스피드스텝
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1. 개요
스피드스텝은 프로세서의 부하에 따라 클럭 속도와 전압을 조절하여 전력 소비와 성능 사이의 균형을 맞추는 기술이다. 1세대 스피드스텝은 모바일 펜티엄 III 프로세서에 처음 도입되었으며, 이후 여러 버전으로 발전하여 EIST(Enhanced Intel SpeedStep Technology)로 확장되었다. 최신 버전인 인텔 스피드 시프트 기술은 윈도우 10 및 리눅스 커널에서 지원된다. 솔라리스, 윈도우, 리눅스 등 다양한 운영 체제에서 지원되며, 윈도우 XP 이전 버전에서는 특수 드라이버가 필요하다. AMD의 파워나우!는 스피드스텝과 경쟁하는 기술이다.
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| 스피드스텝 |
|---|
2. 설명
프로세서를 높은 클럭 속도로 실행하면 더 나은 성능을 얻을 수 있지만, 더 많은 열이 발생하고 전력 소비가 늘어난다. 동일한 프로세서를 더 낮은 주파수(속도)로 실행하면 열 발생과 전력 소비를 줄일 수 있다. 많은 경우에 코어 전압도 줄일 수 있어 전력 소비와 발열을 더욱 줄일 수 있다. 스피드스텝을 사용하면 사용자는 전력 절약과 성능의 균형을 맞추거나, 프로세서 부하에 따라 클럭 속도를 동적으로 변경할 수 있다.[5]
스피드스텝 기술은 여러 세대에 걸쳐 발전해왔다. 각 버전별 주요 특징은 다음과 같다.
CPU가 소비하는 전력은 대략 다음과 같은 공식으로 계산된다.
:
여기서 ''P''는 전력, ''C''는 캐패시턴스, ''V''는 전압, ''f''는 주파수이다. 주어진 프로세서의 경우 ''C''는 고정된 값이다. 그러나 ''V''와 ''f''는 상당히 다를 수 있다. 예를 들어, 1.6 GHz 펜티엄 M의 경우 클럭 주파수는 1.6에서 0.6 GHz 범위에서 200 MHz씩 감소될 수 있다. 동시에 전압 요구 사항은 1.484에서 0.956 V로 감소한다. 결과적으로 이론적으로 전력 소비는 6.4배 감소한다.
실제로 CPU의 일부 명령은 다른 명령보다 CPU 클럭 틱당 적은 에너지를 사용하기 때문에 그 효과는 더 작을 수 있다. 예를 들어, 운영 체제가 바쁘지 않을 때는 x86 중지(HLT) 명령을 발행하여 CPU의 일부 작동을 일시 중단하므로 정상 상태에서 생산적인 명령을 실행할 때보다 CPU 클럭 틱당 적은 에너지를 사용한다. 주어진 작업 속도에서 더 높은 클럭 속도로 실행되는 CPU는 더 많은 비율의 HLT 명령을 실행한다. 위에 제시된 방정식은 CPU의 정적 전력 소비를 고려하지 않는데, 이는 주파수에 따라 변하지 않는 경향이 있지만 온도 및 전압에 따라 변경된다.
3. 버전
버전 적용 프로세서 주요 특징 v1.1 2세대 펜티엄 III 프로세서 v2.1
(Enhanced SpeedStep™, 강화 스피드스텝)펜티엄 III 모바일 프로세서 낮은 주파수 모드에서 다른 전압 사용 v2.2 펜티엄 4 모바일 프로세서 v3.1
(EIST)1, 2세대 펜티엄 M 프로세서 v3.2
(강화 EIST)공유하지 않는 2차 캐시를 갖춘 다중 코어 프로세서
3. 1. 1세대 SpeedStep
모바일 펜티엄 III 프로세서에 처음으로 구현된 절전 기능이다. 상용 전원을 사용할 때에는 최대 처리 성능을, 배터리 전원을 사용할 때에는 절전 처리를 하는 두 가지 작동 모드를 갖추고 있다.[1]
3. 2. 2세대 SpeedStep
2세대 SpeedStep은 모바일 펜티엄 III-M 프로세서 및 모바일 펜티엄 4-M 프로세서에 탑재된 절전 기능이다.[1] 기존에는 전원의 차이에 따라 모드 전환을 했지만, 전원에 관계없이 상황에 따른 모드 전환도 가능하게 했다.[1] 개발 코드명은 "Geyserville-II"이다.[1]3. 3. 확장판 Intel SpeedStep 기술 (EIST)
EIST(Enhanced Intel SpeedStep Technology, 확장 인텔 스피드스텝 기술)는 스피드스텝 기술을 확장한 것이다. 기존 스피드스텝은 처리 능력에서 최대 속도와 최소 속도의 두 가지 모드만 전환할 수 있었지만, EIST는 여러 단계의 중간 속도를 추가하여 전력 효율성을 높였다.[5] 초기 스피드스텝 도입 당시 인텔은 CPU가 최대 속도 또는 최소 속도로 동작하는 두 가지 모드만으로도 충분한 절전 효과를 얻을 수 있다고 보았다. 그러나 AMD나 트랜스메타와 같은 경쟁사들이 다단계 가변 기능을 제공하면서 인텔도 이에 대응하게 되었다. 미디어 재생과 같이 낮은 처리 능력이 지속적으로 필요한 상황에서 다단계 조절 방식이 소비 전력을 더 줄일 수 있기 때문이다. EIST 발표 이후, 전원 상태나 가변 단계 수에 관계없이 모든 스피드스텝 규격은 EIST라는 명칭으로 불린다. 개발 코드명은 "Geyserville-III"이다.
상용 전원으로 작동하는 서버나 데스크톱 PC용 CPU는 배터리 소모를 걱정할 필요는 없지만, 처리 능력 향상과 함께 소비 전력이 증가하면서 발열 및 냉각 비용이 문제가 되었다. 따라서 프로세서의 절전 모드는 평균 소비 전력과 발열을 억제하는 필수 기능이 되고 있다. EIST는 앞으로 셀러론 일부 모델을 제외한 거의 모든 CPU에 기본 탑재될 것으로 예상된다.
EIST가 채택된 프로세서는 다음과 같다.
4. 운영 체제 지원
솔라리스는 오픈솔라리스 SXDE 9/07부터 스피드스텝을 지원한다.[7] 윈도우와 리눅스 커널은 스피드스텝 및 인텔 스피드 시프트 기술을 지원하며, 사용자는 전원 설정을 통해 프로세서 속도를 조절할 수 있다. 리눅스 커널의 "cpufreq" 하위 시스템은 CPU 작동 주파수 및 전압 제어를 담당한다.[13][14] AMD는 파워나우! (PowerNow!)라는 경쟁 기술을 제공하며, 윈도우 2000, ME, 98 및 NT에서 작동하는 드라이버를 지원한다.[15][16]
4. 1. 윈도우
윈도우 2000 및 이전 버전에서는 스피드스텝 기능을 사용하기 위해 특수 드라이버와 대시보드 애플리케이션이 필요했다. 인텔 웹사이트에서는 이러한 드라이버를 컴퓨터 제조업체에서 제공해야 한다고 명시하고 있다. 제조업체의 드라이버를 구할 수 없는 경우, 이전 버전의 윈도우에서 스피드스텝을 활성화하는 인텔 제공 일반 드라이버는 없다.[8][9]윈도우 XP에서 스피드스텝 지원은 제어판 내의 전원 관리 콘솔에 내장되어 있다. 사용자는 전원 설정을 변경하여 프로세서 속도를 간접적으로 조절할 수 있다. "데스크톱/사무실" 설정은 AC 전원에서 스피드스텝을 비활성화하고, "휴대용/노트북" 전원 설정은 스피드스텝을 활성화하며, "최대 배터리" 설정은 배터리가 약해짐에 따라 스피드스텝을 사용하여 프로세서를 최소 전력 수준으로 낮춘다.[10][11] 전원 설정에 대한 스피드스텝 설정은 내장형이든 사용자 지정형이든 제어판의 GUI에서는 수정할 수 없지만, `powercfg.exe` 명령줄 유틸리티를 사용하여 수정할 수 있다.[12]
최신 버전의 윈도우 10은 인텔 스피드 시프트 기술을 지원한다.
4. 2. 리눅스
리눅스 커널에는 CPU의 작동 주파수와 전압 제어를 담당하는 "cpufreq"라는 하위 시스템이 있으며, 전원 설정 및 명령줄로 조정할 수 있다. 리눅스는 인텔, AMD 및 기타 CPU 제조업체에서 실행된다.[13][14]4. 3. 솔라리스
솔라리스는 오픈솔라리스 SXDE 9/07부터 스피드스텝을 지원한다.[7]5. 알려진 문제점
마이크로소프트는 윈도우 2000 또는 윈도우 XP에서 스피드스텝(또는 AMD의 동등 기술인 파워나우!)이 활성화된 경우 비디오 파일을 미리 보기하는 데 문제가 발생할 수 있다고 보고했다.[6]
6. 경쟁 기술
AMD는 스피드스텝과 유사한 절전 기술인 PowerNow!를 제공한다.[15][16]
참조
[1]
웹사이트
Intel EIST SpeedStep
https://www.phoronix[...]
Phoronix Media
2010-08-09
[2]
웹사이트
Intel Pentium 4 Processor 660 Supporting HT Technology
https://www.intel.co[...]
Intel
2024-12-10
[3]
웹사이트
Examining Intel's New Speed Shift Tech on Skylake: More Responsive Processors
https://www.anandtec[...]
2020-06-26
[4]
웹사이트
Trademark Status & Document Retrieval
https://tsdr.uspto.g[...]
2020-04-26
[5]
웹사이트
Enhanced Intel SpeedStep Technology for the Intel Pentium M Processor - White Paper
http://download.inte[...]
Intel
2024-09-01
[6]
웹사이트
PRB: Poor Performance When You Preview Video
http://support.micro[...]
Microsoft
[7]
웹사이트
Introducing Enhanced Intel SpeedStep to Solaris
https://blogs.oracle[...]
Sun Microsystems
2008-03-24
[8]
웹사이트
Processors - Update the Driver for Intel SpeedStep Technology
http://www.intel.com[...]
Intel
2007-04-30
[9]
웹사이트
Mobile Intel Pentium 4 Processors - M - Enhanced Intel SpeedStep Technology
http://www.intel.com[...]
Intel
2007-04-30
[10]
웹사이트
Intel SpeedStep, Windows XP, and confusing Power Profiles
http://www.orthogona[...]
2009-03-10
[11]
웹사이트
Runtime Power Management
https://h10032.www1.[...]
Hewlett-Packard
2024-09-01
[12]
웹사이트
Powercfg Command-Line Options
https://technet.micr[...]
Microsoft
2009-06-11
[13]
웹사이트
CPU Performance Scaling
https://www.kernel.o[...]
Linux Kernel Organization
2024-09-01
[14]
웹사이트
PowerNow! Cool'n'Quiet
https://www.kernel.o[...]
[15]
웹사이트
AMD Turion 64 X2 Dual-Core Mobile Technology Utilities & Updates
https://www.amd.com/[...]
Advanced Micro Devices
2007-04-30
[16]
웹사이트
AMD Turion 64 Mobile Technology Utilities & Updates
https://www.amd.com/[...]
Advanced Micro Devices
2007-04-30
[17]
웹인용
Intel Pentium 4 Processor 660 Supporting HT Technology
http://ark.intel.com[...]
Intel
2005
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