메가헤르츠 신화

Megahertz myth

메가헤르츠 신화 또는 최근의 경우 기가헤르츠 신화에서는 클럭 레이트(예를 들어 메가헤르츠 또는 기가헤르츠로 측정)만을 사용하여 서로 다른 마이크로프로세서의 성능을 비교하는 오해를 말합니다.클럭 레이트는 같은 모델과 프로세서 타입의 다른 속도의 퍼포먼스를 비교하는 유효한 방법이지만 실행 유닛의 수, 파이프라인 깊이, 캐시 계층, 분기 예측, 명령 세트 등의 다른 요소는 다른 프로세서를 고려할 때 퍼포먼스에 큰 영향을 미칠 수 있습니다.예를 들어, 1개의 프로세서는 2개의 숫자를 추가하는 데 2개의 클럭 사이클이 필요하고, 다른 프로세서는 3번째 숫자를 곱하는 데 2개의 클럭 사이클로 동일한 계산을 수행할 수 있습니다.프로세서의 종류에 따라 퍼포먼스가 다르기 때문에 프로세서 타입을 비교하는 것은 어렵습니다.벤치마크는 컴퓨터 성능을 보다 철저하게 측정하고 비교하는 방법입니다.

이 신화는 1984년쯤 애플 II를 IBM PC와 비교하면서 시작되었다.인텔 8088 프로세서의 클럭 속도가 애플에서 사용되는 MOS 테크놀로지 6502의 약 4.7배였기 때문에 PC는 애플 II보다 5배 더 빨랐다는 주장이었다.그러나 실제로 중요한 것은 기계의 명령이 얼마나 정교하게 나누어져 있느냐가 아니라 주어진 작업을 완료하는 데 걸리는 시간입니다.LDA 번호(Load Agculator Immediate) 명령을 고려합니다.6502에서는 이 명령에는 2개의 클럭사이클(1MHz에서는 2μs)이 필요합니다.4.77MHz 8088의 클럭 사이클은 더 짧지만 LDA 번호에는 최소 4개가[1] 필요하므로 4/4.77MHz = 0.84μs가 소요됩니다.따라서 이 명령어는 원래 IBM PC에서 Apple II보다 불과 2배 이상 빠르게 실행됩니다.

역사

배경

인텔이 1978년에 도입한 x86 CISC 기반의 CPU 아키텍처는 DOS 기반의 IBM PC의 표준으로 사용되었으며, 그 개발은 여전히 Microsoft Windows 시장을 지배하고 있습니다.1992년에 출시된 PowerPC CPU에는 IBM RISC 기반 아키텍처가 사용되었습니다.1994년에 애플 컴퓨터는 이러한 PowerPC CPU를 사용하는 매킨토시 컴퓨터를 선보였다.당초 이 아키텍처는 퍼포먼스에 대한 기대를 충족시켜 다양한 범위의 PowerPC CPU가 개발되어 같은 클럭 레이트로 다른 퍼포먼스를 제공하는 경우가 많았습니다.마찬가지로 인텔 80486은 같은 [2]클럭 레이트로 80486의 거의 2배의 퍼포먼스를 제공하는 Pentium과 함께 판매되고 있었습니다.

신화의 등장

이 속설은 일반적으로 클럭 레이트가 프로세서 성능을 측정하는 단순한 척도로 받아들여지고 다른 요소를 고려하지 않고 광고 및 열성적인 사람들에 의해 촉진되었기 때문에 생겨났습니다.이 용어는 PowerPC 기반의 Apple Macintosh 컴퓨터와 Intel 기반의 PC를 비교하기 위해 사용되었습니다.이러한 통념에 근거한 마케팅은 실제 성능보다 클럭 레이트를 우선시하는 결과를 낳았고, AMD는 실제 [3]클럭 레이트의 결함을 극복하기 위해 비교 성능에 기초한 개념 클럭 레이트를 제공하는 모델 번호를 도입했습니다.

신화의 현대적 각색

멀티스레딩 및 멀티코어 프로세서의 등장으로 멀티코어 프로세서의 성능 측정에 대한 오해가 많아졌습니다.적절한 지식이 없는 일부 사람들은 쿼드코어 프로세서가 3GHz에서 작동하면 전체 CPU 성능이 12GHz에 달한다고 믿고 있습니다.다른 사람들은 전체 성능이 실제로는 3GHz이며 각 코어가 750MHz로 작동한다고 말할 수 있습니다.이 두 가지 생각은 모두 틀렸다.대부분의 경우 동일한 사용자가 여러 브랜드의 CPU를 비교하기 때문에 어떤 경우에도 사이클당 동일한 양의 작업을 수행할 수 없습니다.파이프라인 깊이와 같은 마이크로 아키텍처 특성은 성능에서 동일한 역할을 하지만 병렬 처리 설계는 소프트웨어 효율성이라는 또 다른 요소를 가져옵니다.

제대로 작성되지 않은 프로그램은 싱글[4] 코어 시스템에서도 제대로 실행되지 않는 것은 사실이지만, 선형으로 설계된 프로그램이라도 멀티 코어 시스템보다 (항상 그렇지는 않지만) 싱글 코어 시스템에서 실행 시 더 나은 성능을 발휘하는 경우가 많습니다.모든 프로그램이 사용 가능한 코어를 모두 사용하는 것은 아닙니다.또한 모든 태스크를 여러 코어로 분할할 수도 없고, 여러 코어를 사용하면 프로그램의 복잡성이 증가할 수 있습니다.따라서 멀티스레딩은 일반적으로 이점이 분명한 경우에만 실행됩니다.시스템의 전체적인 퍼포먼스는 프로세서 코어의 양과 클럭 레이트를 비교하는 것만으로 판단할 수 없습니다.시스템상에서 동작하고 있는 소프트웨어도, 관찰 속도의 주된 요인입니다.클럭 속도의 중요성에 대한 믿음은 많은 사람들이 컴퓨터 시스템의 속도를 어떻게 판단하는지 혼란스럽게 만들었다.

신화에 대한 과제

PowerPC와 Pentium의 비교는 애플 프레젠테이션의 주요 요소가 되었다.2001년 7월 18일 뉴욕시 맥월드 엑스포 기조연설에서 스티브 잡스는 867MHz G4는 45초 만에 작업을 완료한다고 설명한 반면, 1.7GHz 펜티엄 4는 같은 작업에 82초가 걸리며 "우리가 붙인 이름은 메가헤르츠 신화"[5]라고 말했다.그런 다음 Jon Rubinstein 수석 하드웨어 부사장을 소개하면서 파이프라인이 짧아지면 클럭 레이트의 절반으로 성능이 향상되는 방법에 대해 튜토리얼을 제공했습니다.온라인 만화 '조이 오브 테크'는 루빈스타인의 [6]튜토리얼에서 영감을 얻은 만화 시리즈를 선보였다.

프로세서 속도 제한

약 1995년부터 2005년까지 인텔은 AMD 등의 경쟁 제품과 비교하여 주로 클럭 속도만을 기준으로 Pentium 메인스트림 프로세서를 광고했습니다.언론 기사에서는 향후 수십 년 이내에 컴퓨터 프로세서가 10~20기가헤르츠까지 동작할 것으로 예측하고 있었습니다.

이는 Pentium Extreme Edition이 거의 4기가헤르츠 속도로 동작하는 열방산 한계에 도달한 2005년까지 계속되었습니다.칩 자체에 내장된 마이크로 유체 냉각 채널 등 냉각 설계를 복잡하게 변경해야 열을 빠르게 제거할 수 있습니다.

그 후 2006년에 Core 2 데스크톱 프로세서가 출시되었습니다.이는 이전 인텔 데스크톱 프로세서에서 크게 달라진 것으로 동일한 성능을 유지하면서 프로세서 클럭을 50% 가까이 줄일 수 있습니다.

Core 2는 Pentium M 모바일 프로세서에서 시작되었으며 에너지 효율이 원시 전력보다 더 중요했습니다.처음에는 Pentium 4 및 Pentium D에는 없는 절전 옵션을 제공했습니다.

고주파수

NetBurst 마이크로아키텍처와 그 3GHz 이상의 CPU가 소멸된 후 몇 년 동안 마이크로프로세서 클럭 속도는 처음에는 약 1GHz 하락한 후 계속 느리게 증가했습니다.제조 프로세스와 전원 관리(구체적으로는 코어 단위로 클럭 속도를 설정하는 기능)의 몇 년간의 진보에 의해, 종래의 NetBurst Pentium 4s나 Pentium D보다 고속 또는 고속의 클럭 스피드가 가능했습니다만, 효율과 퍼포먼스는 훨씬 높아졌습니다.2018년 현재 많은 인텔 마이크로프로세서가 4GHz의 기본 클럭 속도를 초과할 수 있습니다(예를 들어 인텔 Core i7-7700K 및 i3-7350K의 기본 클럭 속도는 4.20GHz).

2011년 AMD는 최초의 불도저 기반 AMD FX CPU의 등장으로 x86 마이크로프로세서의 4GHz 장벽을 처음으로 돌파할 수 있었습니다.2013년 6월 AMD는 최대 5.0GHz의 속도를 낼 수 있는 FX-9590을 출시했지만 전력 사용량과 발열량 등 유사한 문제가 재발했습니다.

인텔도 AMD도 4GHz와 5GHz의 장벽을 깨는 업계 최초의 마이크로프로세서를 생산하지 못했습니다.IBM z10은 2008년에 4.4GHz를 달성했고, IBM z196은 2010년에 5.2GHz를 달성했으며, z12는 2012년 가을에 5.5GHz를 달성했습니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ 8088에는 프리페치큐를 가진 느슨하게 결합된 Execution Unit(EU; 실행 유닛)과 Bus Interface Unit(BIU; 버스인터페이스 유닛)이 있습니다.8088에서는 6502의 LDA # 명령과 기능적으로 유사한 MOV AL,# 명령을 실행하기 위해 EU는 4개의 클럭사이클을 필요로 하지만 BIU는 8개의 클럭사이클을 필요로 합니다.(이것은 2바이트 명령으로 BIU는 대기 상태가 없는 경우를 가정하여 1바이트 읽기 또는 쓰기에 4클럭 사이클이 필요합니다).따라서 명령어가 프리페치큐에 이미 존재하는 경우 실행에는 4클럭 사이클이 소요되며, 명령어가 프리페치되지 않은 경우 8클럭 사이클이 소요되며, EU가 실행을 시작할 때 BIU가 명령어를 프리페치하고 있는 경우 5~7클럭 사이클이 소요됩니다.이와는 대조적으로, 훨씬 단순한 fetch-execute 파이프라인을 가진 6502는 어떤 컨텍스트에서든 주어진 명령을 실행하기 위해 항상 동일한 수의 클럭 사이클이 필요합니다.
  2. ^ "Analysis: x86 Vs PPC". Retrieved 2008-09-18.
  3. ^ Tony Smith (February 28, 2002). "Megahertz myth : Technology". The Guardian. Retrieved 2008-09-18.
  4. ^ 싱글코어
  5. ^ "A video of Megahertz Myth presentation". YouTube. Archived from the original on 2021-12-21.
  6. ^ Nitrozac and Snaggy (2001-10-11). "The Megahertz Myth". The Joy of Tech. Retrieved 2011-11-21.

외부 링크