4장의 글은 이번 애플-인텔 연합 발표가 있기 전의 내용이라 현재의 인식과 많은 차이가 있고, 실제 셀 탑재 웍스테이션도 선보인 지금의 생각과도 역시 괴리감이 느껴집니다. 셀 칩의 스펙이 보여주는 장미빛 청사진 (청사진이 장미빛이라... 쿨럭~ ㅡㅡ;;;) 은 마치 옛날 PowerPC 가 출시되던 때에 내놓았던 온갖 미사여구를 떠올리게 합니다. 파워피씨가 나쁜 칩이었는가? 그것은 아니었습니다. 그러나 그 당시 허풍이 심했죠. 에뮬레이션을 돌려도 486보다 빠르다느니 하는... 결국 뚜껑이 열리고 나면 환상은 사라지고 냉엄한 현실만이 기다리고 있을 뿐입니다. 셀 아키텍쳐의 글을 차근차근 번역하면서 내용을 곱씹어 보니, 페이퍼 스펙과 실제 성능은 상당히 거리가 있을 것이라는 점을 충분히 느낄 수 있습니다. 어쨌든 글은 올립니다. 읽어보시고 새겨 들으시면 되겠습니다. ^^


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4장: 셀 대 피씨의 대결

지금까지 어떠한 경쟁상대라도 피씨는 물리쳐 왔습니다. 어떠한 최신 기술을 채택하여 거의 피씨의 자리에 근접하였더라도 말입니다. 셀이 데스크탑 컴퓨터에 탑재된다면 셀은 피씨의 또 다른 희생양이 될 것입니다. 그러나 셀이 피씨에게 가장 큰 위협이 될 수 있는 여러 가지 측면이 있고, 결국 셀이 피씨를 누를 수 있는 결정적인 한 가지를 생각해 보고자 합니다.

쉽게 말해서 도둑질

20년 전 비디오 게임 업계에서 일하던 제이 마이너라는 이름의 엔지니어 (아타리 2600 칩을 개발한 사람) 이 비디오 게임 칩셋과 웍스테이션 CPU 를 결합한 고성능의 데스크탑 컴퓨터를 계획한 일이 있습니다. 로레인이라는 프로토타입으로 개발된 이 제품은 코모도어 아미가로 결국 시장에 출시되었습니다. 아미가는 하드웨어 가속기를 장착한 다색상 화면에 GUI 기반 멀티태스킹 OS 를 갖추고 다중 샘플링 사운드 채널에 고속 32비트 CPU 를 채택했습니다. 당시 피씨는 텍스트 기반이었고 삑삑거리는 스피커에 MS-DOS 를 운영하는 16비트 CPU 를 갖추고 있었습니다. 아미가는 이후 수백만 대가 팔렸지만 코모도어사는 1994년 도산하고 말았습니다.

월등히 뛰어난 아이디어의 다른 제품과 마찬가지로 아미가도 피씨의 뒤안길로 사라져 버리고 말았습니다.

피씨는 그의 경쟁자가 얼마나 뛰어난 하드웨어나 OS 를 장착했다 할지라도 그들을 물리쳐 왔습니다. 1985년 당시 아미가는 피씨의 머리 꼭데기에 있었습니다. 피씨가 따라잡으려면 하드웨어 측면에선 적어도 5년, 소프트웨어는 10년이 걸릴 것 같았습니다. 그러나 다른 플랫폼과 마찬가지로 아미가는 패배했습니다. 피씨의 승리 저변에는 방대한 소프트웨어 기반과 경쟁사의 기술을 훔치는 능력이 있었습니다. 저가격 고성능 같은 것은 훨씬 이후에 달성된 것입니다. 앞에서 말씀드린 아미가의 사양을 다시 보시면 최신 피씨에서 볼 수 있는 기능들을 볼 수 있을 것입니다. 아미가는 특수한 그래픽 가속기와 멀티태스킹 기능을 데스크탑 세계에 시연했지만 지금은 모든 컴퓨터가 그 기능을 갖고 있습니다.

아미가를 이길 수 있었던 원인은 좋은 하드웨어나 낮은 가격이 아니었습니다. 코모도어가 비즈니스 시장에 진입하는 것을 방해했던 방대한 MS-DOS 소프트웨어 기반이 있었기 때문입니다. 그 다음 더 나은 하드웨어와 유닉스 기반 OS 를 갖춘 넥스트가 출현했지만 피씨를 꺾지는 못하였습니다. 또 다시 피씨는 넥스트의 장점을 훔쳐내었고, 소비자용 피씨에서 메모리 보호 기능이 채용되기까지 13년이 걸렸습니다.

피씨는 경쟁자의 장점을 훔쳐내는 기술이 있습니다. 역사가 이를 증명하고 있고, 비록 시간이 더디 걸린다 할지라도 결국 피씨가 승리했습니다. 피씨가 이번에도 셀의 장점을 채용하고 셀은 자취를 감추게 되지는 않을까요?

셀 vs x86

아무도 이길 수 없을 것 같은 싸움입니다. x86은 인텔과 AMD 가 계속해서 초고성능의 프로세서를 대량으로 값싸게 공급한 것에 힘입어 모든 경쟁을 물리쳤습니다. x86 이 고속 RISC 경쟁자와 만났을 때 거의 비슷한 RISC 기술을 접목하여 속도 차이를 줄임으로써 더 이상 RISC 의 장점을 발견할 수 없게 되었습니다.

RISC 패밀리에서 중요한 세 가지 제품이 경쟁에서 밀려났습니다. 인텔의 이타늄 마저도 중소형 서버 시장에서 옵테론에 밀려났습니다. 선도 경쟁에서 패배하여 결국 차세대 울트라 스팍 생산을 포기하고 자사 제품을 위협하던 옵테론 제품을 판매하게 되었습니다. 파워 칩만이 제 자리를 지키고 있지만 이는 단지 IBM 이 경쟁력을 유지할 수 있도록 힘을 쏟아부을 수 있었으며 x86 이 미처 침투하지 못하던 최고급 사양의 시장이기 때문이었습니다.

셀은 인텔과 AMD 가 한 번도 만나보지 못한 새로운 형태의 경쟁이 될 것입니다. 둘의 속도 차이는 x86 아키텍쳐를 완전히 뜯어고친다 하더라고 속도 측면에서 접근하지 못할 정도로 큰 차이가 있습니다. x86진영에도 변화의 조짐이 있습니다만 인텔이나 AMD 어느쪽도 이 차이를 크게 좁힐만한 혁신적인 변화는 없을 것입니다. 인텔은 nVidia 가 보유한 수종의 특허를 활용하여 여러 개의 코어를 칩 하나에 집적하는 방법을 채용할 것입니다. 산타클라라에서 무엇을 만들고 있는지는 아무도 모릅니다.

다중 코어 프로세서가 인텔과 AMD 로부터 x86 세계에 등장할 것이지만 고속 x86 CPU 는 일반적으로 많은 전력을 소모합니다. 두 개의 옵테론을 칩 하나에 집적하기 위해서 AMD 는 클럭 속도를 줄임으로써 수백 와트가 필요할지 모르는 전력 요구량을 줄여야 할 것입니다. 인텔의 팬티엄 4도 마찬가지입니다. 그러나 팬티엄 M 은 적당히 고속에 저전력을 구현하였으며 아마 팬티엄 4 보다도 멀티 코어로 발전하는데 용이할 것입니다. 듀얼 코어 제품 이후 4, 8 개 코어 제품이 수년 내에 출시될 것입니다.

셀은 일반 응용프로그램을 피씨에 비해서 손쉽게 가속할 수 있을 것입니다. 인텔이 코어를 10 개 집적한다 할지라도 성능이나 가격 면에서 상대가 되지 못합니다. APU 는 벡터 프로세서 전용이지만 x86 은 그렇지 못합니다. 물론 x86 에도 SSE 같은 벡터 유닛을 내장하겠지만 APU 한 개의 성능에도 미치지 못할 것입니다.

그리고 셀은 병렬 구조를 지향하고 있습니다. 좀 더 높은 계산 성능이 필요할 때 셀을 추가하기만 하면 OS 가 소프트웨어를 두 번째, 세 번째 셀로 분산하는 역할을 담당합니다. 피씨에서 같은 일을 한다면? 많은 OS 가 다중 프로세서를 지원하지만 많은 소프트웨어는 그렇지 못하고 따라서 프로그램을 수정해 주어야 하는데 이 작업은 많은 시간이 소요됩니다. 셀 프로그램은 시스템이 작동되는 원리에 따라 처음부터 유연하게 작성될 것입니다.

이렇듯 셀이 x86 프로세서에 비해 놀랄 만큼 강력하지만 역사는 피씨가 훨씬 더 강력한 적들을 물리쳐 왔음을 보여줍니다. 속도가 빠르다는 것만으로 피씨를 거꾸러뜨릴 수는 없습니다.

셀 vs 소프트웨어

피씨와의 경쟁에서 진짜 문제는 CPU 가 아니라 소프트웨어입니다. 새로운 CPU 가 얼마나 강력하든, 소프트웨어가 없으면 무용지물입니다. 피씨는 경쟁자들이 얼마나 그 당시는 얼마나 강력하며 장점이 많다 하더라도그의 다양한 소프트웨어로 인하여 경쟁을 물리쳐 왔습니다. 고성능 컴퓨터 시장은 매우 제한되어 있으며, 공격해야 할 부분은 저사양 제품입니다.

셀은 강력하며 저렴하게 공급할 수 있을 것입니다. 그러나 소프트웨어 없이 피씨와 경쟁이 가능할까요? 지금 당장은 쉽게 그 대답을 할 수 있겠지만, 피씨 시장은 시간에 따라 계속 변화하고 있으며, 따라서 셀이 위협적이라고 할 수 있는 몇 가지 이유가 있습니다.

첫째는 리눅스입니다. 리눅스는 윈도우를 대항하여 피씨 시장을 깨뜨릴 수 있는 대안 OS 입니다. 리눅스의 가장 큰 차이점은 크로스 플랫폼이라는 점입니다. 리눅스에서 소프트웨어를 운영할 때, 다른 종류의 CPU 에서 운영이 가능하다면 하드웨어 플랫폼이란 문제가 되지 않습니다.

두 번째 이유는 가격입니다. 다른 플랫폼들은 적은 수량을 생산해 왔기 때문에 가격이 비싼 커스텀 부품을 사용해야 했고, 피씨보다 비싼 가격을 갖게 되어 곧바로 단점으로 작용하게 됩니다. 셀은 처음에는 가격이 비싸겠지만 소니와 도시바가 대량 생산으로 접어들게 되면 가격은 떨어지게 될 것입니다. 플스 3와 TV 에 적용될 것이므로 필요한 만큼 대량 생산을 하는 데 도움이 될 것입니다. IBM 도 셀을 제조할 것이며 그 외 여러 회사가 IBM 의 실리콘 제조 기술을 이용할 것입니다. 점점 더 물량 수요가 증대하게 되면 삼성, 차터드, 인피니온, AMD 같은 회사들도 생산에 돌입할 수 있습니다. (라이센스 생산)

세 번째는 성능입니다. 대부분의 피씨는 쓸모없는 부분에 힘을 낭비하고 있습니다. 셀은 집중적인 계산을 APU 에 맡겨놓을 수 있으므로 효율적입니다. 무슨 뜻이냐면 만약 에뮬레이션이 가능한 어떤 소프트웨어를 돌려야 할 때, 당장은 이 작업이 상당히 느릴 수 있지만 대부분 피씨 CPU 들이 이미 그 이상의 성능을 발휘할 수 있고 현재 최신 JIT 기반의 에뮬레이터들에서 그 차이점을 느끼지 못할 것입니다.

고성능 피씨가 판매되는 이유는 여러 다양한 작업의 속도를 올리기 위함이고 셀도 그 일이 가능합니다. 이러한 파워 유저들은 장비에 관심이 있지 플랫폼에는 관심이 없고, 마이크로소프트가 지배하지 못하고있는 게임 분야와 먼 사람들입니다. 적은 분량이나마 셀이 속도를 증가시켜 줄 수 있다면 많은 파워 유저들은 프로그램을 포팅하거나 에뮬레이팅해서 플랫폼을 옮기려 할 것입니다.

셀은 저렴하고 강력하며 동일한 OS 를 운용할 수 있으며, 이 나머지를 다 포기하더라도 근소한 차이로 PC 를 에뮬레이션할 수 있으니 소프트웨어나 가격은 문제가 되지 않습니다. 물량도 걱정이 없습니다. 플스는 어디서나 구입할 수 있습니다. 그때까지는 피씨가 다른 시스템에 비해 전통적으로 가지고 있던 장점들이 사라지고, 퍼포먼스, 소프트웨어, 가격에서 장점이 없을 것입니다. 그러나 셀이 피씨의 자리를 차지하게 된다는 뜻은 아닙니다. 이것은 그리 쉬운 일이 아닙니다.

공격

IBM 은 셀 기반 웍스테이션을 판매할 계획이 있지만 가격이 저렴하거나 플스만큼 많은 숫자를 판매하지는 못할 것입니다.

셀은 단지 환상적인 웍스테이션이나 플스에서만 구경하게 되지는 않을 것이며 데스크탑 컴퓨터 쪽으로도 나오게 될 것입니다. (Genesi 같은 곳에서 고려중) 그렇게 되면 피씨 업계는 발칵 뒤집힐 것입니다.

단일 셀 제품만으로도 멀티프로세서 피씨를 충분히 능가할 수 있습니다. 피씨로서는 충격적일 것이며, 셀은 범용 파이크로프로세서를 낡은 것으로 만들어 버릴 것입니다.

Infection inside
물론 이 일이 하루아침에 일어나지는 않을 것이고 피씨 업체들도 셀 프로세서를 PCI/PCIe 카드나 심지어 마더보드에 채용할 수도 있습니다. 마이크로소프트는 경쟁업체를 지원하는 데 인색할 수 있으나 대신 STI 파트너들이 드라이버를 제작 공급하는 방법도 있습니다. 이렇게 되면 개발자들이 피씨 프로그램에서 셀을 사용할 수 있게 되며 상황은 아주 재미있어집니다. 집중적인 계산을 셀에서 처리한다면 고속 x86 을 채택할 필요도 없고 저가형 컴퓨터도 문제없이 운용할 수 있습니다.

어떤 업체들은 가격을 더 낮추길 원할 것이고 그에 따른 방법도 있습니다. 셀에는 파워피씨 970급 CPU 가 탑재되어 있고 이것은 충분히 빠른 프로세서입니다. 고속 x86 프로세서가 필요없다면 그냥 에뮬레이션 하는 방법도 있습니다. x86 과 부속칩을 없애버리면 가격을 떨어뜨릴 수 있습니다. x86 없는 x86 이라니 이상하게 들리실지 모르지만 이미 트랜스메타 사에서 그 일을 한 적이 있고, 트랜스메타 사 측에서 이 기술을 제공할 수도 있습니다. 트랜스메타 측에서는 이미 칩 제조에 나설 움직임도 있습니다.

셀은 매우 강력한 프로세서입니다. 그리고 가격도 저렴할 것입니다. 셀을 이용한 저가형 피씨를 제작하는 것도 가능할 것이며 수백 달러 정도로 이것을 만들 수 있다면 델도 셀을 이용한 제품을 만들 수 있겠지요.

게임 시작
피씨 성능 향상을 요구하는 게이머와의 논쟁도 있을 수 있습니다만 소니는 언제나 고속 제품을 출시할 수 있으며 피씨용으로 플스3 카드를 생산할 수도 있습니다. 이렇게 되면 피씨의 계산능력이나 메모리 등을 사용하지 않을 것이므로 피씨의 성능과 무관하게 됩니다. 소니의 카드는 저사양 피씨를 최고급 게임기로 만들어 버릴 수도 있습니다. 이런 제품이 대량으로 판매된다면 플스3 게임 제작업체들은 피씨용 제품을 따로 개발할 필요를 느끼지 못할 것이고, 피씨 게임 시장은 파경을 맞게 될 것입니다.

에뮬레이션된 OS 를 이용할 수도 있지만 네이티브 OS 쪽이 더 낫습니다. 리눅스가 있긴 하지만 리눅스는 소비자용이라고 보기 어려우며 운용하기에 어려움이 많습니다. 하지만 이미 시장에는 “파워 아키텍쳐”에서 동작하는 소비자용 OS 가 있습니다. OS X 입니다.

셀 vs 애플

셀은 애플의 원수가 될 수도 도움이 될 수도 있습니다. 애플은 셀을 이용할 수 있는 확실한 후보자이기 때문입니다. 셀은 애플에 적합하며 그들의 고객들을 위한 프로그램의 속도를 높여줄 수 있으며 어떤 코어든 간에 PU 에는 파워피씨 호환 제품이 탑재되기 때문입니다. 셀이 모든 것을 가속하는 것은 아니니 애플은 셀을 기본 G5/G6 에 코프로세서 형태로 탑재해서 두 세계를 모두 지원할 수 있습니다.

OS X 타이거에 선보인 코어 이미지 기술은 GPU 에 탑재된 3D 계산 이외의 작업을 이용하고 있으며 동일한 기술이 셀의 APU 에 적용될 수 있습니다. 아마 이 쪽이 첫 번째 적용이 될 것입니다.

다른 회사들이 셀을 컴퓨터에 탑재한다 해도 애플이 갖고 있는 것 같은 쓸만한 소비자용 OS 가 없습니다. 마이크로소프트의 자리를 차지할 수 있는 두 번째 기회입니다. 제품 업체들이 그렇게 하지 않고 셀 기반 컴퓨터를 생산하는 것은 위험합니다. 맥과 피씨간에 OS 와 CPU 의 차이가 있을 때에는 넘나들 수 없는 큰 간격이 존재하게 되고 맥의 가격차이는 정당화됩니다. 만약 OS X 를 운용할 수 있는 저가 제품들이 즐비하게 있다면 가격 문제가 현저하게 발생할 것이고 애플이 퇴출될 정도의 타격은 아닐지 몰라도 확실히 안좋은 소식이기는 할 것입니다. (피씨조차도 날려버리지 못한 애플입니다)
피씨 제조업자들은 어떤 부품을 쓰건 어떤 OS 를 운용하건 상관없이 피씨만 팔면 됩니다. 애플이 “think different” 하여 OS X 를 라이센싱하고 하드웨어 업자들에게 셀을 이용하게 한다면 마이크로소프트 복제품 군단은 그들의 주군을 배신하게 될 것입니다. 제 생각에 마이크로소프트의 철권 정치를 벗어날 수 있다면 업계는 기뻐할 것입니다. 특히 애플이 가격을 내리기만 한다면 마이크로소프트가 OS 매출로 얻는 이익의 400% 이상을 획득할 수 있을 것입니다.

OS X 의 라이센싱이 애플 하드웨어를 퇴출시키지는 않을 것입니다. 에일리언같은 초고급 사양 시스템 시장은 언제나 있어 왔습니다. 현재 애플은 다양한 소프트웨어 기반이 있고 이는 현재 하고 있는대로 애플 하드웨어의 가치를 높이는 데 이용될 수 있습니다. 나머지 사람들은 지금처럼 소비하기만 하면 됩니다.

“The Future of Computing” 에서 저는 피씨 시장이 극동의 저가형 컴퓨터 업체들로부터 위협받고 있다고 주장했습니다. 그 주장의 근거는 피씨 시장이 그간 마이크로소프트와 인텔이 높은 마진을 향유해 왔다는 것이었습니다. 저는 리눅스를 사용함으로써 마이크로소프트에 세금을 내지 않고도 “충분히 빠른” 속도의 저가형 컴퓨터를 만드는 것이 충분히 가능하며, 대부분의 사람들이 원하는 작업을 수행할 수 있는 컴퓨터를 충분히 낮은 가격에 공급함으로써 시장을 밑바닥에서부터 공략할 수 있다고 주장하였습니다.

OS X 를 운용하는 셀 기반 컴퓨터는 (애플이 얼마나 가격을 책정하냐에 따라 다르지만) 충분히 저렴하게 공급할 수 있으면서 셀의 탁월한 성능은 대부분의 고성능 피씨를 능가하게 될 것입니다. 이 시스템은 핫케잌처럼 팔려나갈 것이며 만약 혁신적으로 저가격이라면 현재 피씨가 개척중인 저가격 시장에서도 통할 것입니다. 애플에게는 큰 기회가 있습니다. 애플이 이 기회를 놓치는 것은 바보짓입니다. 애플이 하지 않으면 다른 회사가 이 자리를 점유할 것입니다. 마이크로소프트는 이미 엑박 2 OS 를 통해서 파워피씨를 경험했습니다.

셀은 피씨를 능가하는 성능 향상을 가져올 것이며 피씨의 장점도 이용할 수 있습니다. 애플이 협조하기만 하면 저가격을 실현하면서 현재 판매되는 가장 최고의 OS 라는 말도 통할 것입니다. 신제품 맥 미니도 날개돋힌 듯 팔리고 있는데, 여기에 셀을 장착한다고 생각해 보십시오.

이제야 피씨와 적수가 될 만한 상대가 나타났습니다. 그러나 피씨도 반격할 기회는 있습니다. 피씨는 우리가 상상하는 것보다도 훨씬 강력합니다.

피씨 소매점: 셀 vs GPU

피씨에는 이에 대항할 무기가 있으니 GPU 입니다. 셀의 계산능력에 대한 유일한 경쟁자는 GPU 입니다.

GPU 는 범용 프로세서보다 훨씬 더 강력한 기능을 가졌고 이제 프로그래머블 셰이더로서 개발자들에게 그 길이 열렸습니다. 이것은 그래픽 전용으로 개발되었지만 다른 용도로도 사용할 수 있습니다. 차세대 셰이더는 좀 더 범용 능력을 가질 것입니다.

셀과 비슷한 방식으로 동작하는 GPU 는 꼭지점, 픽셀 셰이더라는 이름의 병렬 벡터 프로세서가 내장되어 있어서 3D 물체나 픽셀의 꼭지점 스트림을 처리하도록 설계되어 있으나 다른 프로그램의 복잡한 계산들도 변경되어 사용될 수 있습니다.

ATI 와 nVidia 의 극심한 경쟁 속에서 GPU 는 단련되어 왔고 두 개의 GPU 를 한 쌍으로 연결하여 더 높은 계산능력을 끌어내는 “SLI” 기술이 등장했습니다.

GPU 만이 셀과 대적할 수 있는 상대로 등장했지만 몇 가지 이유로 인하여 GPU 는 셀을 따라잡지 못할 것이라고 생각합니다.

셀은 GPU 에 비해 좀 더 범용으로 설계되었습니다. APU 는 그래픽 전용이 아니므로 개발자들이 3D 알고리듬이 아닌 작업도 쉽게 적용할 수 있습니다.

셀에는 범용 PU 가 탑재되어 APU와 고속 메모리를 공유합니다. 이것이 GPU 만의 독점적인 고속 메모리를 가지고 메인 메모리를 AGP 버스로만 억세스할 수 있는 피씨와의 차이점입니다. PCI 익스프레스가 성능을 향상시킬 수는 있지만 이것도 CPU 와 공유하는 버스의 한계를 받습니다. 게다가 판매자들이 PCI 익스프레스를 완전히 지원하지는 않을 것이고, 현용 GPU 들은 GPU 로부터 메인 메모리로 데이터 전달이 매우 느립니다.

그리고 nVidia 와 ATI 가 셀의 성능을 금새 따라잡지 못하는 다른 이유가 있습니다. 이전에는 피씨의 급성장으로 플스 2의 성능을 압도하였지만, 이번에는 소니 측에서 이것을 매우 어렵게 하려는 목표가 있다고 생각합니다. 셀을 이토록 공격적인 방법으로 설계한 것이 그 이유입니다.

The Cray Factor

“크레이 요소”는 인텔, AMD, nVidia, ATI 등이 항변하지 못할 요소 중의 하나입니다.

특허 출원서에서 확실히 하고 있는 것은 셀 아키텍쳐를 개발하는 설계자들의 목표입니다. 보통 이러한 시스템을 설계할 때 많은 타협점이 있습니다만 대부분의 경우 설계자들은 프로그래머들 측면에서 매우 어려운 작업이 된다 할지라도 타협 없는 성능 향상에 매진하였습니다.

셀 디자인은 최신 마이크로프로세서와 전혀 다르며, 변경이 어려울 것 같은 부분들이 바뀌거나 몽땅 제거되었습니다. 현대 컴퓨팅의 법칙이라고 할 수 있는 추상화를 포기하였습니다. JIT 를 없애고 직접 하드웨어 억세스가 가능합니다. 이것은 매우 공격적인 디자인 전략이며, 다른 어떠한 시스템에서도 찾아볼 수 없는 공격적인 요소이며, 혁신적이라고 말하던 알파 프로세서디자인에서도 이러한 공격성을 찾아볼 수는 없었습니다. 이러한 순수 순정 천연의 성능은 세이모어 크레이의 디자인 같은 곳에서나 찾아볼 수 있는 프로세서 설계입니다.

셀을 따라잡기 어려운 이유를 이해하기 위해서는 1960년부터 시작된 전쟁을 이해해야 합니다.

60년대부터 90년대까지 IBM 과 크레이는 초고속 컴퓨터 제작을 놓고 경쟁해 왔습니다. 크레이가 거의 대부분 승리습니다. 크레이는 속도의 한계를 계속 높여왔고 크레이를 따라잡을 수 있는 제품은 크레이의 새 제품 뿐이었습니다.

IBM 은 유연한 사무용 기계를 만들었고 크레이는 유연성을 줄이고 대신 초고성능을 위한 고사양의 설계를 중시했습니다. GPU 의 미래를 살펴보면 소프트웨어 회사들이 요구하는 그대로 유연한 기능을 추구하는 방향으로 가는 것이 뚜렷합니다. GPU 에도 가상 메모리를 탑재할 것이고 빈번히 사용되는 데이터를 위한 캐시를 추가할 것입니다. GPU 는 마치 범용 CPU 의 기능에 근접하게 되어가고 있습니다.

셀은 크레이가 했던 방향으로 가고 있습니다. 가상 메모리는 공간을 차지하며 데이터의 전송을 방해합니다. 셀에도 가상 메모리는 있지만 실시간은 아닙니다. OS 는 소프트웨어 셀이 메모리에서 읽혀지고 씌어지는 실제 장소에서 실행될 때까지 가상 어드레스를 가집니다. 셀에도 메모리 보호가 있지만 기능을 단순화해서 온 칩 메모리에 어떤 APU 가 어떤 메모리 블럭을 사용하고 있는지만 가리키고 있을 뿐, 그 작은 메모리를 청소하는 데 시간을 들이지 않음으로써 고속의 성능을 달성합니다.

CPU 와 GPU 모두 메인 메모리 억세스 대신 캐시를 사용합니다. 크레이는 캐시 같은 것을 사용하지 않고 그 대신 메인 메모리를 초고속으로 만듭니다. 셀도 동일한 방법을 사용합니다. APU 에는 캐시가 없고, 작지만 초고속의 로컬 메모리를 두었습니다. 로컬 메모리는 동시 억세스가 필요없고 직접 어드레스가 가능하며 프로그래머는 메모리 읽기를 일일이 지정해야 하므로 어디에 무엇이 있는지를 확실히 알게 됩니다. 이렇게 복잡도를 줄인 소형의 로컬 램은 상당히 고속으로 동작하여 캐시보다도 더 빠릅니다. 만약 한 클럭 사이클 (4.6GHz)당 두 워드 (256비트) 를 전송한다면 147GB/s 의 속도를 달성하게 될 뿐만 아니라, 캐시 미스같은 것도 걱정할 필요 없습니다.

셀 아키텍쳐 디자인의 공격성은 성능 면에서 대항할 수 있는 제품이 거의 불가능하다는 것을 뜻합니다. x86 에는 소망이 없고, 그 정도 성능에 도달하려면 결국 셀 디자인을 복제해야 할 것입니다. GPU 측도 힘든 시기일 것입니다. 현재 약 10 배의 클럭이 뒤져 있는 상태이며, 대량의 열 방출 문제와 셀 칩의 생산량과 비교했을 때 매우 적은 숫자의 고성능 제품이 제조될 뿐입니다. 셀의 클럭 속도에 근접하기 위해서는 GPU 를 완전히 재설계해야 할 것입니다.

셀은 아직 갈륨비소 칩으로 만들지도 않았고 플루오르화 물에 담그지도 않았으므로 아직 세이모어 크레이만큼 공격적인 편은 아닙니다만, 다시 말씀드리지만 플스 4 가 있습니다.

대안
그 외의 다른 회사가 전혀 다른 설계 철학을 가지고 고성능 멀티 코어 벡터 프로세서를 만들 가능성은 있습니다. 이런 제품은 실제로 구현 가능하며 셀의 속도에 근접할 수도 있습니다. 왜냐하면 셀은 높은 클럭 속도로 설계되었고 이것 때문에 설계상의 한계 문제로 쩔쩔매게 한 경우가 있습니다. 대안품이 좀 더 저속의 클럭을 사용한다면, 적은 숫자의 저속 트랜지스터로 이것을 구현할 수 있게 됩니다. 따라서 벡터 유닛의 갯수를 증가시킬 수 있고 온 칩 메모리의 양도 증가시킬 수 있습니다. 이렇게 해서 좀 더 높은 클럭 속도와 적은 메모리 대역폭의 설계를 저속의 저렴한 RAM 으로 구현할 수 있습니다.

이러한 설계는 셀 만큼 강력하지 않을지 모르지만 더 많은 RAM 을 공급함으로써 셀에 가까운 속도를 낼 수 있을 것입니다. 전력 소비도 셀보다 줄어들 것이며 크기는 모든 시장에서 필요한 것은 아닙니다. 셀의 등장으로 인하여 시장을 잃게 되는 많은 임베디드 회사들이 이러한 설계를 하게 될 것으로 생각됩니다. 피씨의 CPU 와 VPU 회사들도 이런 방식의 설계를 할 수 있지만 기존의 피씨 아키텍쳐와 어떻게 연동시킬 것인지에 대해서는 문제로 남아 있습니다.

결론

셀은 피씨가 겪어보지 못했던 큰 위협입니다. 피씨는 셀이 동일한 소프트웨어를 운용할 수 있으므로 기존에 가진 소프트웨어의 장점을 살리지 못할 것입니다. 가격의 잇점도 없으며 셀도 대량 생산이 예정되어 있습니다. 마지막으로 셀은 여러 회사에서 생산되고 또한 많은 소비자에게 판매될 것이므로 피씨는 셀이 독점하는 분야에서 경쟁할 수 없습니다. 피씨는 이제야 호적수를 만나게 된 것 같습니다.

마이크로소프트 효과는 평가하기 힘들게 되었습니다. 셀이 출범하게 되면 MS 의 지원은 더 힘들어지고 동일한 시장 지배를 허락하지 않을 것입니다. 셀은 분산형 아키텍쳐이므로 클라이언트로 윈도우를 운영하고 나머지 모든 기기는 리눅스나 다른 OS 로 동작하게 될 것이기 때문입니다. 윈도우를 운영하지 않는 많은 기계? 마이크로소프트가 별로 좋아하지 않을 것입니다.

주요 계산은 셀에 의해서 수행되고 윈도우는 단지 인터페이스만을 제공하는 셈이 됩니다. 인터페이스를 포팅하는 것은 시간이 걸리지만 셀에서 실제로 계산되는 부분은 분리될 수 있고, 다른 OS 로 포팅할 필요도 없을지 모릅니다. 소프트웨어 셀은 OS 를 인식하지 않습니다. 이러한 상황 역시 마이크로소프트가 별로 원하지 않는 상황입니다.

확실한 것은 없고 STI 연합이 피씨와 대적하는 것에 관심이 있는지도 확실하지 않습니다. 그러나 셀과 피씨는 언젠가는 부딪혀야 할 존재입니다.

셀 아키텍쳐가 주류로 자리를 잡는다 할지라도 그것은 아마 십수 년이 걸리는 일이 될 것입니다. 그리고 어떤 분야는 피씨에 대해서 어떤 장점도 가지지 못하는 분야가 있을 것이므로, 결과에 상관없이 x86 은 매우 오랫동안 지속될 것입니다.

셀은 피씨 업계의 윈텔 지배를 위협하고 있습니다. 인텔과 마이크로소프트가 그들의 텃밭을 지키던 전통적인 방법들이 무용지물이 될 것이지만 아직 끝난 일은 아닙니다. 이 회사들을 얕잡아보아서는 안 될 것입니다. 어쨌든 매우 흥미로운 싸움이 될 것입니다.