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Pentium-III Xeon 프로세서를 해부한다!

송대혁기자

조회46,759회 댓글0건 작성일시 기사승인

Xeon은 무언가 새로운 것을 찾던 인텔이 고성능 서버 및 웍스테이션 시장을 겨냥하여 탄생시킨 제품이다.  웍스테이션은 보통 데스크탑에 비하여 20배 이상의 비싼 제품이며, 컴퓨터 애니메이션이나 매우 커다란 데이터베이스의 관리를 위해 사용된다. Xeon은 이러한 시장을 위한 인텔의 독창적인 제품은 아니며, 이미 Sun, Hewlett-Packard, DEC, SGI와 같은 업체들이 앞서나가고 있다.  인텔은 Xeon 이전에 이미 Pentium Pro 프로세서를 내놓았고 어느정도 인기가 있었던 것은 사실이다.  하지만 인텔이 희망했던 것만큼 강한 인상을 주지는 못했고, 또한 뒤늦은 진출을 뒷받침해줄 기반을 닦아놓지도 못했다.

그러나, PC 시장에서의 펜티엄-II 프로세서의 등장과 더불어 인텔은 펜티엄-II Xeon을 출시하였고, 그것은 인텔에게 고성능 칩으로서의 첫 성공작이 되었다.

Xeon은 x86 웍스테이션 소프트웨어와 동시에 일반적인 사무용 소프트웨어를 실행할 수 있게 해줌으로써 사람들에게 저가로 웍스테이션 성능을 가져다 주었다.  이러한 과정을 거쳐 인텔은 펜티엄-III를 출시했으나 이것은 커다란 혁신이 없었으며, 몇가지의 새로운 면을 가볍게 건드리는 정도였다.  예를 들어, SSE 명령어로 멀티미디어 성능과 메모리 스트리밍 아키텍쳐(memory streaming architecture)를 발전시킨 정도이다.  펜티엄-III Xeon 역시 펜티엄-II Xeon과 비교하면 펜티엄-III가 펜티엄-II에서 발전된 것과 크게 다르지 않다.  현재 펜티엄-III Xeon은 500MHz로 등장하여 550MHz도 곧 출시될 것이다.  이번 리뷰에서 살펴볼 제품은 500MHz 제품으로 L2 캐시 버전에 따라 512KB, 1MB, 2MB 세가지가 있다.

The Pentium III Xeon Processor Overview

펜티엄-III Xeon은 이전의 제품과 매우 유사한 면을 가지고 있다.  펜티엄-II Xeon과 같이 100MHz FSB에서 동작하며, L2 캐시도 코어 속도와 같은 속도로 동작하는 것 등은 펜티엄-II Xeon과 완전히 동일하다.

L2 캐시 크기는 512KB, 1MB, 2MB가 있다.  L1 캐시는 예전과 같이 32KB를 사용하며 16KB의 코드 캐시와 16KB의 데이터 캐시로 구성되어져 있다.  또한 펜티엄-III Xeon 프로세서는 펜티엄-II 및 펜티엄-II Xeon과 같이 SECC(Single Edge Contact Cartridge) 패키지를 사용하고 있다.  현재 펜티엄-III Xeon 프로세서가 이전의 펜티엄-II Xeon에 비해 향상된 것은 SMP(symmetric multi-processing) 및 SSE(Streaming SIMD Extensions)를 지원해 주는 점과 코어속도가 500MHz와 550MHz를 지원한다는 것이다.

Xeon 프로세서는 왜 크기가 그렇게 큰 것일까?

그것은 L2 캐시에서 발생하는 열이 가장 큰 주범이다.  프로세서의 코어와 L2 캐시의 발열로 인해 두 유닛간에 적절한 거리가 필요하게 되었고 바로 SECC 카트리지를 사용하게 된것이다.

Xeon 메인보드와 칩셋

진행하기 전에 잠시 440GX와 450NX 두가지 칩셋과 Xeon 메인보드에 대해 잠시 살펴보도록 하자.

 인텔 440GX 칩셋

인텔이 처음 Xeon을 발표했을 때 출시된 제품은 400MHz 제품이었고, 440GX AGP 칩셋을 함께 발표하였다.  이 칩셋은 Xeon 프로세서를 지원해주는 첫 번째 제품이며 웍스테이션을 목적으로한 것이었다. 440GX는 440BX가 1GB의 제한을 갖는 것에 비해 2GB의 메모리를 지원하며, 멀티프로세싱을 위해 두 개의 Xeon 프로세서를 지원해 준다.

 

인텔 450NX 칩셋

450NX는 Xeon 프로세서를 위해 탄생한 두 번째의 칩셋이다.  8GB의 메모리, 4개의 Xeon 프로세서를 지원해줌으로써 440GX에 비해 향상된 모습을 보여준다. 하지만 450NX 칩셋은 서버 시장을 목적으로 하는 차원의 그것으로, AGP에 대한 지원은 없다는 것이 440GX와는 차이를 보인다.

 

Xeon 메인보드

메인보드에 있어서 GX 보드는 꽤 일반적이고 찾아보기도 어렵지 않다. 대부분의 GX 메인보드는 SCSI 어댑터를 내장하고 있으며, 제품중에는 LAN을 지원해주는 것도 있다. 일반적으로 이러한 보드들은 5-6개의 PCI 슬롯을 가지고 있기 때문에 1개 이상의 ISA 슬롯을 가지는 제품을 아직까지 보지 못했다.  그리고 모든 메인보드들은 4개의 DIMM 소켓을 장착하고 있다.  또한 보통 440BX 보다 뛰어난 하드웨어 모니터링 기능들이 포함되어 있다.  AGP 포트 역시 포함되어 있으며 모델에 따라 50만원부터 100만원을 상회하는 가격대를 형성하고 있다.  여러분은 무슨 메인보드가 그렇게 비싸냐고 생각할지 모르지만, NX 메인보드에 대하여 설명을 시작하기도 전에 벌써부터 놀라기에는 아직 이르다.

NX 메인보드는 우선 하나의 보드로 이루어지지 않았다.  대부분 2개의 보드로 이루어져 있다.  그러한 이유는 4개의 슬롯2, PCI 슬롯, 16개의 DIMM 소켓을 포함해야 하기 때문이다.  가격은 $5,000-$10,000 정도이니, 우리 돈으로 환산하면 600-1,200만원에 이른다.  물론 CPU와 메모리는 포함하지 않은 가격이니 시스템을 구성할 때의 비용을 생각하면 아찔하기까지 하다.  하지만 NX 칩셋을 탑재한 메인보드는 서버급의 제품이라는 것을 기억하기 바라며, AGP는 지원하지 않는 칩셋이므로 AGP 포트는 없다는 것을 알아두기 바란다.

펜티엄-III Xeon 프로세서의 중요 특성
 Streaming SIMD Extensions

SSE는 펜티엄-II와 펜티엄-III의 가장 커다란 차이점이고, 그것이 펜티엄-III Xeon에 도입된 것은 당연한 결과이다. 96년에 MMX 기술이 도입될 때까지 CPU의 전통적인 SISD(Single Instruction stream, Single Data stream) 모델은 실제적인 동시 계산에 제약이 많았다.  MMX 기술은 57개의 새로운 명령어를 x86 명령어에 추가하였고 하나의 명령어가, 데이터 스트림과는 독립적으로, 동시에 병렬로 수행되는 것을 지원해 주었다. 이것이 바로 SIMD(Single Instruction stream, Multiple Data stream)기술이다.

이러한 MMX 기술이 비디오, 오디오, 그래픽 성능을 끌어올려준 것은 사실이나, 모든부분에 있어서 그러한 것은 아니다.  여러분이 아시다시피 MMX 기술을 사용하는 펜티엄 프로세서는 MMX와 일반 실수연산을 전환함에 있어 커다란 성능상의 결점을 가져야만 했다. 이것은 MMX와 FPU가 같은 레지스터를 사용했기 때문인데, 그로인해 사실상 응용프로그램이 동시에 레지스터를 사용할 수 없게 된다.

여하튼 인텔은 펜티엄-III에 70개의 새로운 SIMD 명령어를 MMX 명령어 외에 더 추가하였고, 이러한 새로운 명령어들을 SSE(Streaming SIMD Extension)라 한다.  그리고 이 SSE는 한 개의 명령어로 동시에 4쌍의 실수 연산을 할 수 있게 해준다.  여러분은 이것이 4배의 속도향상을 가져올 것이라 생각할지도 모르지만 그것은 결코 아니다.  하지만 게임이 아닌 많은 실수 연산을 필요로 하는 프로그램에 있어서는 속도의 향상이 충분히 있다.  물론 이러한 프로그램들은 SSE를 지원하도록 프로그래밍되어져야 한다.

Memory Streaming Architecture

펜티엄-III에 있어서 발견되는 또다른 중요한 면은 메모리 스트리밍 구조이다.  이것은 새로운 메커니즘이 CPU 성능과 메모리 지연을 따로 독립시킨다는 것을 가정하고 있다.  이것으로 병렬 파이프라인 요청이 CPU 파이프라인을 지연시키는 것을 없애준다.  이러한 구조는 결국 멀티태스킹이나 MPEG2 인코딩/디코딩과 같은 높은 CPU 사용을 요구하는 응용프로그램의 성능을 좋게하여 준다.  인텔에 따르면 10-20%의 성능향상을 가져온다고 한다.  물론 이것은 펜티엄-III Xeon에도 해당되는 것이다.

Extended Server Memory Architecture

이것은 프로세서, L1, L2 캐시, 칩셋의 지원하에 36bit 어드레싱을 제공해주는 기술을 말하며, 4GB가 넘는 기업용 프로그램을 지원하기 위함이다.  이 기술은 요즘 대부분의 OS와 기업용 프로그램에 의해 지원되고 있으며, 앞으로 이러한 지원은 더욱 요망되어질 전망이다.

벤치마크 테스트

테스트 환경

프로세서

          펜티엄-III Xeon 500MHz (512KB)
          펜티엄-III Xeon 500MHz (1MB)
          펜티엄-III Xeon 500MHz (2MB)
          펜티엄-III 500MHz
          펜티엄-III 450MHz
          펜티엄-II Xeon 450MHz (512KB)
          펜티엄-II Xeon 450MHz (1MB)
          펜티엄-II Xeon 450MHz (2MB)
          펜티엄-II 450MHz

메인보드

Tyan Thunder X 440GX

메모리

2X Mushkin 256MB PC-100 CAS-2 SDRAM

비디오 카드

Canopus Spectra 2500 (Detonator 드라이버 사용)

하드 디스크

Segate 9.1GB Cheetah 9LP

사운드 카드

Sound Blaster Live

운영 체제

Windows 98 (DirectX 6.1)
Windows NT 4.0 (서비스팩 4)

※ 듀얼 프로세서 테스트를 위해 두 개의 Xeon 프로세서를 장착했음. 

※ Winstone, Adobe Photoshop : 3번의 테스트를 거쳐 평균값 산출

※ 3DstudioMAX 1.2 렌더링 : "ktx_rays.max"를 640x480 해상도에서 테스트

※ 게임 테스트는 5번의 테스트를 거쳐 평균값 산출
참고사항

펜티엄-III Xeon의 CPU 코어는 펜티엄-III의 코어와 똑같다.  펜티엄-III Xeon의 풀 스피드 L2 캐시는 싱글 프로세싱시 그 성능이 펜티엄-III와 크게 다르지 않다. Windows 95나 98에서의 응용프로그램은 제대로 멀티프로세싱을 지원해주지 않으므로, 이를 위해서는 Windows NT, Unix, Linux 또는 Windows 2000이 필요하다.  또한 Xeon은 서버 시스템에서 사용되어질 때 그 성능을 제대로 보여준다는 것을 기억해야 한다.  서버는 일반적으로 메모리와 I/O 버스에서 많은 양의 트래픽이 발생하므로, Xeon의 특성은 서버에서 제대로 나타날 것이다.

Business Winstone Performance

위에서 언급한 펜티엄-III에 적용된 새로운 기술에 기인하여 512KB의 펜티엄-III Xeon 500MHz가 2MB의 펜티엄-II 450MHz보다 높은 점수를 얻었다.

위에서 언급한 펜티엄-III에 적용된 새로운 기술에 기인하여 펜티엄-III 500MHz 제품이 2MB의 펜티엄-II Xeon 450MHz보다 높은 점수를 얻었다.

Gaming Performance

Quake II Crusher Demo는 매우 CPU 의존도가 높은 벤치마크로 커다란 L2 캐시를 장착한 Xeon이 별 차이를 보이지 못하고 있다.  그래서 모든 펜티엄-III 제품들이 펜티엄-II 450 Xeon보다 빠른 성능을 보였다.

Graphics and Image Performance

펜티엄-II Xeon 450MHz와 펜티엄-III Xeon 500MHz 사이에 많은 성능 차이가 눈에 띈다.

Multi-Processing

펜티엄-II Xeon 450MHz 제품군과 펜티엄-III Xeon 500MHz 제품군 사이에 다소간 성능차이를 보이고 있다.

싱글 프로세서로 3D Studio MAX를 실행시킨 결과이다.

듀얼 프로세서로 3D Studio MAX를 실행시킨 결과이다.  위의 싱글 프로세서의 결과와 비교해 보면 렌더링 시간이 거의 50%로 감소한 것을 볼 수 있다.  이것이 바로 멀티프로세싱을 이용한 멀티쓰레드 프로그램이 주는 강력한 파워이다.  물론 모든 프로그램이 그러한 것이 아니라 다중 프로세서를 지원하도록 짜여진 프로그램에 한정된 것이다.

결론

먼저 Xeon 프로세서는 일반 사용자의 업그레이드를 위한 프로세서가 절대 아니다. (물론 구입이야 본인의 의사겠지만, 엄청난 비용을 감당하려면 웬만한 집 기둥뿌리가 흔들린다.)  Xeon은 펜티엄 프로와 마찬가지로 증가하고 있는 서버와 웍스테이션 시장을 겨냥한 제품이다.  그리고, 우리가 위에서 보았듯이 펜티엄-III Xeon은 확실히 펜티엄-II Xeon에 비하여 좋은 성능을 보여주고 있다.  이러한 펜티엄-III Xeon과 같은 제품은 미래를 위한 필수적인 단계이며 High-End 시장을 위해 더욱 노력해야 할 부분이다.

마지막으로 필자는 여러분이 이미 Xeon을 선택하기로 마음을 먹고 충분한 돈을 가지지 않았다면 어떠한 사용자에게도 Xeon을 추천하지 않겠다.  하지만, 펜티엄-II Xeon으로부터 업그레이드를 하고자 하는 특정 목적의 단체나 직업적인 사용자에게는 펜티엄-III Xeon이 선택할 만한 가치가 있다고 생각한다.

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