 지원되며, 최대 26개 HSIO 레인에서 최대 20개의 PCIe 3.0 레인을 확보할 수 있다. 또한 SATA RAID와 PCIe 스토리지 구성을 지원하며, 최대 10개의 USB 3.0 포트를 지원한다.

전체 칩셋에서 RST PCIe 지원은 Z170, H170, Q170 에서만 가능하며, SATA 익스프레스 지원은 H110을 제외하면 최소한 한 개 이상의 구성이 가능하다. USB의 경우 칩셋 차원에서는 최대 10개까지, 3.0 규격을 지원하며, SATA 지원은 최대 6개까지 가능하지만 SATA 익스프레스나 일부 PCIe 레인과 대역폭을 공유하는 구성이다. 한편 이전 세대와 다른 점이 있다면 모바일 플랫폼 등을 위한 ‘센서 허브’인데, 각종 센서들을 PCH에 위치한 센서 허브를 통해 쉽게 구성할 수 있도록 했다.

▲ 인텔 코어 i5-6600 프로세서 주요 제원

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