5-1 빠른 CPU를 위한 설계 기법

• 클럭 속도가 빠를수록 CPU 속도가 빨라지지만, 절대적이지 않다.
• 그 한계는 코어와 스레드 수를 늘리는 방법으로 해결 가능하다.

※ CPU

• 명령어를 실행하는 부품(코어)를 여러 개 포함하는 부품

※ 코어

• CPU 내에서 명령어를 실행하는 ‘하드웨어 부품’으로 여러 개 있을 수 있다.
• CPU의 연산 속도는 코어 수에 비례하지만, 그보다 더 중요한 것은 ”코어마다 처리할 명령어를 얼마나 적절하게 분배하는가”이다.

※ 스레드

• 명령어를 실행하는 단위

• 하드웨어적 스레드 (일반적인 의미)

  

  • 하나의 코어가 동시에 처리하는 명령어 단위
  • 2코어 4스레드 CPU는 명령어를 실행하는 부품(코어)을 두 개 포함하고, 한 번에 네 개의 명령어를 처리할 수 있는 CPU를 의미한다.
  • 하나의 코어로 여러 명령어를 동시에 처리하는 CPU를 멀티스레드 프로세서 또는 멀티스레드 CPU라고 한다.

• 소프트웨어적 스레드 (프로그래밍 언어, 운영체제에서 사용)

• 하나의 프로그램에서 독립적으로 실행되는 단위

  • 즉, 한 번에 하나씩 명령어를 처리하는 1코어 1스레드 CPU도 소프트웨어적 스레드를 수십 개 실행할 수 있다.

• 멀티스레드 프로세서

  • 하나의 코어로 여러 명령어를 동시에 처리하도록 만들려면, PC, stack pointer, MAR, MBR와 같이 하나의 명령어를 처리하기 위해 꼭 필요한 레지스터를 여러 개 가지고 있으면 된다. (가장 큰 핵심은 레지스터)

  

  • 하나의 코어에서 두 개의 명령어가 동시에 실행된다.
  • 2코어 4스레드 CPU는 한 번에 네 개의 명령어를 처리할 수 있는데, 프로그램 입장에서 봤을 땐 한 번에 하나의 명령어를 처리하는 CPU가 네 개 있는 것처럼 보인다.
  • 그래서 하드웨어 스레드를 논리 프로세서(logical processor)라고 부르기도 한다.

  

  

  • 4코어 8스레드 CPU일 때, 실제 코어는 네 개이지만, 메모리 속 프로그램이 보기에는 한 번에 하나의 명령어를 처리하는 부품이 마치 여덟 개처럼 보이기 때문에 논리 프로세서가 8개로 나온다.