제논 (프로세서)
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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IBM의 마이크로프로세서 -
셀 (마이크로프로세서)
셀 마이크로프로세서는 소니, 도시바, IBM이 공동 개발한 멀티 코어 프로세서 아키텍처로, PPE와 SPE로 구성되어 EIB를 통해 연결되며, 플레이스테이션 3, 블레이드 서버, 슈퍼컴퓨터 등에 응용되었고 IBM 로드러너 슈퍼컴퓨터는 PowerXCell 8i 프로세서를 사용하여 1페타플롭스를 달성했다. -
IBM의 마이크로프로세서 -
파워8
POWER8은 IBM에서 빅 데이터, 데이터 분석, 클라우드 컴퓨팅 환경에 대응하기 위해 개발한 마이크로프로세서 아키텍처로, 최대 12개의 코어, 코어당 8개의 SMT, CAPI를 통한 확장성, 효율적인 전력 및 열 관리, 메모리 접근 최적화 등의 특징을 가진다.
2. 사양
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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.
* 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)
* [[프론트 사이드 버스|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.
| 항목 | 상세 내용 |
|---|---|
| 제조 공정 | 90 나노미터 공정 → 65 나노미터 공정 (2007년 업그레이드, 코드명 "로키") → 45 나노미터 공정 (Xbox 360 S 모델부터) → 32 나노미터 공정 (Xbox 360 Winchester 모델부터) |
| 트랜지스터 수 | 1억 6천 5백만 개 |
| 코어 | 3개 (각 코어는 2방향 SMT 지원, 3.2 GHz 작동) |
| SIMD | 각 코어당 전용 (128×128비트) 레지스터 파일을 갖춘 2개의 VMX128 유닛, 스레드당 하나씩 |
| L2 캐시 | 1 MB (GPU에 의해 잠금 가능), 절반 속도(1.6 GHz) 작동, 256비트 버스 사용 |
| L2 메모리 대역폭 | 51.2 GB/s (256 비트 × 1600 MHz) |
| 프런트 사이드 버스 | 21.6 GB/s (CPU 측: 1.35 GHz, 8B 너비 FSB 데이터 흐름, GPU 측: 675 MHz, 16B 너비 FSB 데이터 흐름) |
| 내적 성능 | 초당 96억 순차적 명령어 실행 |
| 기타 | 768비트 IBM eFUSE 기반 OTP 메모리, ROM (및 64 KB SRAM)에 Microsoft의 보안 부트로더 및 암호화 하이퍼바이저 저장 |
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.
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.
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. 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. 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.