과학/유용한 상식과 정보

구성 원자 수의 약간의 오차가 동일한 프로세서의 성능에 차이 발생

오델리아 2020. 1. 6. 20:58

컴퓨터에 있어서 소프트웨어의 명령을 실행하는 프로세서는, 컴퓨터의 구성에 있어서 매우 중요한 하드웨어라고한다. 그러나 그런 프로세서의 성능에 대해 "프로세서 제조 공정에있어서 약간의 원자 수의 차이에 의해 동일한 프로세서임에도 불구하고 성능에 차이가 나올 가능성이 있다"고 소프트웨어 엔지니어 전문가 인 데릭 존스 씨가 주장하고 있다.



"모든 마이크로 프로세서는, 제조 공정에 있어서 임의의 차이에 따라 다르다"고 존스는 말하고있으며, 동일한 제품으로 판매되는 프로세서도 트랜지스터와 트랜지스터 사이의 연결을 구성하는 원자 수에 차이가 있다고 지적하고있다.


존스에 따르면, 제품은 수천~수만의 원자들로 구성되어있는 경우, 원자의 양이 다소 달라도 거의 차이가 나타나지 않는 것. 그러나 최근의 프로세서는 소형화가 진행, 세계 최대의 반도체 제조업체 인 TSMC는, 5nm 프로세스에 의한 프로세서 생산을 시작했다고 보도되고 있다.




이와같이, 프로세서의 소형화가 진행된 현 시점에서는, 트랜지스터 사이의 연결 부분의 폭은 불과 원자 수십개 분에 불과한 경우도 있다. 따라서 원자 수의 약간의 차이가 성능에 현저한 영향을 미칠 수있다고한다.



원자 수의 차이가 프로세서에 미치는 영향으로, 존스 씨는 "프로세서의 열 특성이 변화 해 버린다"는 가능성을 지적하고 있다. 즉, 원자의 작은 차이에 의해 특정 프로세서가 다른 프로세서보다 빨리 온도가 상승하고, 온도 상승이 늦어 지거나 할 가능성이 있다는 것.


최근의 프로세서에는, 자신의 온도가 너무 상승 할 경우에 과열로 손상되어버리지 않게 작동 주파수 및 전압을 자동으로 낮추는 안전 장치가 구비되어있다. 때문에, 원자의 차이에 따라 프로세서의 열 성능에 차이가있는 것으로, 동일한 프로세서를 같은 환경에서 작동시킨다고해도 발휘되는 성능에 차이가 나타난다고 존스는 주장하고있다.




실제로 존스 씨가 "동일한 프로세서에서 성능이 변화하는 것을 보여준 좋은 예"라고 주장하는, Intel의 프로세서 인 Sandy Bridge 버전의 Xeon을 2386개 사용한 벤치 마크 테스트 결과가 이것. 기반이되는 데이터는 컴퓨터 과학자 Barry Rountree 씨가 제공 한 것으로, 하나의 프로세서도 같은 최대 전력 제한 하에서 벤치 마크 테스트를 실시한 것. 같은 프로세서인데, 벤치 마크 테스트를 종료 할 때까지의 시간 및 동작 주파수에 차이가 나오는 것을 알 수있다.



존스 씨는 Sandy Bridge 버전 Xeon의 벤치 마크 테스트 결과에 차이가 나온 이유는, 각 프로세서가 연결되어있는 다른 하드웨어 장치의 열 특성 및 성능에 영향을 받았을 가능성을 지적하고, 반드시 이 결과가 원자의 차이에 근거한 것으로는 할 수 없다는 것. 그러나 열 특성의 영향으로 동일한 프로세서 인 벤치 마크 테스트의 결과에 차이가 나타나는 좋은 예라고 말한다.


Intel은 Sandy Bridge 마이크로 아키텍처를 생산하기 시작한 것은 2011년이며, 8년 가까이 동안 트랜지스터와 트랜지스터 사이의 연결을 구성하는 데 사용되는 원자의 수는 감소 해왔다고 존스는 지적. 오늘의 프로세서에서는 원자 수에 약간의 차이가 프로세서의 성능에 큰 차이를 가져올 수 있다고 존스 씨는 주장하고 있다.