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제논 (프로세서)

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목차

1. 개요

제논 프로세서는 IBM의 PowerPC 아키텍처를 기반으로 하며, Xbox 360 게임 콘솔에 사용된 중앙 처리 장치(CPU)이다. 3개의 코어를 가지고 있으며, 각 코어는 2개의 하드웨어 스레드를 처리하는 동시 멀티스레딩(SMT)을 지원한다. 90nm 공정으로 시작하여, 65nm, 45nm, 32nm 공정으로 개선되었다. XCGPU는 제논 CPU와 Xenos GPU를 동일한 다이에 통합하고, eDRAM을 동일한 패키지에 통합한 칩으로, Xbox 360 S 모델에 도입되었다. 제논은 2007년에 65nm 공정으로, 2008년 이후 45nm 공정으로, 2014년에는 32nm 공정으로 개선되었다.

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제논 (프로세서) - [IT 관련 정보]에 관한 문서
개요
마이크로프로세서 사진 (XCPU-ES)
코드명제논 (Xenon)
설계IBM
제조사IBM, 글로벌파운드리
아키텍처Power Architecture
코어 수3 코어
스레드 수6 스레드
L1 캐시32/32 KB
L2 캐시1 MB
L3 캐시없음
적용 분야엑스박스 360
클럭 속도
최소3.2 GHz

2. 사양

제논 프로세서는 IBM이 설계하고 마이크로소프트의 Xbox 360 게임 콘솔에 사용된 CPU이다. 주요 사양은 다음과 같다.


  • 제조 공정: 초기 90nm(나노미터) 공정 → 2007년 65nm 공정 → 2008년 이후 45nm 공정 → 2014년 32nm 공정.[6][7][8]
  • 트랜지스터: 1억 6,500만 개
  • 코어: 3코어, 각 코어는 SMT 기술로 2개의 하드웨어 스레드 처리 (총 6개 하드웨어 스레드), 3.2 GHz
  • SIMD 연산: 각 코어에 VMX128 장치 내장, 각 하드웨어 스레드마다 128개 VMX128 레지스터
  • 캐시: 1MB L2 캐시, CPU 절반 속도(1.6 GHz), 대역폭 51.2 GB/s(초당 기가바이트)
  • FSB: 21.6 GB/s
  • 연산 성능: 초당 960만 내적 연산(벡터 연산), 인 오더(In-order) 방식 코드 실행
  • 아키텍처: 빅 엔디언
  • 보안: 마이크로소프트 보안 부트로더 저장 ROM

2. 1. 상세 스펙

Xenon영어 프로세서는 다음과 같은 상세 스펙을 갖는다.

항목상세 내용
제조 공정90 나노미터 공정[6] → 65 나노미터 공정 (2007년 업그레이드, 코드명 "로키")[7] → 45 나노미터 공정 (Xbox 360 S 모델부터)[8] → 32 나노미터 공정 (Xbox 360 Winchester 모델부터)
트랜지스터 수1억 6천 5백만 개
코어3개 (각 코어는 2방향 SMT 지원, 3.2 GHz 작동)[6]
SIMD각 코어당 전용 (128×128비트) 레지스터 파일을 갖춘 2개의 VMX128 유닛,[6] 스레드당 하나씩
L2 캐시1 MB (GPU에 의해 잠금 가능), 절반 속도(1.6 GHz) 작동, 256비트 버스 사용[6]
L2 메모리 대역폭51.2 GB/s (256 비트 × 1600 MHz)
프런트 사이드 버스21.6 GB/s[6] (CPU 측: 1.35 GHz, 8B 너비 FSB 데이터 흐름, GPU 측: 675 MHz, 16B 너비 FSB 데이터 흐름)
내적 성능초당 96억 순차적 명령어 실행[6]
기타768비트 IBM eFUSE 기반 OTP 메모리,[9] ROM (및 64 KB SRAM)에 Microsoft의 보안 부트로더 및 암호화 하이퍼바이저 저장[9]


3. XCGPU

Xbox 360 S는 '''XCGPU''' (코드명 Vejle)를 도입했는데, 이는 제논 CPU와 Xenos GPU를 동일한 다이에 통합하고, eDRAM을 동일한 패키지에 통합한 것이다. XCGPU는 플레이스테이션 2 슬림라인에서 시작된 추세를 따라 CPU, GPU, 메모리 컨트롤러 및 IO를 단일 비용 절감 칩에 결합한다. 또한 CPU와 GPU가 별도의 칩이었을 때와 정확히 동일한 방식으로 CPU와 GPU를 내부적으로 연결하는 "프런트 사이드 버스 대체 블록"을 포함하여 XCGPU가 Xbox 360의 하드웨어 특성을 변경하지 않도록 한다.[10][11]

XCGPU는 3억 7200만 개의 트랜지스터를 포함하며 글로벌파운드리스에서 45nm 공정으로 제조된다. Xbox 360의 기존 칩셋과 비교했을 때, 결합된 전력 요구 사항은 60% 감소했고, 물리적 칩 면적은 50% 감소했다.[10][11]

2014년에는 Winchester Xbox 360 시스템이 32nm 공정의 축소된 XCGPU (코드명 Oban)를 도입했다. 이 칩은 더 이상 멀티 칩 모듈이 아니며 eDRAM을 메인 다이에 통합한다.

4. 개발 배경

제논 프로세서는 IBM의 PowerPC 명령 집합 아키텍처를 기반으로 한다.[12] 하나의 다이 위에 3개의 독립적인 프로세서 코어로 구성된다. 이 코어들은 PlayStation 3 전용으로 설계된 Cell의 PPE와 동일한 아키텍트 데이비드 쉬피(David Shippy), 미키 핍스(Mickie Phipps)에 의해 동시기에 개발되었으며, 제논(Xenon)은 Cell보다 6주 먼저 완성되었다.[13][14] 각 코어는 2개의 대칭적인 하드웨어 스레드(SMT)를 가지며, 총 6개의 하드웨어 스레드를 게임에서 사용할 수 있다. 각 독립적인 코어는 8KB의 L1 명령 캐시와 8KB의 L1 데이터 캐시를 갖는다. "Xenon"이라는 명칭은 Xbox 360의 초기 개발 당시 코드네임으로도 사용되었다.

5. 제조

이 프로세서는 패키징에 "XCPU"로 라벨링되었으며, Chartered에서 제조했다.[12] Chartered는 2007년에 반도체 제조 공정을 65nm로 세분화하여 제조 비용을 절감했다. 2010년 1월, Chartered는 GLOBALFOUNDRIES에 합병되어, 이후 GLOBALFOUNDRIES가 반도체 제조를 담당하고 있다.

참조

[1] 뉴스 Learning from failure - The inside story on how IBM out-foxed Intel with the Xbox 360 http://www.designnew[...] 2006-05-01
[2] 웹사이트 IBM News room - 2003-11-03 Microsoft and IBM Announce Technology Agreement - United States http://www-03.ibm.co[...]
[3] 뉴스 Processing The Truth: An Interview With David Shippy http://www.gamasutra[...] Gamasutra 2009-01-16
[4] 뉴스 Playing the Fool https://www.wsj.com/[...] Wall Street Journal 2008-12-30
[5] 웹사이트 IBM News room - 2005-10-25 IBM Delivers Power-based Chip for Microsoft Xbox 360 Worldwide Launch - United States http://www-03.ibm.co[...]
[6] 웹사이트 Application-customized CPU design: The Microsoft Xbox 360 CPU story http://www.ibm.com/d[...] 2007-09-08
[7] 웹사이트 Chartered to Manufacture 65-nm Xbox 360 CPUs http://news.teamxbox[...] 2008-01-09
[8] 웹사이트 New Xbox 360 looks angular and Ominous https://www.engadget[...] Engadget.com 2010-06-14
[9] Youtube Xbox360 security system https://www.youtube.[...]
[10] 웹사이트 Microsoft beats Intel, AMD to market with CPU/GPU combo chip https://arstechnica.[...] 2010-08-24
[11] 웹사이트 The New Xbox 360 S "Slim" Teardown: Opened and Tested http://www.pcper.com[...] 2010-06-24
[12] 뉴스 Learning from failure http://www.reed-elec[...] Electronic Business 2006-05-01
[13] 뉴스 Processing The Truth: An Interview With David Shippy http://www.gamasutra[...] Gamasutra 2009-01-16
[14] 뉴스 Playing the Fool http://online.wsj.co[...] Wall Street Journal 2008-12-30
[15] 웹사이트 Application-customized CPU design: The Microsoft Xbox 360 CPU story http://www.ibm.com/d[...] 2007-09-08
[16] 웹사이트 Chartered to Manufacture 65-nm Xbox 360 CPUs http://news.teamxbox[...] 2008-01-09
[17] 웹사이트 【後藤弘茂のWeekly海外ニュース】 なぜXbox 360は45nm化でPS3に後れを取ったのか https://pc.watch.imp[...] 2021-12-10


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