인텔이 컴퓨텍스 2024에서 차세대 울트라씬 노트북용 모바일 프로세서 루나 레이크 (Lunar Lake)의 발표와 함께 라이언 코브 (Lion Cove) 및 스카이몬트 (Skymont) 마이크로 아키텍처에 대한 기술적인 내용을 공개했습니다.
루나 레이크는 P 코어로 라이언 코브, E 코어로 스카이몬트를 사용하며, GPU는 Xe2 기반으로 변경되었고, 4세대 NPU를 통합해 높은 성능을 낮은 소비 전력으로 제공하는 고효율 SoC입니다.
이번 글에서는 키노트 연설 중 추후 데스크탑 프로세서에서도 적용될 부분이 많은 차세대 마이크로 아키텍처 라이언 코브와 스카이몬트 아키텍처에 대한 내용을 살펴보도록 하겠습니다.
목차
인텔 라이언 코브 마이크로 아키텍처
라이언 코브 마이크로 아키텍처는 성능과 면적 효율을 위해 기존 아키텍처를 정비했습니다.
라이언 코브에서는 오랫동안 사용되어온 하이퍼 스레딩을 지원하지 않으며, 싱글 스레드 성능을 높이기 위해 IPC를 향상시켰고, 전력 효율을 높이기 위한 다양한 최적화가 이뤄졌습니다.
라이언 코브는 프론트 엔드, 실행 유닛, 백 엔드 모두 크게 개랑되었으며, 캐시 계층이 변경되어 48KB의 L0 데이터 캐시가 추가되었고, L1 데이터 캐시도 레드우드 코브의 48KB에서 192KB로 4배 증가했습니다. L2 캐시도 2.5MB로 증가했습니다.
이러한 개량을 통해 IPC가 크게 향상되었으며 보다 적은 전력으로 동작할 수 있게 되었습니다.
1개의 코어로 2개의 스레드를 병렬 처리하는 방법 중 하나인 하이퍼 스레딩은 IPC를 30% 높여주는 효과가 있지만, 스레드 및 프로세서 관리, 보안 등을 위해 회로 규모가 커지고 소비 전력도 증가하는 단점이 있었습니다.
하이퍼 스레딩을 활성화한 P 코어는 전력 대비 성능이 5% 증가, 면적 대비 성능이 15% 감소, 면적대 전력대 성능이 15% 증가했습니다.
하이퍼 스레딩을 사용하지 않으면 전력 효율이 개선되고 면적당 효율이 개선됩니다. 최근 CPU는 코어 수가 과거에 비해 많이 증가했기 때문에, P 코어는 하이퍼 스레딩을 사용하지 않고 싱글 스레드 성능을 더 높이는 것이 적합합니다. 이것이 인텔이 라이언 코브에서 하이퍼 스레딩을 사용하지 않는 이유입니다.
라이언 코브에서는 하이퍼 스레딩을 지원하지 않는데 이렇게 되면 전력 대비 성능은 15% 증가, 면적 대비 성능은 10% 증가, 전력/면적 대비 성능은 30% 증가하는, 싱글 스레드 처리 성능에서 더 나은 결과를 얻을 수 있습니다.
멀티 스레드 성능은 어차피 스카이몬트 기반 E 코어의 역할이 중요하니, 인텔은 라이언 코브 기반 P 코어를 싱글 스레드에 최적화하기로 한 것이죠.
라이언 코브는 이전 세대인 메테오 레이크의 레드우드 코브와 비교해 IPC가 평균 14% 개선되었고, 전력 효율 역시 대부분의 구간에서 10~18% 이상 향상된 모습을 보여줍니다.
지금까지 인텔 프로세서는 클럭 제어 단위를 100MHz로 사용하였으나, 라이언 코브에서는 100MHz에서 16.67MHz로 변경, 보다 정밀한 제어가 가능해졌습니다.
보다 정밀해진 16.67MHz의 클럭을 통해 온도 등에 따라 세밀하게 동작 클럭을 조절할 수 있으며, 또한 설계된 한계에 가깝게 클럭을 더욱 끌어올릴 수 있게 되었다고 합니다.
인텔 스카이몬트 마이크로 아키텍처
스카이몬트 마이크로 아키텍처는 보다 폭 넓은 워크로드에 대응할 수 있도록 개선된 것이 가장 큰 특징입니다.
스카이몬트 마이크로 아키텍처도 프론트엔드, 실행 유닛, 백엔드, 캐시 대역폭 및 용량 증가까지 전반적인 개량이 이뤄졌으며, 메테오 레이크의 LPE 코어와 비교할 때 부동 소수점 연산 성능이 38%, 멀티 스레드 정수 연산 성능이 68% 향상되었습니다.
보다 크고 강력해진 E 코어를 통해 많은 애플리케이션을 P 코어를 사용하지 않고 처리할 수 있게 되었는데, 인텔은 메테오레이크와 비교할 때 소비 전력을 35% 줄일 수 있다고 합니다.
스카이몬트 E 코어는 메테오 레이크의 LPE 코어와 비교할 때 싱글 스레드, 멀티 스레드 모두 성능과 전력 효율이 크게 증가했습니다.
스카이몬트 E 코어는 일부 저전력 워크로드에서 13세대 인텔 코어 프로세서의 P 코어인 랩터 코브에 대응하는 정도까지의 성능을 제공하며, 메테오 레이크처럼 개선된 스레드 디렉터를 통해 E 코어를 우선적으로 사용하고, E 코어로 부족한 작업의 경우 P 코어로 처리하는 기존과 반대 방식의 스케줄링이 사용됩니다.