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인텔 아톰 라인 마이크로아키텍처 ||
1. 개요
2008년 3월 2일에 정식 발표된 후, 4월 2일 IDF 2008 봄 시즌에 출시된 인텔 최초의 초저전력 휴대용 플랫폼 타겟 마이크로아키텍처.2. 상세
2.1. 배경
2004년부터 미국 텍사스 주의 오스틴 설계팀이 개발했는데, 이 개발팀은 과거 펜티엄 4 프레스캇 CPU의 후속으로 예정되었던 테자스(Tejas) CPU를 설계했던 팀이었으나, 테자스 개발이 중단되고 팀이 와해 되고 있었던 찰나에 초저전력 휴대용 플랫폼 타겟의 본넬 마이크로아키텍처 개발팀으로 재편성되었다. 참고로, 개발 구성원들 중 수석 설계자인 Belli Kuttanna는 썬 마이크로시스템즈의 SPARC CPU, 모토로라의 PowerPC CPU 개발자 출신이었고, 설계 검증 팀의 구성원 중 1명은 무려 AMD 출신이었다.그동안 저전력 타겟의 CPU를 설계하기 위해, 기존 고성능 지향 마이크로아키텍처를 가지고 매우 낮은 전력 수준으로 제한시키는 방식이 전부였다. 그래서 오스틴 설계팀은 기존 P6 마이크로아키텍처를 기반으로 노트북 플랫폼 타겟으로 대폭 개량된 펜티엄M과 당시 아직 나오지 않은 코어 마이크로아키텍처 기반의 코어 2 시리즈를 이용해서 초저전력 휴대용 플랫폼까지 커버할 수 있는지 분석했지만, 도저히 요구 사항에 만족할 수 없어서 백지 상태부터 4년간 설계한 끝에, 2008년 봄 아톰 시리즈에 채택되었다.
2.2. 주요 특징
- 코어 레벨
- 프론트 엔드
- 분기 예측기
- 4K 엔트리의 태그 없는(tagless) Gshare 방식
- 128 엔트리의 BTB
- 리턴 스택 (fetch 단계에서 2단, decode 단계에서 8단)
- 프리페치 버퍼
- 2개의 디코더
- 스레드당 16엔트리의 명령어 큐
- 백 엔드
- Macro-op 실행 (load-op-store 및 load-op을 하나의 micro-op으로 취급)
- 명령어당 micro op 수를 줄임으로서 효율 증가
- load-use 레이턴시가 0사이클이 되는 효과
- 2개의 정수 연산 실행 포트
- 2개의 실수 연산 실행 포트
- 2개의 벡터 연산 유닛
- 메모리 계층
- L1 명령어 캐시 메모리 32 KB (8-way Set Associative, 16 바이트/클럭 사이클)
- Write-back 방식
- 바운더리 마크 4 KB
- 명령어 TLB (32엔트리, Fully Associative)
- L1 데이터 캐시 메모리 24 KB (6-way Set Associative, 16 바이트/클럭 사이클)
- 데이터 TLB (8엔트리 Large 페이지, 64엔트리 4 KB 페이지, 4-way Set Associative)
- 마이크로 데이터 TLB (스레드당 16엔트리, Fully Associative)
- PDE 캐시 (스레드당 16엔트리, Fully Associative)
- 프로세서 레벨
- L2 캐시 메모리 512 KB (8-way Set Associative)
- 최대 FSB 533 MT/s
- 순차적 실행
- 파이프라인 16~19단계
- 하이퍼스레딩 지원
전력 소모를 줄이기 위해 순차적 실행 방식 및 대부분의 x86 명령어를 하나의 micro op으로 실행하는 Macro-op execution 방식을 채택하였으며, 순차적 실행 방식의 한계상 낮은 실행 유닛 활용률을 보완하기 위해 하이퍼스레딩을 도입한 것이 특징이다.
2.3. N계열
2.3.1. 다이아몬드빌 (1세대)
인텔의 945GSE/ ICH7M과 조합. 일반적으로 넷북과 넷탑에 사용됐다.
그래픽 카드로는 인텔 GMA 950을 내장하고 있다. 시스템 칩셋으로 945 칩셋의 파생형을 사용하며, 넷탑용으로 945GC와 넷북용으로 945GSE를 사용한다. 전력 소모가 상당히 많다고 알려져 있는데, 945GC 칩셋은 TDP 22W, 945GSE 칩셋은 6.5W이다. 넷탑용 칩셋과 넷북용 칩셋의 차이를 모르는 사람들에 의해서 와전된 것이다. 945GSE는 소비 전력을 줄이기 위해서 그래픽 클럭이 133MHz로 다운클럭되어 있다. GMA Boost라는걸 이용해서 오버클럭후 그래픽 성능을
그래도 Z5x0+US15W 계열에 비하면 램 업그레이드와 SATA-II 지원, 좀 더 나은 3D 성능 때문에 그나마 낫다.[3]
1세대 시절에 국내에 유통된 거의 모든 넷북은 아톰 N2x0에 945GSE/ICH7M 조합이었고 아주 소수의 넷북이 엔비디아의 ION 플랫폼이나 아톰 Z계열, 넷탑용 아톰을 달고 나오기도 했다. 넷탑용 아톰은 주로 듀얼코어인 330을 사용했는데, 싱글코어인 230 달바에야 N270+945GSE 세트를 달지 뭐하러 괜히 다는가... 노트북에 듀얼코어 아톰을 달고 나온 경우는 대부분 이 경우이고 물론 일반적인 넷북에 비해 크기와 무게는 더 커지고 배터리 시간은 짧다.
성능 면에서는 대충 그냥저냥 쓸만하지만 인텔과의 계약상 해상도 제한이 있어 최대 해상도가 1024x600이라는 애매모호한 해상도를 가진다. US15W의 GMA 500에 비해서 비해서 3D 성능은 나은 대신 비디오 디코딩 기능이 딸린다. 720p의 XViD 영상은 돌아간다. 물론 코덱 설정을 잘 해줘야 하지만. 그러나 GMA950의 딸리는 비디오 디코딩 성능은 BCM970015라는 궁극의 하드웨어 가속기를 장착하면 지원하는 코덱에 한해 1080p 영상을 돌리는것이 가능하다! 단, 내장 무선랜을 희생하고 외장 USB 랜을 달던가 유선으로 살던가 해야한다(...) 그럴 일은 별로 없지만, 만약 Mini PCIe 슬롯이 하나 더 남는다면 내장랜을 유지하면서 사용 가능하다.
한때 신형 칩셋인 GN40이 등장했고 이 칩셋은 EEEPC 1004DN이라는 ASUS 넷북 제품에 탑재 되었다. GN40은 센트리노2 계열에 썼던 GM45를 기반으로 한 것으로서 1080i HD를 재생한다는 말이 있다. 그러나 윈도우 XP에서는 제약 때문에 재생할 수 없었다(...). 당시 대부분의 넷북이나 MID 제품들에는 윈도우 비스타를 돌리기가 버거워 이전 버전인 윈도우 XP를 채용하고 있었다. 그래도 성능은 2~3배 정도 향상되었다고 봐야 한다. 그런데 실제로 이 칩셋을 사용한 제품은 시장에 거의 안 풀렸고 넷북이 파인뷰 세대로 넘어간 후에는 잊혀진 존재가 되었다.
넷탑 계열의 아톰은 넷북과 비교하면 소비전력이 크고 스피드 스텝과 같은 저전력 기술이 제외된 것에 반해 넷북용보다 가격이 더 저렴하다. 플랫폼은 일반적인 mini-ITX 폼 팩터의 945GC 보드에 탑재돼서 나오는게 흔하다. 일부 제품은 945GSE를 탑재하기도 한다. 일반적인 DDR2 램을 사용하며 SATA II 포트 탑재 등, 여러 면에서 일반 데스크탑과 비슷하지만, CPU가 메인보드에 납땜되어 나오기 때문에 CPU의 교체는 거의 불가능하다. 다만 CPU 칩 규격은 서로 같아서 리볼 작업을 해서 CPU를 교환 한다면 가능은 하나, 순정 납땜을 교체한 관계로 인해 안정성과 내구성은 장담할 수 없다. 그리고 이마저도 CPU와 보드 사이에 에폭시 접착제로 붙여버리는 만행을 저지르는 제조사들도 있어서 이러면 그냥 빼도박도 못하고 그냥 써야 한다(...) 여러 면에서 일반 데스크탑 프로세서보다 저전력이기 때문에, 저전력 컴퓨터를 원하는 사람들이 구매하기도 한다.
출시 당시에는 홈쇼핑 사기 PC의 주종이었다. 저가형 일체형 PC를 홈쇼핑에서 판다면 그것은 필시 아톰을 탑재한 일체형 넷탑이다. 대표적으로 삼보컴퓨터의 루온이 있다.
이정도라고 보면 된다.
2.3.2. 파인뷰 (2세대)
2010년 1월 정식 출시된 저가형 아톰의 후속 모델. 가장 큰 차이점은 노스브리지(내장그래픽 포함) 기능이 CPU에 통합되는 것으로 이로 인해 그래픽, 램도 CPU가 직접 관리하게 되고 기존 다이어몬드빌의 3칩 체제가 2칩 체제로 변경되어 기판을 차지하는 면적이 줄어든다.
스펙을 보면 다이아몬드빌보다 TDP가 올라간 것으로 보이지만 이것은 노스브리지가 통합되었기 때문이고 다이아몬드빌에 사용된 노스브리지의 TDP 합과 비교해보면 전체적인 TDP는 내려간 것이다.
다이아몬드빌과 마찬가지로 넷탑용과 넷북용이 나뉘고 초기에는 전과 마찬가지로 듀얼코어는 넷탑용으로만 제공되었으나 2010년 하반기에 최초의 넷북용 듀얼코어가 제공되기 시작했다.
CPU와 그래픽이 통합됨에 따라 들어가는 부품의 양과 기판의 넓이, 수가 줄어 넷북을 더 작게, 얇게 그리고 제조사들은 싸게 만들수 있다는 장점도 생겼다. 파인뷰부터는 945GSE가 빠지면서 이전과는 달리 대부분의 넷북이 팬리스 구성도 가능할 것이라고 한다.
파인뷰에 쓰는 그래픽은 GMA 3150인데 센트리노 계열 중에서 산타로사 계열에 썼던 GMA X3100과 이름이 비슷해서 이를 개량한 것이라고 볼 수도 있는데 혼동하지 말자. 정확히는 데스크탑 Q33/Q35/G31/G33 칩셋에 내장되었던 GMA 3100을 칼질한 후 45nm로 다이 쉬링크한 물건이다. (X가 붙는지 아닌지에 따라서 세대가 다르다.)
따라서 이전 세대 GMA 950에 비해 성능 향상이 그리 높지 않고 DirectX 9.0c까지만을 지원하며, GeForce 2 Ti와 비슷한 성능을 가진다. (GMA X3100은 소프트웨어적으로나마 DirectX 10까지 지원.)
2.4. Z계열
2.4.1. 실버쏜 (1세대)
UMPC와 MID를 위한 형태.
다이아몬드빌에 비해서 더 작은 다이 크기와 "폴스보"라 불리던 "US15W"라는 MCH 통합 칩셋으로 전기 소모면에서 엄청난 강점을 가지게 된다. 이 플랫폼 자체가 MID를 위해 개발되었다고 해도 과언은 아니다. 보통 Z5x0+US15W 조합은 UMPC/MID가 아니면 잘 사용되지 않으며, N2x0+945에 비해 가격도 상당히 비싸다. 해상도 제한이 없고 CPU 코어 자체는 넷북용 아톰과 큰 차이가 없어서 조심스럽게 넷북에 도입되기도 했으나 N시리즈와 비교해도 끔찍하게 느린 그래픽 성능이랑 디스크 IO 성능이 발목을 잡고 있었다.
US15W에 내장된 그래픽은 GMA500은 아이폰 3GS에 들어갔던 PowerVR SGX535를 기반으로 제작되었다. 당연히 모바일 GPU를 기반으로 잡아서 성능은 낮다. GMA950에 비해 3D 성능이 매우 떨어져서 카트라이더도 느려서 못 돌린다. CPU 코어의 성능은 동클럭 기준 N시리즈와 Z시리즈는 큰 차이가 없으나 GMA500의 끔찍하게 느린 성능 때문에 체감 성능을 깎아먹는다. 초기버전 드라이버보다 이후 나온 버전의 드라이버가 성능은 조금 나아졌지만, 여전히 Aero를 켜고 창을 드래그하면 버벅댄다. 물론 리눅스 상에선 아주아주 끔찍하다. 그나마 동시대 N시리즈에 비했을 때 장점은 PowerVR에 내장된 동영상 재생을 위한 하드웨어 디코더를 사용하여 이론상 720p나 1080i 영상도 재생할 수 있다. 그 덕택에 N계열 아톰이 D-SUB 출력만 달려나올때 HDMI 출력을 지원한다.
SATA를 하드웨어 적으로 지원하지 않고 대신 하나의 IDE 채널을 지원한다. 노트북 규격 IDE 디스크는 그 당시에도 전멸해서 장치 제조사들은 ZIF 타입 하드를 달거나, IDE 방식 SSD를 달거나, SATA to IDE 변환 칩셋을 달아야 했다. ZIF 타입 하드는 노트북용 IDE 인터페이스를 좀 더 조밀한 리본 케이블로 대체한 형태로, CF 규격보다 더 얇아서 두께 줄일 때와 공간 확보에는 좋았다. 물리적 크기는 1.8인치, 회전수는 대부분 4200rpm이었기 때문에 주로 하드형 PMP에나 달려 있었고, 노트북에 사용한다면 극악의 성능을 보여 주었다. SATA to IDE 변환 칩셋은 IDE의 성능을 뛰어넘을 수 없기 때문에 IO 성능은 최대 100MB/s 급에다, 칩 성능이 구릴경우 아무래도 SATA > IDE로 전환돼서 생기는 병목현상을 더욱 심화시킨다. 현재는 ZIF 하드가 단종되어 SSD만 장착할 수 있다. 이 시기에 mSATA는 아직 표준화되지 않았기 때문에 miniPCIe 슬롯에 장착되는 SSD는 노트북 제조사별로 호환되지 않았다.
넷북에 달리는 Z5x0+US15W는 주로 MXM 규격의 도터보드에 CPU + MCH + 램으로 붙어 나와 램 업그레이드도 난감하게 만든다. 물론 도터보드를 램 2GB 짜리로 바꾸면 되겠지만, CPU + MCH + 램 어셈블리이니 가격은 드럽게 비싸고(...) 그래서 대부분의 Z5x0 계열 넷북들은 램이 1GB인게 허다하다.
주로 실버쏜 아톰과 조합되는 칩은 US15W이나 좀 더 저전력이거나 기능을 몆가지 빼버린 US15L이나 US11L 칩셋도 있었다. 그러나 이 두 칩들은 제조사들이 잘 안썼는데, US15L은 제조사들의 안중에도 없었고, US11L은 아무래도 떨어지는 US15W의 성능이 떨어질 대로 떨어진 쓰레기라(...) 그냥 묻혔다. 그래픽 코어 클럭이 언더클럭 되어 있거나, PCI-E 레인이 하나만 제공 된다거나
윈도우 8 출시 이후 이 CPU를 채용했던 UMPC들이 다시 빛을 보는 중이다. 터치 기능이 강력해지며 과거보다 사용이 편리해졌을 뿐만 아니라 요구사양도 낮기 때문이다.
다만 그래도 XP보다 약간 느린 경우가 많으므로(특히 Z530 + 램 1GB인 경우)
| 모델명 | CPU | GPU | TDP | 기타 | |||
| 코어/스레드 |
기본 주파수 |
L2 캐시 | 내장 그래픽 | 기본 주파수 | |||
| Atom Z500 | 1/1 | 0.8 GHz | 512 KB | GMA 500 | 200 MHz | 0.65 W | |
| Atom Z510 | 1.1 GHz | GMA 500 | 200 MHz | 2 W | |||
| Atom Z515 | 1/2 | 1.2 GHz | GMA 500 | 200 MHz | 1.4 W | ||
| Atom Z520 | 1.33 GHz | GMA 500 | 200 MHz | 2 W | |||
| Atom Z530 | 1.6 GHz | GMA 500 | 200 MHz | 2 W | |||
| Atom Z540 | 1.86 GHz | GMA 500 | 200 MHz | 2.4 W | |||
| Atom Z550 | 2.0 GHz | GMA 500 | 200 MHz | 2.4 W | |||
| Atom Z560 | 2.13 GHz | GMA 500 | 200 MHz | 2.5 W | |||
2.4.1.1. 센트리노 아톰 플랫폼
센트리노 아톰 플랫폼은 원래는 N계열과 Z계열을 구분하기 위해 Z계열(Z5x0+폴스보)에만 붙는 브랜드명이었다. 하지만 넷북의 대성공으로 Z계열의 비중이 상대적으로 낮아진 것으로 인해 인텔은 2008년 말경, 잠정적으로 센트리노 아톰의 브랜드명을 폐지하고 Z계열/N계열 공통적으로 아톰 브랜드로 통일했다.2.4.2. 린크로프트 (2세대)
특징으로는 소비 전력의 절감(앞 세대와 비교해 영상 재생 시 1/2~1/3, 아이들 시 1/50 이하) 및 파인뷰와 마찬가지로 내장 그래픽이 CPU에 내장[4] 된 것이다.[5] 여기에 쓰이는 그래픽은 GMA500의 개량형인 GMA600을 사용하는데, GMA500과 마찬가지로 1080p 동영상 가속을 지원하며 그래픽 성능에 관해서는 인텔의 자료에 따르면 넷북용 2세대인 GMA 3150에 비해 (3D 마크 점수 기준으로) 약 90~95%의 성능이 나온다고 하니 대략 GMA 950에 근접한 성능으로 올라간 것으로 보인다.2세대 Z계열 아톰 프로세서의 코드명은 린크로프트(Lincroft)이며, 이를 스마트폰용으로 구성한 플랫폼이 무어스타운(Moorestown), 태블릿용[6]으로 구성한 플랫폼을 오크트레일(Oak Trail)이라고 한다. 두 플랫폼의 대표적인 차이는 칩셋이며, 무어스타운은 랑웰(Langwell) 칩셋(제품명: MP20)을 사용하고 오크트레일은 휘트니 포인트(Whitney Point) 칩셋(제품명: SM35)을 사용한다. 프로세서에서도 차이가 있다고도 알려져 있지만 후지츠에서 발매된 스마트폰 LOOX F-07C 라는 제품에서 (이전까지 무어스타운 전용으로 알려진) 아톰 Z600[7] 프로세서에 오크트레일용 SM35 칩셋을 사용하여 윈도우 7이 지원되도록 나왔기 때문에 CPU가 플랫폼에 따라 다르다고 단정할 수 없다.
무어스타운은 MID의 컨셉이 혈통에 흐르는 탓인지 제품출시에 난항을 겪는 중. 처음 LG전자에서 GW990이라는 4.8인치 와이드 디스플레이를 가진 크고 아름다운 기기를 준비하고 있었고, 인텔도 무어스타운의 대표 기기로 자사 행사에서 적극적으로 홍보하였으나 결국 취소되었다.[8]
이후에 2011년 5월 출시 예정인 위탭(WeTab)과 2/4~3/4분기 출시 예정인 HTC의 오픈피크 태블릿이 무어스타운을 사용한 기기로 예정되어 있었으나 출시에 관한 소식은 현재까지 없으며 2011년 9월 현재까지 무어스타운을 사용한 상용 기기는 단 한대
오크트레일은 HP, 후지츠 등에서 태블릿 PC 위주로 제품이 출시하고는 있으나 1세대 실버손 제품에 비하면 출시되는 제품의 종류는 많지 않은 편이다.
실버쏜부터 사용된 본넬(Bonnell) 아키텍처를 마지막으로 사용한다.
| 모델명 | CPU | GPU | TDP | 기타 | |||
| 코어/스레드 |
기본 주파수 |
L2 캐시 | 내장 그래픽 | 기본 주파수 | |||
| Atom Z600 | 1/2 | 1.2 GHz | 512 KB | GMA 600 | 200 MHz | 1.3 W | |
| Atom Z615 | 1.6 GHz | 400 MHz | 2.2 W | ||||
| Atom Z625 | 1.9 GHz | 2.2 W | |||||
| Atom Z650 | 1.2 GHz | 3 W | |||||
| Atom Z670 | 1.5 GHz | 3 W | |||||
2.5. E계열
2.5.1. 터넬 크릭
3. 사용 모델
인텔 본넬 마이크로아키텍처/사용 모델 문서 참조.4. 관련 문서
[1]
싱글코어에 하이퍼스레딩을 추가시켰긴 했는데 실성능은 펜티엄3 코퍼마인 500MHz 수준.
[2]
GMA Boost로 데스크탑 기본클럭인 400MHz까지 끌어올릴 수 있다.
[3]
DDR2 2GB까지 지원한다.
[4]
실버쏜도 2칩 구성이지만 그래픽은 칩셋 쪽에 있다.
[5]
예를 들어 오크트레일의 경우 프로세서 3W + 칩셋 0.75W로 플랫폼 전체로 3.75W의 전력을 소모하며, 이전 멘로우 플랫폼이 (Z520/Z530 사용시) 프로세서 2W + 칩셋 2.3W로 전체 4.3W의 전력을 소모했던 것에 비해 많이 줄어든 것이다.
[6]
인텔이 첫 발표때부터 태블릿용이라고만 홍보하고 UMPC/MID 등의 용어는 한마디도 없었다. 이는 인텔이 MID라는 컨셉을 포기했다고 볼 수 있다
[7]
원래 클럭은 1.2GHz 이나 이 제품에서는 의도적으로 클럭을 떨어뜨려 800MHz 로 돌아간다.
[8]
스마트폰에 집중하겠다는 LG의 정책 변경때문이라고...하지만 이후 스마트폰에서 LG의 행보는 모두가 아는 대로(...)