기타정보 새로운 노트북 기술, 소노마란?

[오현범]

1.들어가면서

2003년 3월, 인텔은 센트리노(Centrino)를 발표하였다. 센트리노라는 브랜드로 출시된 세 부품은 노트북 시장의 경향을 180도 뒤집는 위력을 보여주었다.

▲ 센트리노를 구성하는 부품들

센트리노의 등장 이전까지 노트북 시장은 무의미한 속도 경쟁이 펼쳐지고 있었다. 노트북 생산 업체들은 배터리 지속 시간, 노트북의 무게 등의 요소는 고려하지 않은 채 빠른 CPU를 내장한 노트북을 출시하는데 역량을 집중하였다.

센트리노의 등장은 이러한 노트북 시장의 경향을 바꾸었다. 센트리노의 등장으로 인해 노트북 업체는 배터리 지속 시간, 무게, 크기, 성능의 균형이 잘 잡힌 노트북을 쉽게 만들 수 있게 되었으며, 노트북에 무선 네트워킹 기능을 기본 탑재할 수 있게 되었다.

밸런스가 좋은 노트북의 등장은 노트북에 대한 고정 관념을 바꾸었다. 『빠른 노트북은 크고 두꺼우며 무겁다』, 『얇고 가벼운 노트북은 성능이 나쁘다』, 『배터리로 작업은 두 시간이 한계다』 등의 관념들이 센트리노의 등장과 함께 사람들의 뇌리에서 사라졌다.
센트리노의 무선 네트워킹 기능은 노트북 사용자가 언제 어디서나 편리하게 인터넷에 접속할 수 있는 길을 열어주었으며, 노트북의 가치와 활용도를 크게 향상시켰다.

이러한 변화를 이끌어낸 센트리노가 2005년 1월, 큰 폭의 변신을 한다. 센트리노라는 이름을 제외한 나머지 부분은 다 변화한다고 해도 과언이 아닐 정도의 변신이라고 한다.

▲ 2005년 1월에 발표된 새로운 센트리노를 구성하는 부품들

이번 글에서는 먼저, 그 동안 센트리노가 걸어온 발자취를 되돌아보도록 하겠다. 그 뒤, '이름만 빼고 다 바꾸는' 혁명적인 변신을 하는 센트리노의 새로운 플랫폼인 소노마(Sonoma)에 대해 살펴보면서 어떠한 점이 변경되며, 노트북과 노트북 사용자에게 어떠한 영향을 끼치는지에 대해 알아보도록 하겠다.

2.Centrino가 걸어온 길

 소노마에 대해 알아보기 이전에 그 동안 센트리노가 걸어온 발자취를 되돌아보며 센트리노가 어떻게 변해왔는지를 살펴보도록 하자.

▲ 센트리노가 걸어온 발자취와 소노마에서의 변경 내용

1세대 Centrino (코드명 Carmel)

1세대 센트리노는 앞에서 언급했듯 2003년 3월에 발표되었다.

센트리노라는 브랜드가 노트북을 구성하는 개개의 부품이 아니라 노트북의 플랫폼을 지칭한다는 점, 전력 소비량이 매우 적은 점, CPU의 동작 속도에 비해 성능이 높아 데스크톱 CPU에 버금가거나 더 높은 성능을 제공하는 점 등의 특징으로 인해 세간의 주목을 받으며 데뷔를 하였다.

1세대 센트리노는 다음과 같은 부품으로 구성된다.

   ▶ CPU : Pentium M Processor (Banias 코어)
   ▶ Chipset : Intel 855PM Chipset (Odem) or Intel 855GM Chipset (Montara-GM)
   ▶ Wi-Fi Adapter : Intel Pro/Wireless 2100 Network Connection

초대 Pentium M 프로세서는 바니어스(Banias) 코어를 기반으로, 0.13㎛ 공정에서 생산되었다. 트랜지스터 카운트는 7천 7백만 개이며, 1MB 용량의 L2 캐쉬 메모리가 CPU 코어에 내장되어 있다.
동작 속도는 1.30GHz부터 시작하며, 최고 1.70GHz로 동작하는 제품이 출시되었다. 서브 노트북용으로 1.10GHz, 1.20GHz로 동작하는 저전압(Low Voltage, LV) 버전과 900MHz, 1.10GHz로 동작하는 초저전압(Ultra Low Voltage, ULV) 버전이 출시되었다.

칩셋의 역할은 855 계열의 MCH와 ICH4-M이 담당하였다.
MCH는 i855PM과 i855GM, 두 종류가 발표되었다. i855PM과 i855GM의 차이점은 그래픽 코어의 통합 유무로, i855GM이 그래픽 코어를 통합한 GMCH다. 그래픽 코어를 내장하지 않은 i855PM은 그래픽 카드의 연결을 위한 AGP 4X 버스를 지원한다. 메모리 컨트롤러는 DDR200/266 메모리를 사용할 수 있도록 설계되었다.
주변기기 입출력을 담당하는 ICH 역할은 ICH4-M이 맡았다. ICH4의 모바일 버전인 ICH4-M은 6개의 USB 2.0 포트를 제공하며, HDD와 ODD의 연결을 위해 2채널 ATA/100 인터페이스를 제공한다.

무선 네트워킹을 담당하는 Wi-Fi 어댑터는 Intel Pro/Wireless 2100 Network Connection이 그 역할을 수행하였다. IEEE 802.11b 규격을 지원하는 Wi-Fi 어댑터로 최대 11Mbps의 대역폭을 지원하였다. 센트리노의 다른 구성 부품들이 노트북의 메인보드에 실장 되는 것과는 달리, 노트북의 Mini-PCI 슬롯에 장착되는 방식을 택하였다.

▲ i855GM 칩셋을 사용한 1세대 센트리노의 블럭 다이어그램

▲ i855PM 칩셋을 사용한 1세대 센트리노의 블럭 다이어그램

1.5세대 Centrino

센트리노가 발표된 후 인텔은 센트리노를 구성하는 부품을 하나씩 개선하여 발표하였다. 센트리노의 발표에서 약 1년이 경과한 2004년 5월, 도선(Dothan) 코어의 Pentium M 프로세서가 발표되면서 센트리노를 구성하는 부품이 완전히 교체되었다.

1세대 센트리노는 브랜드의 시작이라는 의미가 있었지만 몇 가지 부족한 면이 있었으며, 시장에서는 기능의 개선이나 새로운 기능을 요구하였다. 1.5세대 센트리노는 이러한 부분을 보완(補完)하는 목적으로 발표되었다고 볼 수 있다.

1.5세대 센트리노는 다음과 같은 부품으로 구성된다.

   ▶ CPU : Pentium M Processor (Dothan 코어)
   ▶ Chipset : Intel 855PM Chipset (Odem+) or Intel 855GME Chipset (Montara-GM+)
   ▶ Wi-Fi Adapter : Intel PRO/Wireless 2200BG Network Connection

1.5세대 센트리노로 변화하면서 센트리노를 구성하는 모든 부품이 변화를 하였지만, 그 가운데 CPU가 가장 큰 폭의 변화를 하였다. 1.5세대 센트리노의 Pentium M 프로세서는 도선(Dothan) 코어를 기반으로 하며, 90㎚(0.09㎛) 공정에서 생산되었다.
생산 공정의 미세화를 통해 Pentium M 프로세서는 최고 동작 속도의 향상과 소비 전력 절감이라는 두 마리 토끼를 모두 잡을 수 있게 되었다.
이와 함께 도선 코어는 성능을 강화하기 위해 바니어스 코어의 2배인 2MB 용량의 L2 캐쉬 메모리를 탑재하였다. 이로 인해 코어의 트랜지스터 카운트가 1억 4천 만개로 증가하였다.
동작 속도는 1.50GHz에서 시작하여 최고 2.1GHz로 동작하는 제품이 출시되었으며, 서브 노트북용으로 1.4GHz로 동작하는 LV 버전과 1.0GHz, 1.1GHz로 동작하는 ULV 버전이 출시되었다.

칩셋은 1세대 센트리노의 칩셋의 불만 사항을 개선한 (G)MCH와 ICH4-M을 조합하여 사용하였다. 그래픽 코어를 내장하지 않은 i855PM 칩셋은 기능을 개선하면서 스테핑(Stepping)이 B1으로 변경되었으며, 그래픽 코어를 내장한 i855GM 칩셋은 기능이 개선된 i855GME 칩셋으로 변경되었다.
1세대 센트리노에서 사용된 칩셋과의 가장 큰 차이점은 메모리 인터페이스로, 1.5세대 센트리노의 칩셋은 DDR333 메모리를 지원하여 더 높은 메모리 대역폭을 제공, 성능 향상을 꾀하였다.
낮은 성능으로 불만의 대상이었던 내장 그래픽 코어의 성능 향상을 위해 i855GME는 그래픽 코어의 동작 속도를 200MHz에서 250MHz로 끌어올렸다.

Wi-Fi 어댑터는 802.11g 규격을 지원하는 Intel Pro/Wireless 2200BG Network Connection으로 변경되었다. 802.11b의 낮은 대역폭에 대한 불만을 잠재우고, 802.11a가 사용하는 주파수 대역의 인허가 문제를 피해가기 위해 802.11g 규격을 지원하며, 하위호환성 유지를 위해 802.11b 규격 역시 지원할 수 있도록 설계가 변경되었다. 최대 대역폭은 802.11g 규격에서 54Mbps로, 이전 제품에 비해 5배 가량 대역폭이 넓어졌다.

▲ i855GME 칩셋을 사용한 1.5세대 센트리노의 블럭 다이어그램

▲ B1 스테핑의 i855PM 칩셋을 사용한 1.5세대 센트리노의 블럭 다이어그램

3.Centrino라는 이름만 빼고 다 바뀌는 Sonoma 플랫폼

그 동안 소노마라는 코드명으로 알려진 2세대 센트리노는 다음과 같은 부품으로 구성된다.

   ▶ CPU : Pentium M Processor (Dothan 코어)
   ▶ Chipset : Intel 915PM Chipset (Alviso-PM) or Intel 915GM Chipset (Alviso-GM) or
                     Intel 915GMS Chipset (Alviso-GMS) or Intel 910GML Chipset (Alviso-GML)
   ▶ Wi-Fi Adapter : Intel PRO/Wireless 2915ABG Network Connection (Calexico2)

기존 센트리노 플랫폼과 소노마와의 차이를 블럭 다이어그램을 통해 보도록 하자.

▲ 1.5세대 센트리노 플랫폼의 블럭 다이어그램. (B1 스테핑 i855PM 칩셋 사용시)

▲ 소노마 플랫폼의 블럭 다이어그램. (i915GM 칩셋 사용시)

위의 블럭 다이어그램에서 알 수 있듯, 같은 센트리노라는 이름을 사용하지만 소노마는 기존의 센트리노와 모든 면이 다르다. 단순한 구성 부품의 일부 교체나 변경의 수준이 아니라, 플랫폼을 새롭게 구성하였다라고 볼 수 있다.

4.533MHz FSB로 진화하는 Dothan 코어 Pentium M 프로세서

 소노마의 등장과 함께 큰 폭으로 바뀌는 센트리노 플랫폼의 특징 가운데, 우선 CPU의 변화를 살펴보록 하자.

▲ 새롭게 출시된 Pentium M 프로세서의 모습

소노마 플랫폼의 발표와 함께, 총 7 종류의 Pentium M 프로세서가 새롭게 출시되었다. 새로 출시되는 7종류의 Pentium M 프로세서 모델 번호와 동작 속도, 특징은 다음과 같다.

소노마 플랫폼의 Pentium M 프로세서 사양 비교
Model 번호	동작 속도		FSB	L2 Cache	TDP	동작전압
	최고	최저				최고	최저
Pentium M Processor 770	2.13GHz	800MHz	533MHz	2MB	27W	1.372V	0.988V
Pentium M Processor 760	2.00GHz					1.356V
Pentium M Processor 750	1.86GHz
Pentium M Processor 740	1.73GHz
Pentium M Processor 730	1.60GHz
Low Voltage Pentium M Processor 758	1.50GHz	600MHz	400MHz		10W	1.116V
Ultra Low Voltage Pentium M Processor 753	1.20GHz				5W	0.940V	0.812V

소노마의 등장과 함께 출시된 7 종류의 Pentium M 프로세서는 1.5세대 센트리노의 발표와 함께 출시된 Pentium M 프로세서와 마찬가지로 Dothan(도선) 코어를 기반으로 한다. 동일한 코어를 기반으로 하기 때문에, 1.5세대 센트리노의 Pentium M 프로세서와 소노마의 Pentium M 프로세서가 완전히 동일하다고 생각하기 쉽지만, 두 프로세서 사이에는 다음과 같은 몇 가지 차이점이 있다.

   ▶ ① FSB가 400MHz에서 533MHz로 고속화
   ▶ ② SpeedStep의 최저 동작 속도가 600MHz에서 800MHz로 변경
   ▶ ③ XD(eXecute Disable) 비트 지원

세 가지 변화에 대한 자세한 내용, 그리고 노트북에 어떠한 영향을 끼치는지 알아보기로 하자.

■ 533MHz FSB로 성능 향상을 지향

소노마에 사용되는 도선 코어는 FSB의 동작 속도를 533MHz(133MHz QDR)로 끌어올렸다. 소노마 이전에 Pentium M 프로세서의 코어로 사용되었던 바니어스나 도선은 FSB의 동작 속도가 400MHz(100MHz QDR)다. (앞으로 FSB가 533MHz인 도선 코어와 FSB가 400MHz인 도선 코어를 쉽게 구별하기 위해, 전자를 '도선533'으로 후자는 '도선'으로 표기하도록 하겠다.)

▲ FSB 고속화

FSB(Front Side Bus)는 CPU와 칩셋 사이에 있는 데이터의 이동 통로로, FSB의 대역폭이 넓어지면 CPU로 데이터를 빠르게 전송할 수 있기 때문에 CPU의 성능이 향상된다. AMD의 K8 아키텍쳐 기반 CPU를 제외한 x86 호환 CPU는 FSB를 유일한 데이터 입출력 통로로 사용한다. (K8 아키텍쳐 기반 CPU는 메모리 버스와 FSB를 분리하여 사용한다.) 이러한 FSB의 특성때문에, FSB의 대역폭은 CPU의 성능에 큰 영향을 끼친다. 일반적으로 CPU의 성능은 동일한 아키텍쳐, 동일한 코어일 경우 CPU의 동작 속도에 비례를 하며, 동작 속도가 같을 경우에는 FSB의 대역폭에 비례를 한다.

FSB의 대역폭은 FSB의 동작 속도와 FSB의 폭(한 클럭에 전송할 수 있는 데이터의 양)을 곱하여 구한다. FSB의 대역폭을 향상시키기 위해서는 FSB의 동작 속도나 FSB의 폭 가운데 하나를 (경우에 따라서는 둘 다) 끌어올리면 되는데, FSB의 폭을 변경하는 것은 새로운 종류의 CPU를 만드는 경우에나 가능한 방법이다. 이 때문에 기존에 출시된 CPU의 FSB의 대역폭을 늘릴 경우에는 FSB의 동작 속도를 상승시킨다. 도선533 코어 역시 FSB의 대역폭을 끌어올리기 위해 FSB의 동작 속도를 끌어올렸다.

Pentium M 프로세서의 FSB는 1 클럭마다 64bit의 데이터를 전송할 수 있다. 바니어스 코어와 도선 코어는 FSB가 400MHz의 속도로 동작을 하므로, 대역폭은 64bit * 400MHz = 3.2GB/sec가 된다. 도선533 코어는 FSB의 동작 속도가 533MHz이므로, 대역폭은 64bit * 533MHz = 4.26GB/sec가 된다. FSB의 고속화로 인한 FSB 대역폭의 상승은 곧바로 성능 향상으로 이어진다.

하지만, FSB의 고속화로 인해 도선533 코어는 소비 전력의 증가라는 부담을 안게 되었다.

CPU의 전력 소비량을 가늠해 볼 수 있는 TDP(Thermal Design Power)는 바니어스 코어가 24.5W, 도선 코어는 21W다. 이에 비해 도선533 코어는 TDP가 27W로 도선 코어에 비해 약 30% 가량 증가하였다.
CPU의 TDP가 높다는 점은 CPU의 최대 전력 소비량이 그 만큼 높다는 것을 의미한다. CPU는 부하량에 비례하여 전력을 소비하며, CPU에 걸리는 부하의 양이 매우 많을 경우에는 TDP에 가까운 전력을 소비한다.
조건이 모두 동일한 두 노트북에 도선 코어와 도선533 코어의 프로세서를 장착하고 CPU에 많은 부하를 주는 프로그램을 연속하여 사용하면서 배터리 지속 시간을 측정하면, 도선533 코어의 프로세서를 장착한 노트북의 배터리 지속 시간이 짧게 측정될 것으로 예상된다.

이에 비해, 일반적인 컴퓨터 사용 방법에서의 배터리 지속 시간을 결정하는 평균 소비 전력은 도선533 코어와 도선 코어가 큰 차이를 보이지 않는다. 즉, 일상적인 사용 방법에서는 배터리 지속 시간에 큰 차이가 없다고 한다. 기존의 Dothan 코어의 평균 소비 전력은 1W대로 알려져 있으며, Dothan533 코어의 평균 소비 전력도 1W대를 넘기지 않는다고 한다.

한편, 소노마 플랫폼에 사용되는 CPU이기는 하지만 Low Voltage와 Ultra Low Voltage Pentium M 프로세서는 FSB 동작 속도에 변화가 없이 400MHz를 유지한다. 두 종류의 CPU는 TDP와 평균 소비 전력 변화에 매우 민감한 편으로, FSB를 상승시킬 경우 TDP나 소비 전력과 같이 시장에서 요구하는 사양을 만족시킬 수 없게 된다. 이 때문에 두 종류의 CPU는 400MHz의 FSB 동작 속도를 고수한다.

■ 최저 동작 속도가 800MHz로 빨라지는 SpeedStep

SpeedStep(스피드스텝)은 CPU의 동작 속도를 낮추어 전력 소비량을 줄이는 기술이다. 반도체의 소비 전력은 동작 속도에 비례를 하므로, 동작 속도만 낮추어도 소비 전력을 쉽게 줄일 수 있다. 스피드스텝은 반도체의 이러한 특성을 이용한 절전 기술이다.

스피드스텝을 지원하지 않는 CPU는 노트북이 어떤 전원을 사용하던지 관계 없이 동작 가능한 최고 속도로 동작한다. 이와는 달리 스피드스텝을 지원하는 CPU는 노트북이 어떤 전원으로 동작하는지를 판별하여 상황에 맞게 CPU의 동작 속도를 조절한다. 노트북이 전원에 연결된 상태에서는 CPU는 성능을 위해 최고 속도로 동작하며, 배터리로 동작하는 것을 감지하면 CPU는 배터리 지속 시간을 연장하기 위해 동작 속도를 낮춘다.

최초의 스피드스텝 기술은 선택 가능한 속도가 두 종류였다. AC 전원을 사용하면 CPU는 최고 속도로 동작하며, DC 전원을 사용하면 CPU는 최저 속도로 동작하였다. 이후, Pentium M 프로세서가 발표되면서 스피드스텝 기술은 기능이 강화되어 동작 속도의 선택 범위가 넓어졌다. Pentium M 프로세서는 600MHz부터 CPU의 최고 속도 사이의 범위에서 100MHz 단위로 CPU의 동작 속도를 조절할 수 있다.

도선533 코어는 이러한 스피드스텝 기능에 약간의 손질을 가한다.

먼저, 최저 동작 속도를 600MHz에서 800MHz로 200MHz 끌어올린다. 바니어스와 도선 코어의 최저 동작 속도인 600MHz는 6배로 설정된 CPU 내부 배율에 FSB의 동작 속도인 100MHz(400MHz는 QDR 기법을 적용하는 Pentium M 프로세서 FSB의 특성을 고려한 수치)를 곱한 값이다. 도선533 코어도 최저 동작 속도에서 CPU 내부 배율은 6배로 설정된다. 하지만 FSB의 동작 속도가 133MHz로, 바니어스나 도선 코어와는 다르다. 도선533은 이러한 이유로 최저 동작 속도가 800MHz로 상승하였다.

이러한 변화는 『동작 속도를 낮추어 소비 전력을 줄이는』 스피드스텝의 기본 사상을 정면으로 위배하는 것처럼 보인다. 하지만 도선533 코어는 코어 내부의 개량을 통해 최저 동작 속도에서의 동작 전압과 소비 전력을 도선 코어 수준으로 억제하였다. 즉, 도선 코어가 600MHz로 동작하는데 필요한 전압과 전력이면 도선533 코어는 800MHz로 동작할 수 있다.

소비 전력의 차이 없이 최저 동작 속도가 빨라졌기 때문에 노트북 사용자는 스피드스텝 기능이 적용되었을 때, 특히 CPU가 최저 동작 속도로 동작할 경우 이전에 비해 성능이 향상되었다는 느낌을 받을 수 있다.

CPU의 동작 속도 변경 단위가 100MHz에서 133MHz로 변경되는 점도 차이점이다. 원인은 앞과 동일하게, FSB의 속도가 빨라졌기 때문이다.

■ 보안 기능을 위한 XD(eXecute Disable) 비트를 지원

도선533 코어는 Prescott(프레스캇) 코어의 Pentium 4 프로세서에 적용된 보안 기능인 XD(eXecute Disable) 비트 기능을 제공한다. XD 비트는 메모리 영역의 실행 허용 여부를 검사하여 실행이 허용된 메모리 영역에 저장된 코드만을 실행하는 기능으로, 소프트웨어의 버퍼 오버플로우(Buffer Overflow) 결함을 노리는 worm이나 바이러스의 침입, 해킹 시도를 대부분 막을 수 있다.

대부분의 운영체계는 메모리를 페이지 단위로 나누어 관리를 한다. 그리고 페이지들을 관리하기 위해 각 페이지의 위치를 저장한 테이블을 가지고 있다. XD 비트와 같은 보안 기능은 페이지 테이블에 각 페이지에 저장된 코드를 실행해도 되는지의 여부를 표시하는 표식을 추가한다. 한 가지 재미있는 점은 이 표식의 이름이 업체마다 다르다는 점이다. 어쨌든, Intel은 이 표식을 eXecute Disable 비트 또는 XD 비트라고 한다.

운영체계가 XD 비트를 사용하도록 설정되면, 메모리의 전 영역은 CPU가 실행을 하지 못하도록 XD 비트가 설정된다. 운영체계의 부팅 이후, 정상적으로 메모리에 로딩된 프로그램의 실행 코드가 저장된 부분은 XD 비트가 해제된다.

CPU는 메모리에서 데이터를 읽어서 실행하기 이전에, 페이지 테이블에서 XD 비트가 설정되어 있는지를 검사한다. 만약 XD 비트가 설정된 페이지에서 데이터를 읽어 실행을 시도하면, CPU는 이를 감지하고 코드의 실행을 금지시킨다. 그 이후 CPU는 코드를 실행하는 대신, 운영체계에 XD 비트가 설정된 페이지의 코드를 실행하려고 했다는 사실을 통보한다. 이 사실을 통보 받은 운영체계는 XD 비트가 설정된 페이지를 실행시키려 시도한 프로그램의 수행을 중단시키고, 사용자에게 통보한다.

버퍼 오버플로우 결함을 노리는 worm이나 바이러스 또는 해킹의 시도(이후 세 가지 공격 유형을 모두 worm으로 표기)는 외부에서 많은 양의 데이터를 한꺼번에 프로그램에 보내어서, 프로그램의 버퍼를 폭주시킨다. 버퍼를 폭주시킨 worm은 worm의 코드를 프로그램의 데이터가 저장되는 영역(페이지)에 저장한다. 그리고 worm 코드가 저장된 메모리 위치로 프로그램의 수행 위치를 이동시킨다. 프로그램의 수행 위치를 이동시키는 명령에 의해 CPU는 worm 코드를 읽은 후 수행을 하게 되고, 컴퓨터는 worm에 감염된다.

운영체계와 CPU가 XD 비트 기능을 지원하면, 위의 감염 과정에 변화가 발생한다. CPU는 프로그램의 수행 위치를 이동시키는 명령에 의해, worm의 코드가 저장된 메모리 영역에서 데이터를 읽어들인다. 여기까지는 worm이 원하는 데로 진행이 되지만, 이후부터는 worm이 원하는 바와는 반대로 진행된다. CPU는 코드를 수행하기 전에 XD 비트의 설정 여부를 검사하는데, worm이 저장된 메모리 페이지는 정상적으로 로딩된 프로그램 실행 코드가 저장된 메모리 페이지가 아니기 때문에 XD 비트가 설정되어 있다. CPU는 XD 비트가 설정된 것을 감지하면 코드를 실행하지 않기 때문에 worm의 코드는 실행되지 않으며, PC가 worm에 감염되는 사태가 방지된다.

XD 비트가 보안에 도움이 되기는 하지만, 모든 보안 문제에 해결책은 아니다. CPU가 XD 비트를 지원하더라도 다음 두 가지 문제를 생각해야 한다.

1. 운영체계의 지원을 받아야 한다.
XD 비트를 통한 보안 기능은 CPU의 지원 뿐만 아니라 운영체계도 지원을 해야 한다. 필자가 글을 쓰고 있는 현 시점에서는 Service Pack 2를 설치한 Windows XP와 Service Pack 1을 설치한 Windows Server 2003, 이 두 종류의 OS만이 Pentium M 프로세서의 XD 비트 기능을 유효하게 사용할 수 있다. 다른 운영 체계에서는 XD 비트를 통한 보안 기능을 사용할 수 없다.

2. XD 비트가 만능은 아니다.
XD 비트 기능을 통해 막을 수 있는 보안 문제는 소프트웨어의 버퍼 오버플로우 결함을 노리는 보안 문제 뿐이다. 다른 소프트웨어/하드웨어적 결함을 노리는 보안 문제는 XD 비트 기능으로 막을 수 없다는 점을 항상 명심해야 한다.

이러한 문제점이 있다고 해서 XD 비트를 폄하하거나 쓸모 없는 기능으로 생각하는 것은 잘못이다. 버퍼 오버플로우 결함을 노리는 worm이나 바이러스의 공격과 해킹 시도를 완벽하게 방어하여 PC의 보안성을 향상시키는 점은 높이 평가해야 한다. 최근 PC에서 사용하는 대부분의 소프트웨어는 네트워크를 통해 데이터를 송/수신을 하는 기능을 가지고 있다. 대다수의 소프트웨어는 데이터의 수신에 버퍼를 사용하는데, 버퍼를 사용한다는 것은 버퍼 오버플로우 결함의 가능성이 있다는 것을 의미한다. 이러한 현 상황을 생각한다면 도선533 코어의 XD 비트 지원은 매우 반길만하다.

■ HT, EMT64???

일부에서는 Pentium M 프로세서도 도선533 코어부터는 HT(Hyper Threading)와 EMT64 기능이 적용될 것이라고 예상을 하였다. 하지만 Dothan533 코어는 HT와 EMT64 기능을 지원하지 않는다.

HT 기능을 지원하지 않는 것은 길이가 짧은 파이프라인을 탑재하고 있는 Pentium M 프로세서의 특징과 HT 기능의 적용으로 인한 전력 소비량의 증가 때문이다.

CPU에 HT 기능을 적용하기 위해서는 CPU 내부에서 명령어를 처리하는 파이프라인의 길이(스테이지 수)가 되도록 길어야 한다. 파이프라인의 길이가 긴 CPU의 대표적인 예가 Pentium 4 프로세서인데, 초기 Pentium 4 프로세서의 코어인 Willamette(윌라멧) 코어는 20 스테이지이며, 신형 Pentium 4 프로세서의 코어인 프레스캇은 그 길이가 31 스테이지에 이른다. 파이프라인의 길이를 늘리면 CPU의 동작 속도를 끌어올리기가 쉽지만, 대신 소비 전력이 늘어나는 문제가 있다.

Pentium M 프로세서는 『모바일 CPU』라는 제품의 성격에 의해 소비 전력을 되도록 줄여야 한다. 때문에 파이프라인의 길이를 최대한 짧게 설계하였다고 한다. Pentium M 프로세서의 내부에 탑재된 파이프라인의 길이는 정확하게 공개되지는 않았지만, 13~15 스테이지 정도로 예측되고 있다. 이렇게 짧은 길이의 파이프라인은 HT 기능을 적용하기 힘들며, HT 기능을 무리하게 적용하더라도 성능 향상의 폭이 매우 적은 문제가 있다.

HT 기능을 적용할 경우 평균 전력 소비량과 TDP가 동시에 상승하는 문제도 Pentium M 프로세서에 HT 기능을 적용하는 것을 막고 있다.

HT 기능의 근본 사상은 '놀리고 있는 파이프라인을 다른 작업에 사용한다'라고 정리할 수 있다. 원래라면 아무런 작업을 하지 않아야 할 파이프라인이 작업을 하기 때문에 CPU의 성능은 향상된다. 하지만, 작업을 수행하는 파이프라인은 작업을 수행하지 않는 파이프라인에 비해 전력을 많이 소비한다. HT 기능이 적용되면 파이프라인의 평균 가동율은 높아지며, CPU 전체적인 평균 소비 전력도 상승하게 된다.

더불어, HT 기능을 적용하게 될 경우 평균 소비 전력 뿐만 아니라 TDP도 상승하는 문제가 있다. HT를 적용할 경우 Pentium M 프로세서의 TDP는 약 5W 가량 높아진다고 한다. Pentium M 프로세서의 성격을 생각하면, HT 기능의 적용으로 인한 성능 향상과 5W 가량의 TDP 상승을 교환하기는 힘들다고 할 수 있다.

EMT64 기능의 경우 아직까지 노트북에 적용하기 이르기 때문에 도선533 코어에서는 지원하지 않는다. EMT64 기능의 두 가지 의미인 64비트 명령어의 실행과 4GB를 넘어서는 메모리의 운영은 아직까지 일반적인 크기의 휴대 가능한 노트북용 CPU가 요구하는 특성이 아니다. 아직까지 64비트 명령어를 사용하는 소프트웨어의 수가 적을 뿐더러, 대다수가 엔터프라이즈 환경에서 사용되는 소프트웨어다. 그리고 메모리를 노트북에 장착하기 위해 필요한 공간이나 가격적인 문제, 그리고 메모리가 소비하는 전력량을 생각한다면 4GB를 넘어서는 메모리를 노트북에 장착하기는 거의 불가능하다고 볼 수 있으며, 아직까지는 EMT64 기능을 모바일 CPU에 적용하지 않아도 아무런 문제가 없다고 결론을 낼 수 있다.

5.PCI-Express를 지원하는 i915 칩셋

 센트리노의 발표와 동시에 선을 보인 i855GM과 i855PM 칩셋은 1.5세대 센트리노에서 DDR333 메모리를 지원할 수 있도록 메모리 컨트롤러를 변경, 사양이 강화된다. DDR333 메모리의 지원으로 인해 i855PM은 스테핑이 B1으로 변경되었으며, i855GM은 i855GME로 변경되었다. 하지만, 눈에 띄는 사양의 변화는 DDR333 메모리를 지원 하나 뿐이어서 하도록, 같은 칩셋으로 여겨도 될 정도였다.

i855 칩셋은 발표 당시에도 Pentium M 프로세서를 지원한다는 점 이외에는, 장점으로 내세울 만한 점이 없는 칩셋이었다. 그러한 칩셋이 2년여 동안 기능의 개선을 거의 하지 않은 채 그대로 있었기 때문에 칩셋의 기능이나 사양에 대한 불평과 불만이 많았다.

소노마에서는 이렇게 불만의 대상이 된 칩셋에 메스를 대었다. i855 칩셋에 기능을 약간 추가하는 정도로는 불만이 해결되지 않는다는 사실을 알고 있기 때문에, 골격부터 다른 신형 칩셋인 i915 시리즈 칩셋(코드명 Alviso)을 선보인다.

▲ Mobile Intel 915 Express Chipset Family

i915 시리즈의 특징은 다음과 같다.

   ▶ 칩셋의 종류가 4개로 늘어남
   ▶ 533MHz FSB 지원
   ▶ DDR2 SDRAM 지원 / 듀얼 채널 메모리 컨트롤러 내장
   ▶ PCI-Express 버스 지원
   ▶ MCH와 ICH간의 연결 버스가 DMI Interface로 변경
   ▶ 내장 그래픽 코어가 DX9 지원 Intel Graphics Media Accelerator(GMA) 900으로 변경
   ▶ ICH가 ICH6-M으로 변경
   ▶ CardBus 대신 ExpressCard 지원

칩셋의 변화에 대한 자세한 내용과 노트북에 끼치는 영향에 대해 알아보기로 하자.

■ 노트북의 용도에 맞춘 네 종류의 (G)MCH

앞에서 언급했듯이 i855 시리즈는 총 네 종류의 (G)MCH가 발표되었다. i855GM, i855PM, i855GME, i855PME, 이렇게 네 종류인데 (G)MCH간에 차이가 거의 없었다. 차이라면 그래픽 코어의 내장 여부(i855GM과 i855GME는 그래픽 코어 내장)와 DDR333 메모리 지원 여부(i855GME와 i855PME는 DDR333 메모리 지원) 뿐이다.

칩셋의 특성에 의해 노트북 업체는 칩셋을 선택할 때 『별도의 GPU를 쓰지 않으려면 i855GME, GPU를 사용하려면 i855PME』라는 틀에 박힌 규칙에 따를 수 밖에 없었다. 노트북의 다른 특징은 칩셋 선택에 아무런 영향을 미치지 못하였다. 17인치가 넘는 큰 액정을 장착한 노트북이던, 손바닥만한 노트북이던 관계없이 동일한 칩셋이 내장되었으며, 비싼 노트북이든 저렴한 노트북이던 관계가 없었다.

칩셋 종류의 부족에 대한 불만은 i915 시리즈에서는 많이 사라질 듯 하다. i915 시리즈 칩셋은 총 네 종류의 MCH/GMCH가 발표되는데, 각각이 차별화된 특징을 보여준다. 네 가지 MCH/GMCH의 이름과 특징은 다음 표와 같다.

915 시리즈 칩셋의 MCH 사양 비교
칩셋명(코드명)	FSB 지원	메모리 컨트롤러		그래픽	ICH
		메모리 종류	채널 수
Intel 915GM (Alviso-GM)	533/400MHz	DDR2-533/400, DDR333	2ch	PCI Express x16, Intel GMA 900	ICH6-M
Intel 915PM (Alviso-PM)				PCI Express x16
Intel 915GMS (Alviso-GMS)	400MHz	DDR2-400	1ch	Intel GMA 900
Intel 910GML (Alviso-GML)		DDR2-400, DDR333

i915GM은 가장 표준적인 GMCH로 i915 시리즈의 기반이 된다. i915 칩셋의 모든 기능을 제공하는 이 칩셋은 별도의 GPU를 장착하지 않는 일반적인 사이즈의 노트북에 사용된다. 그래픽 코어를 내장하고 있으며, 외부 그래픽 카드를 연결할 수 있도록 PCI Express x16 버스도 제공한다. i915PM은 i915GM에서 그래픽 코어만을 제거한 MCH로, 별도의 GPU를 장착하는 노트북에 사용된다. 나머지는 i915GM과 동일하다.

i915GMS는 소형 노트북을 위해 i915 칩셋의 기능 가운데 소형 노트북에 적합하지 않은 부분이 제거된 GMCH다. GMCH라는 단어가 의미하듯, 그래픽 코어를 내장하고 있다. 다른 i915 칩셋은 크기가 37.5 x 40 mm인데 비해 i915GMS는 27 x 27 mm다. 소형 노트북의 메인보드 설계를 용이하도록 하기 위해 칩셋의 크기를 줄였다고 한다.
i915GMS에는 PCI Express x16 버스가 없기 때문에 별도의 그래픽 카드를 장착하는 소형 노트북을 제조하기 위해서는 i915GMS 대신 i915PM이나 i915GM을 사용해야 한다.

i910GML은 i915 칩셋의 저가형 버전이다. 저가형 노트북, 특히 Celeron M 프로세서를 탑재하는 노트북을 겨냥한 GMCH다. 가격을 낮추기 위해 PCI Express x16 버스, 듀얼 채널 메모리 컨트롤러 등의 특징을 대부분 제거했으며, Celeron M 프로세서에 최적하기 위해 400MHz FSB만을 지원한다.

■ 533MHz FSB 지원

도선533 코어를 탑재하여 533MHz로 FSB가 빨라진 Pentium M 프로세서를 지원하기 위해 i915 칩셋은 533MHz FSB를 지원한다.

총 네 종류의 i915 시리즈 가운데 i915PM과 i915GM만이 533MHz FSB를 지원한다. i915GMS와 짝을 이루는 소형 노트북용 CPU인 LV 및 ULV Pentium M 프로세서는 Dothan533 코어임에도 불구하고 FSB가 400MHz로 변함이 없기 때문에 i915GMS가 533MHz FSB를 지원할 필요가 없다. i910GML도 짝을 이루는 Celeron M 프로세서의 FSB가 400MHz이므로 533MHz FSB를 지원할 필요가 없다. 이러한 이유로 i915GMS와 i910GML은 i915 시리즈임에도 불구하고 533MHz FSB를 지원하지 않는다.

■ 듀얼 채널 DDR2 SDRAM 메모리 인터페이스

i855 칩셋과의 차별화를 위해 i915 칩셋은 성능 향상을 위해 메모리 인터페이스를 과감하게 변경한다.

▲ 메모리 인터페이스의 변경

우선, DDR2 SDRAM을 지원하도록 메모리 컨트롤러를 강화한다. i855 칩셋이 DDR SDRAM만을 지원했던 것에 비해 큰 변화라고 할 수 있다.

i915 칩셋이 DDR2 SDRAM을 선택한 이유는 DDR2 SDRAM이 DDR SDRAM에 비해 우수한 특성이 세 가지 있기 때문이다.

DDR2 SDRAM은 DDR SDRAM에 비해 더 빠른 속도로 동작하며, 더 높은 대역폭을 제공한다. 시스템(노트북)의 성능과 메모리 대역폭은 비례관계에 있기 때문에, 다른 조건이 동일한 경우 DDR2 SDRAM을 사용한 노트북의 성능이 DDR SDRAM을 사용한 노트북에 비해 뛰어나다.

DDR2 SDRAM이 DDR SDRAM에 비해 나은 두 번째 특징은 소비 전력이다. DDR2 SDRAM은 보다 낮은 전압으로 동작하며, 전력 소비량도 DDR SDRAM에 비해 낮다. 노트북은 제한된 전원으로 동작해야 하므로, 각 구성 부품은 될 수 있는 한 전력을 적게 소모해야 한다. 노트북을 구성하는 부품에 대한 요구 사항을 생각한다면 DDR2 SDRAM은 DDR SDRAM에 비해 노트북에 적합하다고 할 수 있다.

마지막으로, DDR2-533 메모리는 도선533 코어의 FSB와 동일한 533MHz로 동작하기 때문에 메모리와 FSB가 동기화가 된다. 메모리와 FSB의 동작 속도가 서로 다를 경우 칩셋이 중간에서 버퍼 역할을 하면서 속도의 차이를 해결해줘야 하는데, 이 과정에서 메모리 성능을 일정 부분 갉아먹게 된다. DDR2-533 메모리와 도선533 코어의 FSB는 533MHz로 동기화가 되며, 칩셋이 버퍼 역할을 할 필요성이 없어진다.

i915 칩셋의 메모리 컨트롤러 변경의 두 번째 특징은 『듀얼 채널 메모리 컨트롤러』다. 메모리를 두 개의 채널에 각각 연결하고, 두 메모리를 동시에 사용하는 듀얼 채널 메모리 컨트롤러는 싱글 채널 메모리 컨트롤러에 비해 2배의 메모리 대역폭을 제공한다.

지금까지 노트북용 칩셋에는 싱글 채널 메모리 컨트롤러가 내장되었다. 칩셋과 노트북 메인보드 제조의 난이도 문제, 두 개의 메모리 모듈이 동시에 동작하면서 소비하는 전력 문제 등이 지금까지 노트북용 칩셋에 듀얼 채널 메모리 컨트롤러를 내장하지 못하도록 해 왔다.

하지만 듀얼 채널 메모리 컨트롤러를 내장한 데스크톱 PC용 칩셋을 여러 종류 생산하면서 여러 가지 실험을 할 수 있었으며, 이를 통해 칩셋의 설계와 제조에 대한 노하우를 쌓을 수 있었다. PC 생산 업계에서도 듀얼 채널 메모리를 지원하는 메인보드를 생산하면서, 이에 관련된 노하우를 습득할 수 있었다. 이러한 기반 위에, DDR SDRAM에 비해 전력 소비량이 적은 DDR2 SDRAM이 등장함으로 인해 전력 소비량에 대한 걱정을 덜 수 있게 되었으며, 노트북에도 듀얼 채널 메모리 구성이 가능하게 되었다.

같은 i915 계열 칩셋이지만, 지원하는 메모리의 종류와 듀얼 채널 메모리 인터페이스의 지원 유무는 (G)MCH의 종류에 따라 차이가 있다.

메모리 채널의 경우, 메인스트림용 (G)MCH인 i915PM과 i915GM은 성능을 중시하여 듀얼 채널을 지원하며, 노트북에 메모리 모듈을 하나만 장착할 경우와 호환성 대비를 위해 싱글 채널도 지원한다. 이에 비해 소형 노트북용 GMCH인 i915GMS는 전력 소비량을 이유로, 저가격 노트북용 GMCH인 i910GML은 가격을 이유로 싱글 채널만을 지원한다.

지원하는 메모리 종류는 조금 더 복잡하다. i915PM과 i915GM은 성능을 중시하여 DDR2-533과 DDR2-400 메모리를 지원한다. 하위호환을 위해 두 (G)MCH는 DDR333 메모리도 지원을 하지만, 실제로 i915PM이나 i915GM을 사용한 노트북에 DDR333 메모리를 장착하는 경우는 거의 없을 것으로 예상된다.

i910GML은 i915PM이나 i915GM과는 달리 533MHz FSB를 지원하지 않기 때문에 DDR2-533 메모리를 지원하지 않고, DDR2-400과 DDR333 메모리를 지원한다.

i915GMS는 메모리 지원에서 가장 엄격한 모습을 보여준다. i910GML이 지원하는 DDR333 메모리를 전력 사용량을 이유로 지원하지 않으며, LV와 ULV Pentium M 프로세서는 533MHz FSB를 지원하지 않는다는 이유로 DDR2-533 메모리를 지원하지 않는다. i915GMS는 DDR2-400 메모리만을 지원한다.

■ AGP & PCI → PCI Express

i915 칩셋은 AGP 버스와 PCI 버스를 대신하여 대역폭을 큰 폭으로 확장한 PCI Express 버스를 이용하여 주변기기를 연결한다.

i915 칩셋이 AGP 버스와 PCI 버스를 포기한 결정적인 원인은 두 버스 모두 최근의 주변기기가 요구하는 넓은 대역폭을 제공하지 못하기 때문이다.

AGP 버스는 GPU의 발달과 함께 대역폭을 확장해왔다. 결과, AGP 버스의 최신 규격인 AGP 8X는 AGP 1X에 비해 8배 넓은 2.1GB/sec의 대역폭을 제공한다. 하지만 GPU는 계속해서 발전하고 있으며, 더 넓은 대역폭을 요구하고 있다.

PCI 버스는 대역폭 문제가 더 심각하다. PCI 버스는 대역폭을 확장한 규격인 PCI-X 버스가 있다. 하지만 PCI-X 버스는 높은 비용에 의해 메인스트림 시장에는 정착을 하지 못하였다. PCI 버스는 PCI-X 버스만 믿으며 더 이상의 대역폭 확장을 하지 않았고, 그로 인해 대역폭은 PCI 버스가 처음 제정되었을 때와 동일하게 133MB/sec를 유지하고 있다.
이에 비해 PCI 버스를 통해 연결되는 주변기기의 성능은 급격하게 향상되고 있다. PCI 버스에 연결되는 주변 장치가 요구하는 대역폭은 이론상 최고치이기는 하지만 USB 2.0 컨트롤러가 60MB/sec, Gigabit Ethernet 어댑터는 100MB/sec, S-ATA 컨트롤러는 1채널만 하더라도 150MB/sec에 이른다.

AGP 버스와 PCI 버스가 주변기기가 요구하는 대역폭을 만족시키지 못함에 따라, 주변기기가 제 성능을 발휘하지 못하는 현상이 발생하고 있으며, 주변기기의 성능 향상으로 인해 그 확률이 점차 증가하고 있다. i915 시리즈 칩셋은 이러한 대역폭 문제의 해결책으로 PCI Express 버스를 선택하였다.

PCI Express 버스가 도입됨에 따라, i915 칩셋의 블럭 다이어그램에서 AGP 버스가 사라진다. 대신 최대 대역폭 3GB/sec의 PCI Express x16 버스가 AGP 버스의 위치와 역할을 대신한다.

i915 칩셋이 AGP 버스를 지원하지 않는 점은 GPU 제작 업체에게 부담을 준다. GPU 제조 업체들은 PCI Express x16 버스를 지원하는 모바일 GPU를 제작해야 하는 부담을 안게 된 것이다. 앞으로 일정 기간 동안은 PCI Express x16 버스를 지원하지 못하는 노트북 플랫폼을 위해 AGP 버스용 GPU까지 만들어야 하므로 지금보다 부담이 2배가 된 것이다.

인텔이나 노트북 생산 업체에게도 부담이 된다. GPU 제작 업체가 PCI Express용 모바일 GPU의 개발을 늦추면 별도의 그래픽 카드를 장착한 고급형 노트북의 생산에 차질이 생길 수 있기 때문이다. 하지만 PCI Express용 모바일 GPU의 부재로 인해 문제가 발생하지는 않을 것으로 예상된다. NVIDIA와 ATI가 PCI Express용 모바일 GPU를 발표하였기 때문이다. (NVIDIA는 GeForce Go 6800, ATI는 MOBILITY RADEON X700을 발표하였다.)

AGP 버스를 과감하게 제거한 i915 시리즈 칩셋이지만, PCI 버스는 제거를 하지 않고 계속하여 지원한다. 현재까지 대부분의 주변기기는 PCI 버스에 맞춰져 개발되어 있기 때문이다. PCI Express 버스에 맞춰져 개발된 주변기기의 수가 매우 적은 현 상황에서 PCI 버스를 지원하지 않으면 당장 노트북의 개발이 힘들어질 수 있다는 점을 생각한 것이다.

하지만, i915 칩셋은 앞날을 대비하는 차원에서 주변기기 연결을 위한 PCI Express x1 버스를 4 레인 지원한다.

■ 칩셋 사이의 연결 인터페이스 변경. HUB Interface → DMI Interface

i915 칩셋 사이의 연결을 담당하는 인터페이스를 살펴보기 전에, Intel의 칩셋들이 어떠한 방법으로 칩셋을 연결하였는지를 잠시 살펴보도록 하자.

Intel의 400 계열 칩셋은 현대적인 칩셋의 기초적인 뼈대인 노스브릿지-사우스브릿지 구조를 완성하였다. 400 계열 칩셋은 두 칩의 연결에 PCI 버스를 활용하였다. 노스브릿지 칩에는 PCI 버스 컨트롤러가 내장되었으며, 사우스브릿지 칩은 PCI 버스에 연결된 주변기기처럼 노스브릿지 칩에 연결되었다. 이러한 연결 방식은 두 칩의 연결에 별도의 버스를 사용하지 않으므로 기술적인 난이도가 매우 낮은 장점이 있다. 하지만 PCI 버스의 대역폭을 고갈시키는 문제가 있었다.

이후 Intel은 800 계열 칩셋을 설계하면서 허브 아키텍쳐(Hub Architecture)로 칩셋의 아키텍쳐를 변경한다. PCI 컨트롤러는 기존의 사우스브릿지 역할을 담당하는 ICH에 탑재되며, MCH와 ICH 사이의 연결은 PCI 버스보다 대역폭이 넓은 허브 인터페이스(Hub Interface)가 담당한다. 대역폭이 266MB/sec에 이르는 허브 인터페이스를 기반으로 하는 허브 아키텍쳐의 도입에 의해 PCI 버스의 병목현상이 완화되었으며 주변기기와의 입출력에서 대역폭 부족으로 인한 성능 저하 역시 많이 해소되었다.

하지만 주변기기의 성능이 급격하게 향상되면서 대역폭의 요구가 매우 넓어졌다. 이로 인해 허브 인터페이스의 대역폭이 부족한 상황에 이르게 되었다. USB 2.0, S-ATA/150 등 어마어마한 대역폭을 지원하는 인터페이스와 주변기기가 ICH에 연결되면서 허브 인터페이스로는 더 이상 대역폭 요구를 충족할 수 없는 상황에 이르렀다.

이러한 문제를 해결하기 위해 Intel은 900 계열 칩셋에서는 MCH와 ICH의 연결에 DMI 인터페이스(DMI Interface)를 도입한다. DMI 인터페이스는 대역폭이 허브 인터페이스의 약 8배인 2.0GB/sec에 이르기 때문에 MCH와 ICH간의 대역폭 부족 문제를 해결할 수 있다.

▲ MCH와 ICH간의 연결을 담당하는 버스의 변경

i915 칩셋은 노트북용 칩셋 가운데 최초로 DMI 인터페이스를 사용하여 MCH와 ICH를 연결한다. 2GB/sec의 광활한 대역폭을 제공하는 DMI 인터페이스를 MCH와 ICH를 연결에 활용하기 때문에, 높은 대역폭을 요구하는 최신예 하드웨어를 ICH에 연결하더라도 MCH와 ICH간의 병목현상에 의한 성능 저하는 걱정하지 않아도 된다.

■ DirectX 9.0을 지원하는 내장 그래픽 코어, Intel Graphics Media Accelerator 900

i855 칩셋에 대한 불만 가운데 한 가지는 내장된 그래픽 코어의 낮은 성능이다. i855GM과 i855GME는 Intel Extreme Graphics(IEG) 2 그래픽 코어를 내장하여, 별도의 그래픽 카드 없이도 노트북을 완성시킬 수 있도록 했다. 그래픽 카드가 없는 만큼 노트북의 가격을 낮출 수 있었기 때문에 노트북 제작사나 주머니 사정이 넉넉지 않은 소비자에게는 어느 정도 환영을 받았다. 하지만 대부분의 노트북 사용자에게 IEG2의 3D 그래픽 성능은 악몽과도 같은 것이었다.

i855GME는 악몽과도 같은 3D 그래픽 성능을 탈출하기 위해 그래픽 코어의 동작 속도를 200MHz에서 250MHz로 끌어올렸다. 그래픽 코어의 동작 속도 향상을 위해 i855GME는 소비 전력의 상승이라는 문제까지 감수하였다. 노트북에 사용되는 컴포넌트가 소비 전력이 상승하는 문제를 감수할 정도였으니, 노트북 사용자들의 분노가 얼마나 강했는지를 추측할 수 있다. 동작 속도를 끌어올려 성능을 향상시켰다고 해도 i855GME의 3D 그래픽 성능은 사용자의 분노를 가라앉히기에는 역부족이었다.

IEG2가 사용자의 분노를 한 몸에 받게 된 원인은, 근대적인 3D 가속기라면 필수적으로 탑재해야 하는 T&L 엔진을 탑재하지 않았기 때문이다. 최근 출시되는 대다수의 3D 소프트웨어는 3D 가속기의 T&L 엔진을 요구한다. 만약 T&L 엔진이 없을 경우에는 일부 기능을 제공하지 않거나 CPU를 이용해 T&L 엔진을 에뮬레이트 하는데, 기능을 제공하지 않으면 3D 그래픽의 품질이 매우 낮아지며, 에뮬레이트를 할 경우에는 프레임 레이트가 급격하게 떨어진다.

내장 그래픽의 부족한 성능 문제를 해결하기 위해 i915 칩셋에는 IEG2 기반의 그래픽 코어가 아니라, 새롭게 개발한 Intel Graphics Media Accelerator(GMA) 900 코어가 탑재된다. 데스크탑 PC용 칩셋인 i915G에도 탑재된 GMA 900은 칩셋에 통합된 그래픽 코어라고는 믿겨지지 않을 정도로 강력한 3D 그래픽 성능을 제공한다고 평가받고 있다.

GMA 900은 IEG2의 실패를 교훈삼아 신중하게 아키텍쳐 설계하였다고 전해진다. IEG2가 1개의 픽셀 파이프라인을 내장한데 비해, GMA 900은 4개의 픽셀 파이프라인을 내장하고 있다. GMA 900에는 픽셀 쉐이더 2.0을 지원하는 하드웨어 픽셀 쉐이더까지 내장되어 있기 때문에 3D 그래픽을 빠르고 화려하게 화면에 출력할 수 있다. 버텍스 쉐이더를 내장하지 않은 점이 의외이기는 하지만, 아키텍쳐 설계에서는 IEG2와 다른 차원을 보여준다.

GMA 900의 동작 속도는 GMCH의 종류에 따라 다르다고 한다. 데스크탑 PC용 칩셋인 i915G의 경우 전력 소비량의 제한이 적기 때문에 GMA 900은 333MHz로 동작한다. 이에 비해 노트북용 칩셋인 i915 시리즈는 소비 전력량을 생각해야 하므로 i915G처럼 빠르게 동작하기가 힘들다.

메인스트림용 GMCH인 i915GM은 GMA 900의 동작 속도를 133MHz부터 333MHz 범위 안에서 선택할 수 있다. 200MHz까지는 1.05V의 전압으로 동작하며, 200MHz를 넘어설 경우 동작 전압이 1.5V로 상승한다. (그 만큼 전력 소비량이 늘어난다.)

i915GMS와 i910GML에 내장된 GMA 900은 133MHz 또는 160MHz로 동작할 수 있다. (i910GML은 166MHz로도 동작 가능) i915GMS은 소비 전력을 줄이기 위해 내장 그래픽 코어의 동작 속도를 제한하며, i910GML은 상위 GMCH와의 시장 간섭을 피하기 위해 동작 속도를 제한한다.

i915 칩셋에 내장된 GMA 900은 3D 그래픽 성능의 향상 이외에, 노트북이 멀티미디어 장비로 활용될 경우를 가정하여 TV 출력 기능을 지원한다. (i855GM이나 i855GME 칩셋에 내장된 IEG 2는 지원하지 않았던 기능 가운데 한가지다.) 아날로그 TV에는 최고 1024 x 768 해상도로 화면을 출력할 수 있으며, HDTV 출력은 480p, 720p, 1080i, 1080p 모드를 지원한다. TV 출력을 위한 인터페이스 지원도 충실한 편으로, 콤포지트, S-Video, 컴포넌트(YprPb) 출력 인터페이스를 내장하고 있다. 출력 단자의 선택은 노트북 업체가 어떠한 출력 인터페이스를 사용할 것인가에 의해 달라지지만, 칩셋 자체는 아날로그 TV와 HDTV로 출력하기 위한 만빈의 준비를 갖추고 있다.

■ ICH6의 모바일 버전 ICH6-M

소노마 플랫폼에서는 주변기기와의 입출력을 담당하는 ICH도 변경된다. 인텔의 최신형 ICH인 ICH6 칩의 모바일 버전인 ICH6-M 칩이 ICH의 역할을 담당한다.

▲ 사진 캡션

ICH6-M의 스펙은 ICH6의 스펙과 거의 동일하다. HDD 연결을 위한 Serial ATA 인터페이스의 포트 수간 네 개에서 두 개로 변경되었으며, ICH6-R이 지원하는 RAID 기능을 제공하지 않는 다는 점을 빼면, 데스크탑 PC에 사용되는 ICH6가 지원하는 기능을 모두 지원한다.

ICH6와 마찬가지로 ICH6-M도 ATA/100 인터페이스는 1채널만 제공된다. ICH4-M이 ATA/100 인터페이스를 2채널 제공한 것과 비교하면 '퇴보'라고 생각하기 쉽지만, 줄어든 ATA/100 인터페이스를 대신하여 Serial ATA 인터페이스가 제공되기 때문에 퇴보라는 단어보다는 '발전'이라는 단어가 더 어울린다.

ATA 인터페이스의 변경과 Serial ATA 인터페이스의 추가는 노트북의 HDD 인터페이스의 변경을 요구한다. ATA/100 인터페이스는 ODD의 연결에 사용되어야 하기 때문에, HDD는 Serial ATA 인터페이스로 연결되어야만 한다. 이러현 변화로 인해 노트북을 대상으로 하는 2.5인치와 1.8인치 HDD 시장은 Serial ATA 인터페이스로 급격히 변경될 것으로 전망된다.

ICH6-M은 오디오 기능의 향상에도 신경을 썼다. ICH6의 특징 가운데 한 가지인 High Definition Audio(HD 오디오) 기능을 지원하여, 32bit 192KHz 사양으로 최대 여덟 채널의 출력단을 구성할 수 있다. 지금까지 출시된 멀티미디어 강화 노트북보다 강력한 오디오 사양을 갖춘 노트북을 볼 수 있을 듯 하다.

■ 새로운 노트북용 확장 슬롯 ExpressCard

소노마 플랫폼은 PCI Express 버스를 기초로 하는 새로운 확장 슬롯인 ExpressCard 슬롯을 지원한다.

ExpressCard는 그 동안 NEWCARD라는 코드명으로 알려졌던 규격으로, CardBus와 비슷한 크기에 CardBus보다 강화된 기능을 목표로 개발이 추진되었다. 규격이 확정된 ExpressCard는 CardBus와 비교하여 카드의 두께나 넓이는 큰 차이가 없지만, 커넥터의 모양이나 전기적인 신호 방식이 다르기 때문에 상호 호환성은 없다.

▲ CardBus PC Card와 ExpressCard의 크기 비교

지금까지 사용해 온 CardBus가 PCI 버스를 기초로 하는데 비해, ExpressCard는 PCI Express 버스를 기초로 한다. 기초로 하는 버스의 차이는 곧바로 대역폭의 차이로 이어져, CardBus는 최대 133MB/sec의 대역폭을 제공하며, ExpressCard는 최대 250MB/sec의 대역폭을 제공한다.

▲ CardBus PC Card와 ExpressCard의 연결 방법 비교

노트북 제조사의 입장에서는 노트북에 CardBus 슬롯을 장착하는 것 보다 ExpressCard 슬롯을 장착하는 편이 생산 비용에서 유리하다. CardBus 슬롯을 장착하기 위해서는 CardBus 컨트롤러를 노트북에 탑재해야 하지만, ExpressCard 슬롯은 PCI Express 버스를 그대로 사용하기 때문에 별도의 컨트롤러를 탑재할 필요가 없다.

ExpressCard의 가장 큰 문제점은 CardBus와 호환성이 전혀 없다는 점이다. 호환성이 없기 때문에 ExpressCard는 지금까지 출시된 수 많은 CardBus용 확장 카드를 사용할 수 없다. 이 문제를 해결하기 위해서는 ExpressCard 규격의 확장 카드가 속히 출시되어야 한다. 만약 ExpressCard 규격의 확장 카드의 출시가 부진할 경우, 최악의 경우에는 노트북에 CardBus 슬롯과 ExpressCard 슬롯이 동시에 장착되거나, ExpressCard 규격의 보급이 지연될 것으로 예상된다.

6.대망의 802.11a 지원. Intel Pro/Wireless 2915abg

 소노마에서는 무선 네트워킹 기능도 강화된다.

센트리노에서 무선 네트워킹은 Intel Pro/Wireless Connection Wi-Fi 어댑터가 담당한다. 1세대 센트리노에서는 IEEE 802.11b를 지원하는 Intel Pro/Wireless 2100을 사용했으며, 1.5세대 센트리노에서는 IEEE 802.11b와 IEEE 802.11g를 지원하는 Intel Pro/Wireless 2200BG를 사용하였다.

소노마 플랫폼에서는 IEEE 802.11a/b/g 세가지 규격을 모두 지원하는 Intel Pro/Wireless 2915ABG가 무선 네트워킹을 담당한다.

▲ Intel Pro/Wireless 2915ABG Wi-Fi Adapter

Intel Pro/Wireless 2915ABG의 특징 가운데 가장 눈에 띄는 점은 IEEE 802.11a를 지원한다는 것이다. 802.11a는 54Mbps의 대역폭을 지원하는 규격으로, 802.11b나 802.11g와는 달리 5GHz 주파수 대역의 전파를 사용하여 데이터를 송수신한다. (802.11b나 802.11g는 2.4GHz 주파수 대역의 전파를 사용한다.)

동일한 조건에서 주파수가 높을수록 공간감쇄로 인해 전파의 감도가 낮아지는 특성이 있다. 이러한 특성에 의해 낮은 주파수의 전파를 사용하는 쪽이 송/수신 거리 측면에서는 유리하다. 802.11a가 사용하는 5GHz 주파수 대역의 전파는 802.11b나 802.11g가 사용하는 2.4GHz 주파수 대역의 전파에 비해 송/수신 거리가 짧다는 단점이 있다. 하지만 802.11a는 802.11b나 802.11g에 비해 네트워크의 전체적인 성능이 우수한 장점이 있다.

802.11a가 사용하는 5GHz 주파수 대역은 802.11a만이 사용하는데 비해, 2.4GHz 주파수 대역은 802.11b와 802.11g가 같이 사용한다. 2.4GHz 주파수 대역을 802.11b와 공유하는 802.11g는 이론상으로는 802.11a와 동일한 최대 54Mbps의 대역폭을 제공하지만, 실제 현장에서는 그러하지 못하다. 현장에서는 802.11b만을 지원하는 제품과 802.11g를 지원하는 제품이 공존하고 있다. 이런 현장에서 802.11g를 지원하는 제품은 802.11b만을 지원하는 장비의 동작을 방해하지 않고 동작해야 하는데, 이 과정에서 802.11g의 최대 성능을 발휘하지 못하게 된다.

다른 장점은 802.11a가 더 많은 채널을 지원하기 때문에 네트워크 전체 지원 용량이 크다는 점이다. 다수의 무선 장비를 사용하는 환경에서는 많은 채널을 지원하는 802.11a가 동시에 접속 가능한 장비의 숫자나 네트워크의 전체적인 성능에서 802.11b나 802.11g에 비해 많이 유리하다.

그 동안 802.11a 규격의 제품은 관계 법규의 금지 항목에 의해 보급되지 못하였다. 전 세계 국가 가운데 다수가 802.11a 규격이 사용하는 5GHz 주파수 대역의 전파를 마음대로 사용하지 못하도록 법으로 규제하고 있다. 우리나라는 관련 법규에서 5GHz 주파수 대역의 전파를 이용하는 소출력 무선 송수신 장비를 사용하기 위해서는 허가를 받도록 강제하고 있었다. 이러한 법규가 2004년 11월 정보통신부고시 제2004-62호에 의해 풀리게 되는데, 802.11a 규격의 장비를 어떠한 신고나 허가 없이 사용할 수 있도록 5150~5250MHz, 5250~5350MHz, 5470~5650MHz 주파수 대역이 분배되었다.

Intel Pro/Wireless 2915ABG는 IEEE 802.11a의 지원 이외에, 보안성의 향상과 멀티미디어 데이터 전송의 품질 개선을 위한 기능도 추가하였다.

보안성의 향상을 위해서 WPA v2로 불리우는 IEEE 802.11i 규격을 지원한다. 지금까지 사용되는 무선 네트워크의 보안에 사용된 WEP(wired equivalent privacy)를 대체하는 802.11i는 데이터를 송신하기 전에 고난이도의 암호화 알고리듬인 AES를 사용하여 데이터를 암호화한다. 암호화된 데이터는 AES 알고리듬의 키 없이 원래 데이터로 되돌리기가 거의 불가능하기 때문에 타인이 데이터를 송신하는 전파를 수신하더라도 기밀이 유출되는 사태를 막을 수 있다.

802.11i의 원활한 적용을 위해 Intel Pro/Wireless 2915ABG에는 하드웨어적으로 AES 알고리듬을 처리하는 회로가 추가된다. AES 알고리듬이 Wi-Fi 어뎁터에서 하드웨어적으로 처리되기 때문에 802.11i 규격을 사용하더라도 CPU를 점유하지 않으며, 데이터 송수신 과정에서 노트북의 전체적인 성능이 떨어지는 사태를 방지하게 된다.

이와 함께 IEEE 802.11e 규격에서 정의하고 있는 『WME 전송의 QoS』를 지원하여 멀티미디어 데이터의 전송 품질을 개선한다. 무선 네트워크를 통해 음성이나 동영상 등의 멀티미디어 데이터와 일반 데이터를 동시에 전송할 경우 가끔씩 대역폭 부족으로 인해 멀티미디어 데이터가 끊기는 현상이 발생한다. 이를 방지하기 위해, 전송하는 데이터 패킷에 우선 순위를 지정하고, 우선 순위가 높은 패킷부터 전송 대역폭 사용의 우선권을 준다. 멀티미디어 데이터의 전송이 감지되면, 멀티미디어 데이터 패킷에 높은 우선권을 주어 끊김이 없이 데이터가 전송될 수 있도록 하여 음성이나 영상이 끊기는 현상을 방지한다.

Intel Pro/Wireless 2915ABG는 기존의 Intel Pro/Wireless Wi-Fi 어댑터와 동일하게 Mini PCI 슬롯을 통해 노트북에 장착된다. 소노마 플랫폼은 PCI 버스에 비해 더 높은 대역폭을 지원하는 PCI Express x1 버스를 지원한다는 점을 생각하면, Mini PCI 슬롯을 통한 연결은 예상 밖의 일이다.

예상 외로 Mini PCI 슬롯을 통해 노트북에 연결하는 원인은 Intel Pro/Wireless 2915ABG가 소노마를 구성하는 부품 가운데 가장 먼저 출시되었기 때문이다. 소노마를 구성하는 CPU와 칩셋이 2005년 1월 19일에 공식 발표된 것과는 달리, Intel Pro/Wireless 2915ABG는 2004년 8월 26일에 발표되었다. 당시에는 PCI Express x1 버스를 지원하는 노트북용 칩셋이 없었으며, 2915ABG Wi-Fi 어댑터는 Mini PCI 슬롯을 선택할 수 밖에 없었기 때문이다.

7.소노마의 의미

 소노마 플랫폼의 출시는 여러 가지 의미를 찾을 수 있다.

▲ 소노마 플랫폼을 구성하는 부품들

우선, 정체 상태인 센트리노 플랫폼이 좀 나은 성능을 추구할 수 있게 되었다는 의미를 찾을 수 있다. 현재 인텔은 90㎜와 65㎜ 프로세스에서 누설 전류 급증(急增)이라는 문제와 힘겨운 싸움을 진행하고 있다. 미세 전류 급증으로 인해 CPU의 동작 속도를 향상시키는 속도가 예전에 비해 많이 느려진 것을 체감할 수 있다. 여기에 Pentium M 프로세서는 아키텍쳐의 특성상, 동작 속도를 끌어올리기가 쉽지 않다. 이러한 상황에서 CPU의 동작 속도 증가보다는 FSB의 고속화, 메모리 대역폭의 증가 등으로 성능 향상을 추구하는 것은 올바른 선택이라 판단된다.

데스크탑 PC에 이어 노트북에서도 듀얼 채널 메모리 인터페이스를 사용할 수 있게 되었다는 점 역시 매우 큰 의미로 받아들일 수 있다. 적은 비용으로 큰 폭의 성능 향상이 가능한 듀얼 채널 메모리 인터페이스의 채택으로 인해 이전보다 뛰어난 성능의 노트북을 사용할 수 있게 되었다.
단, 대다수의 노트북 제조사는 싱글 채널 메모리 구성으로 제품을 출하할 것으로 예상된다. 듀얼 채널 구성을 위해 메모리 모듈을 두 개 탑재할 경우 원가 경쟁력에 마이너스 요인이 되며, 추후 사용자의 메모리 확장에도 걸림돌이 되기 때문이다.

내장된 그래픽 코어의 성능 향상은 두 가지 의미를 찾을 수 있다. 우선, 고성능화된 내장 그래픽 코어에 의해 노트북 사용자는 3D 그래픽을 사용하는 소프트웨어의 사용시 보다 나은 성능을 체감할 수 있다. Microsoft의 새 운영체계의 특징인 3D 그래픽 유저 인터페이스에 대응한다는 의미도 있다.
이에 비해 모바일 GPU를 생산하는 업체에게 강화된 내장 그래픽 코어는 위기라고 할 수 있다. 칩셋에 내장된 그래픽 코어가 일정 수준 이상의 3D 성능을 보이게 되면 노트북 업체로서는 별도의 GPU를 노트북에 탑재해야 할 필요성이 그만큼 줄어들기 때문이다. 모바일 GPU 업체들은 지금에 비해 높은 3D 성능을 제공하면서도 지금보다 적은 전력을 소비하는 모바일 GPU를 생산해야만 내장 그래픽 코어에 시장을 모두 빼앗기는 사태를 막을 수 있을 것이다.

Serial ATA 인터페이스가 ICH6-M에 기본 내장되고, ATA 인터페이스가 1채널로 줄어드는 변화도 무시하지 못할 듯 하다. 노트북을 주 타겟으로 하는 2.5인치, 1.8인치 HDD 시장은 주력 제품이 ATA 대신 Serial ATA로 재편성 될 것이며, 노트북 사용자도 Serial ATA 인터페이스만이 제공하는 기능을 이용할 수 있게 된다.

무선 네트워킹의 경우 5GHz 주파수 대역을 사용하는 802.11a의 지원이라는 변화가 있다. 802.11a 규격을 사용하기 위해서는 기반 인트라스트럭쳐(AP 등)가 보급되어야 한다. 현재 국내에 보급된 대다수의 Wi-Fi 장비는 2.4GHz 주파수 대역을 사용하는 802.11b나 802.11g 규격을 지원하는 제품이기 때문에 현 시점에서 802.11a 규격을 제약없이 사용하기는 힘들 듯 하다.

이번 글을 통해 소노마 플랫폼의 특징, 그리고 그 특징이 노트북과 노트북 사용자에게 어떠한 영향을 끼치는지에 대하여 살펴보았다.

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컴퓨터 하드웨어에 관심이 없다면 지루하실듯...ㅋㅋ

[이연신]

@_@ 너무어렵다..

[한영우]

무지 길다.. 잘 봤슴다..