샌디브리지
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1. 개요
샌디브리지는 인텔의 마이크로아키텍처 코드명으로, 네할렘을 잇는 32nm 공정 기반의 프로세서이다. 2006년부터 개발이 시작되어 2007년 샌디브리지로 명명되었으며, 코어당 L1, L2 캐시, 공유 L3 캐시, AVX 명령 집합 지원, 인텔 퀵 싱크 비디오 기술 등을 특징으로 한다. 샌디브리지는 데스크톱, 서버, 모바일 프로세서로 출시되었으며, 클럭당 성능이 네할렘 세대에 비해 향상되었다. 샌디브리지의 후속 제품은 아이비브리지이며, 22nm 공정으로 제작되었다.
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| 샌디브리지 - [IT 관련 정보]에 관한 문서 | |
|---|---|
| Sandy Bridge | |
 | |
| 생산 시작 | 2011년 1월 9일 |
| 생산 종료 | 2013년 9월 27일 |
| 모델 | Celeron Pentium Core i3/i5/i7/i7 Extreme Xeon E3/E5 |
| 코어 수 | 1–4 (Extreme 4-6, Xeon 2-8) |
| 코드 | 80619 (익스트림 데스크탑) 80620 (서버 LGA1356) 80621 (서버 LGA2011) 80623 (데스크탑) 80627 (모바일) |
| 트랜지스터 수 | 5억 4백만 ~ 22억 7천만 32nm |
| 최저 클럭 속도 | 1.60 |
| 최고 클럭 속도 | 3.60 |
| L1 캐시 | 코어당 64 KB |
| L2 캐시 | 코어당 256 KB |
| L3 캐시 | 1 MB ~ 8 MB 공유 (Extreme 10 MB ~ 15 MB, Xeon 3 MB ~ 20 MB) |
| DMI 최저 속도 | 4 |
| GPU | HD Graphics 650 MHz ~ 1100 MHz HD Graphics 2000 650 MHz ~ 1250 MHz HD Graphics 3000 650 MHz ~ 1350 MHz HD Graphics P3000 850 MHz ~ 1350 MHz |
| 아키텍처 | x86-64 |
| 마이크로아키텍처 | Sandy Bridge |
| 명령어 집합 | x86-16, IA-32, x86-64 |
| 확장 명령어 | MMX SSE SSE2 SSE3 SSSE3 SSE4 SSE4.1 SSE4.2 AVX |
| 가상화 기술 | VT-x, VT-d |
| 보안 기술 | AES-NI, CLMUL, TXT |
| 소켓 | LGA 1155 (데스크탑 및 워크스테이션) LGA 2011 (고성능 서버) LGA 1356 (저가형, 듀얼 프로세서 서버) Socket G2 BGA-1023 BGA-1224 BGA-1284 |
| 코드네임 | Gesher |
| 이전 마이크로아키텍처 | Nehalem (Tock) Westmere (Tick) |
| 다음 마이크로아키텍처 | Ivy Bridge (Tick) Haswell (Tock) |
| 지원 상태 | 지원 중단 |
| QPI 최저 속도 | 6.4 GT/s |
| QPI 최고 속도 | 8.0 GT/s |
| DMI 속도 단위 | GT/s |
| 판매사 | Intel |
| 설계 회사 | Intel |
2. 기술
샌디브리지는 네할렘을 잇는 인텔의 차세대 마이크로아키텍처로, 다음과 같은 주요 기술적 특징을 갖는다.
- 성능 향상:
- 코어당 32KB 데이터 + 32KB 명령어 1차 캐시 (3 클럭) 및 256KB 2차 캐시 (8 클럭) 제공
- LGA 1155 프로세서: 공유 L3 캐시에 프로세서 그래픽 포함
- 64바이트 캐시 라인
- 메모리 채널당 CPU 사이클 당 두 번의 적재/저장 연산
- 디코딩된 마이크로오퍼레이션 캐시 및 최적화된 분기 예측
- 초월함수, AES 암호화, SHA-1 해시 성능 개선
- 코어, 그래픽, 캐시 및 시스템 에이전트 간 256비트/사이클 링 버스 상호 연결
- 고급 벡터 확장 (AVX) 256비트 명령어 집합 지원 (더 넓은 벡터, 새로운 확장 가능 문법, 풍부한 기능)
- 통합 그래픽: 인텔 퀵 싱크 비디오를 통한 비디오 인코딩/디코딩 하드웨어 지원
- 코어 구성: 하이퍼스레딩을 통해 최대 8개 물리 코어/16개 논리 코어 지원
이러한 기술적 특징들은 샌디브리지가 이전 세대 프로세서보다 더 높은 성능과 효율성을 제공하는 데 기여한다. 특히, AVX 명령어 집합과 퀵 싱크 비디오는 특정 작업에서 샌디브리지의 성능을 크게 향상시킨다.
2. 1. CPU
샌디브리지는 인텔이 네할렘을 잇는 차세대 마이크로아키텍처로 개발한 코드명이다. 2006년부터 이스라엘 개발 센터(IDC)를 중심으로 개발이 시작되었으며, 32nm 공정 기술이 적용되었다.[61] 초기 코드명은 '게셔'(다리를 의미하는 히브리어)였으나, 이스라엘 정당 이름과 중복되어 2007년에 변경되었다.[62][63]샌디브리지는 네할렘 마이크로아키텍처에서 다음과 같은 기능들이 개선되었다.
- 코어당 32KB 데이터 + 32KB 명령어 L1 캐시 및 256KB L2 캐시[8]
- 프로세서 그래픽(LGA 1155)을 포함하는 공유 L3 캐시
- 64바이트 캐시 라인 크기
- 각 메모리 채널당 CPU 사이클당 두 번의 로드/저장 연산
- 디코딩된 마이크로 연산 캐시[11] 및 확장되고 최적화된 분기 예측기
- 초월 함수, AES 암호화 (AES 명령어 집합) 및 SHA-1 해싱에 대한 성능 향상
- 코어, 그래픽, 캐시 및 시스템 에이전트 도메인 간의 256비트/사이클 링 버스 상호 연결
- 더 넓은 벡터, 새로운 확장 가능한 구문 및 풍부한 기능을 갖춘 고급 벡터 확장 (AVX) 256비트 명령어 집합[13]
- 하이퍼 스레딩을 통해 최대 8개의 물리적 코어 또는 16개의 논리적 코어 지원
- GMCH(통합 그래픽 및 메모리 컨트롤러)와 프로세서의 단일 다이 통합으로 메모리 대기 시간 감소
- 마이크로 연산 캐시 적중 또는 실패에 따라 14~19단계의 명령어 파이프라인[14]
- 168개 항목으로 증가된 ROB (128에서)[15]
- 더 큰 스케줄러 버퍼(54개 항목, 26개 항목에서)
새로운 SIMD 확장 명령 세트인 Intel AVX는 기존의 SSE에서 128비트 폭이었던 SIMD 레지스터를 256비트 폭으로 확장했다. FPU도 동시에 확장되어 1클럭에 256비트의 연산이 가능하여 병렬 처리가 용이한 작업에서 최대 2배의 성능을 발휘한다.
GPU는 32nm 공정으로 제조되었으며, 최고 터보 시 1350MHz의 높은 클럭을 가진다. 또한, 온다이에 통합되어 L3 캐시 (Last Level 캐시)에 연결된다. 동영상 하드웨어인코딩(Intel Quick Sync Video)을 수행하는 미디어 엔진도 통합되었다.
PCIe 컨트롤러와 DMI 컨트롤러의 네이티브 통합, 디코딩된 명령 캐시 탑재, 분기 예측 유닛의 구현 강화 및 효율화, 매크로 퓨전 추가 지원, 다중 정밀 연산의 효율적인 구현을 지원하는 확장 명령, XSAVE/XRSTORE 명령의 성능 향상 및 새로운 XSAVEOPT 명령 추가 등 프런트 엔드 및 실행 유닛도 개선되었다.
물리 레지스터 파일을 채택하여 유닛 간의 데이터 이동 및 복사를 불필요하게 만들어 전력 효율을 개선했으며, 메모리 로드 포트가 2개로 확장되어 로드 대역폭이 256비트로 배증되었다.
제2세대 인텔 터보 부스트 기술은 CPU뿐만 아니라 GPU를 포함한 모든 코어에 대해 터보 부스트가 유효하게 되어, 발열에 여유가 있다면 TDP 범위를 넘어 더 다이나믹하게 클럭이 상승한다.
샌디브리지 마이크로 아키텍처는 아웃 오브 오더 실행 기구를 완전히 재설계하여, 데이터 저장 위치를 물리 레지스터 파일로 일원화하고, 리오더 버퍼와 리저베이션 스테이션은 레지스터 파일에 대한 참조만을 유지하여 데이터 이동에 따른 에너지 소비를 줄여 프로세서의 소비 전력 저감에 기여한다.
2. 2. GPU
샌디브리지의 그래픽 처리 장치(GPU)는 32nm 공정으로 제조되었으며, 최고 터보 시 1350MHz의 높은 클럭을 가진다. 온다이에 통합되어 L3 캐시(Last Level 캐시)에 연결된다.[61]동영상 하드웨어인코딩(Intel Quick Sync Video)을 수행하는 미디어 엔진이 통합되었다.[61]
클라크데일과 비교하여 GPU 부분은 다양한 개선이 이루어졌다.
2. 3. I/O
샌디브리지는 다음과 같은 입출력(I/O) 기능을 개선하였다.- 메모리 채널 당 CPU 사이클 당 두 개의 적재/저장 기능을 가진다.[61]
- 코어, 그래픽, 캐시 및 시스템 에이전트 도메인 간 256비트/사이클 링 버스 상호 연결을 사용한다.[61]
- PCIe 컨트롤러와 DMI 컨트롤러를 네이티브로 통합했다.[61]
2. 4. 번역 보조 버퍼(TLB) 크기
모든 TLB는 4방향 연관이다.
3. 모델 및 스테핑
샌디브리지 아이비브리지 소켓 코어 트랜지스터 수 다이 크기 소켓 코어 트랜지스터 수 다이 크기 LGA 1155 4 9억 9500만 개 216km2 LGA 1155 4 14억 개[68] 약 172km2[69] 2 (6 EUs) 5억 400만 개 131km2 2 (12 EUs) 6억 2400만 개 149km2 LGA 2011 4 / 6 / 8 22억 7000만 개[70] 435km2
하나, 둘, 또는 네 개의 코어를 가진 모든 샌디브리지 프로세서는 동일한 CPUID 모델 0206A7h[18]를 보고하며 밀접한 관련이 있다. 스테핑 번호는 CPUID에서 확인할 수 없고 PCI 구성 공간에서만 확인할 수 있다. 최대 8개의 코어와 그래픽을 갖지 않는 후기 샌디브리지-E 프로세서는 CPUID 0206D6h 및 0206D7h를 사용한다.[19] 아이비브리지 CPU는 현재까지 모두 CPUID 0306A9h를 가지며, 코어 수, L3 캐시 및 GPU 실행 유닛이 다른 네 가지 구성으로 제작된다.다이 코드명 CPUID 스테핑 코어 GPU
EUL3
캐시소켓 샌디브리지-HE-4 0206A7hD2 4 12 8MB LGA 1155, 소켓 G2,
BGA-1023, BGA-1224샌디브리지-H-2 J1 2 4MB LGA 1155, 소켓 G2,
BGA-1023샌디브리지-M-2 Q0 6 3MB 샌디브리지-EP-8 0206D6hC1 8 없음 20MB LGA 2011 0206D7hC2 샌디브리지-EP-4 0206D6hM0 4 10MB 0206D7hM1
프로세서 넘버의 마지막에 알파벳이 붙은 제품이 있으며, 각각의 의미는 다음과 같다.
4. 성능
샌디브리지는 네할렘 마이크로아키텍처를 잇는 인텔의 차세대 마이크로아키텍처로, 2006년부터 이스라엘 개발 센터(IDC)를 중심으로 개발이 시작되었다. 32nm 공정 기술을 적용하였으며, 이전 코드네임은 '게셔'였으나 이스라엘의 한 정당 이름과 중복되어 2007년에 변경되었다.[61][62][63]
샌디브리지는 이전 세대인 네할렘에 비해 다음과 같은 기능들이 향상되었다.
- 캐시: 코어 당 32kB 데이터 + 32kB 명령 1차 캐시(3클럭) 및 256kB 2차 캐시(8클럭)를 가지며, 프로세서 그래픽(LGA 1155)을 포함한 공유 L3 캐시를 탑재했다.
- 메모리: 각 메모리 채널에 CPU 사이클 당 두 개의 적재/저장 기능을 지원한다.
- 디코딩: 디코딩된 마이크로오퍼레이션 캐시 및 확장된 최적화된 분기 예측 기능을 제공한다.
- 연산: 초월함수, AES 암호화, SHA-1 해시 성능이 개선되었다.
- 링 버스: 코어, 그래픽, 캐시 및 시스템 에이전트 도메인 간 256비트/사이클 링 버스 상호 연결을 지원한다.
- AVX: 더 넓은 벡터, 새로운 확장 가능 문법, 풍부한 기능을 포함하는 고급 벡터 확장(AVX) 256비트 명령 집합을 지원한다.
- 퀵 싱크 비디오: 비디오 인코딩 및 디코딩 하드웨어를 지원하는 인텔 퀵 싱크 비디오 기술을 탑재했다.
- 코어: 최대 8개의 물리 코어/16개 논리 코어(하이퍼스레딩)를 지원한다.
- 통합 그래픽 성능: 클라크데일에 비해 약 2배 향상되었다.
- 클럭 당 성능: 린필드에 비해 17% 이상 향상되었다.[67]
여러 벤치마킹 사이트에 따르면, 샌디브리지의 클럭당 평균 성능 향상은 네할렘 세대(Bloomfield, Clarkdale, 린필드 프로세서 포함)에 비해 11.3%이다.[20]
| 샌디브리지 | 아이비브리지 | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 소켓 | 코어 | 트랜지스터 수 | 다이 크기 | ||||
| LGA 1155 | 4 | 9억 9500만 개 | 216km2 | LGA 1155 | 4 | 14억 개 | 172km2 |
| 2 (6 EUs) | 5억 400만 개 | 131km2 | |||||
| 2 (12 EUs) | 6억 2400만 개 | 149km2 | |||||
| LGA 2011 | 4 / 6 / 8 | 22억 7000만 개 | 435km2 | ||||
주요 개선 사항:
- Intel AVX: 기존 SSE의 128비트 SIMD 레지스터를 256비트로 확장하고, FPU도 확장하여 병렬 처리 성능을 최대 2배 향상시켰다.
- GPU 개량 및 통합: 32nm 공정, 최대 1350MHz 클럭, L3 캐시 연결 등 GPU 성능이 향상되었고, 미디어 엔진을 통합하여 동영상 하드웨어 인코딩(Intel Quick Sync Video)을 지원한다. PCIe 컨트롤러와 DMI 컨트롤러도 통합되었다.
- 프런트 엔드 및 실행 유닛 개량: 디코딩된 명령 캐시, 강화된 분기 예측 유닛, 매크로 퓨전 추가 지원, 다중 정밀 연산 효율 개선, XSAVE/XRSTORE 명령 성능 향상 등이 이루어졌다.
- 물리 레지스터 파일: 데이터 저장 위치를 일원화하여 전력 효율을 개선했다.
- 메모리 조작 개선: 메모리 로드 포트 확장, 버퍼 증가, 데이터 프리페치 개선, 코어 간 링 버스 설치 등을 통해 메모리 성능을 향상시켰다.
- 2세대 인텔 터보 부스트 기술: CPU와 GPU를 포함한 모든 코어에 터보 부스트를 적용하여 발열 여유가 있을 때 TDP 범위를 넘어 클럭을 상승시킨다.
샌디브리지 마이크로아키텍처는 네할렘과 동일하게 4μOPs/클럭 디코딩 및 리타이어, 6개 명령 발행 포트를 유지하지만, 아웃 오브 오더 실행 기구를 완전히 재설계했다. 펜티엄 프로에서 네할렘까지 사용된 리오더 버퍼와 리저베이션 스테이션 대신, 물리 레지스터 파일에 데이터를 일원화하여 데이터 이동을 줄이고 전력 소비를 줄였다. 이는 펜티엄 4의 NetBurst 마이크로 아키텍처에서 이미 사용되었던 방식으로, 코어 마이크로 아키텍처에는 반영되지 않았으나 샌디브리지에서 다시 도입되었다.
5. 샌디브리지 제품군
샌디브리지 프로세서는 다양한 제품군으로 구성되어 있으며, 데스크톱, 서버, 모바일 시장을 대상으로 한다.
데스크톱 프로세서샌디브리지 데스크톱 프로세서는 익스트림/하이엔드, 퍼포먼스, 메인스트림 시장을 대상으로 출시되었다. 자세한 내용은 데스크톱 프로세서 하위 섹션을 참조.
서버 프로세서샌디브리지 서버 프로세서는 제온(Xeon) 브랜드로 출시되었으며, 세 가지 주요 라인업으로 구성된다.
- 제온 E5-1600/2600/4600 시리즈 (샌디브리지-EP): LGA 2011 소켓을 사용하며, 1개, 2개 또는 4개의 소켓 구성을 지원한다. 40개의 PCI Express 3.0 레인과 DMI 2.0을 지원한다.
- 제온 E5-1400/2400 시리즈 (샌디브리지-EN): LGA 1356 소켓을 사용하며, 1개 또는 2개의 소켓 구성을 지원한다. 1개의 QPI와 24개의 PCI-E 3.0 레인을 지원한다.
- 제온 E3-1200 시리즈 (샌디브리지-DT): LGA 1155 소켓을 사용하며, 1개의 소켓 구성을 지원한다. DMI 2.0과 20개의 PCI-E 2.0 레인을 지원한다.
자세한 내용은 서버 프로세서 하위 섹션을 참조.
모바일 프로세서샌디브리지 모바일 프로세서는 코어 i7 익스트림, 코어 i7, 코어 i5, 코어 i3, 펜티엄, 셀러론 브랜드로 출시되었다.
- 코어 i7 익스트림: 4코어 8스레드, 최대 8MB L3 캐시, 55W TDP
- 코어 i7: 4코어 8스레드 또는 2코어 4스레드, 최대 8MB L3 캐시, 17W~45W TDP
- 코어 i5: 2코어 4스레드, 3MB L3 캐시, 17W~35W TDP
- 코어 i3: 2코어 4스레드, 3MB L3 캐시, 17W~35W TDP
- 펜티엄: 2코어 2스레드, 2MB L3 캐시, 17W~35W TDP
- 셀러론: 1코어 1스레드 또는 2코어 2스레드, 1MB~2MB L3 캐시, 10W~35W TDP
코어 i5-2515E 및 코어 i7-2715QE 프로세서는 ECC 메모리와 PCI 익스프레스 포트 분기를 지원한다.[32] 셀러론과 펜티엄 프로세서를 제외한 모든 모바일 프로세서는 HD 3000 (12 EUs) GPU를 사용한다.[32] 자세한 내용은 모바일 프로세서 하위 섹션을 참조.
접미어 의미프로세서 모델명 뒤에 붙는 접미어는 다음과 같은 의미를 가진다.
- K: 오버클럭이 가능하도록 배수 제한이 해제된 프로세서.
- S: 성능 최적화 프로세서 (65W TDP의 저전력).
- T: 전력 최적화 프로세서 (35-45W TDP의 초저전력).
- X: 익스트림 퍼포먼스 프로세서.
- M: 모바일용 듀얼 코어 프로세서 (숫자 마지막이 0은 일반 전압, 9는 저전압, 7은 초저전압).
- XM/QM: 모바일용 쿼드 코어 프로세서 (XM은 내부 배율 잠금 해제).
- L: 저전력 프로세서.
- W: 고성능 프로세서
- E: 임베디드 모바일 프로세서
- QE: 쿼드 코어
- LE: 퍼포먼스 최적화
- UE: 저전력
5. 1. 데스크톱 프로세서
(스레드)(일반/터보)
(일반/터보)
(USD)
하이엔드
익스트림
PCIe 3.0
쿼드 채널
DDR3-1600[74]
PCIe 2.0
듀얼 채널
DDR3-1333
