A부터 Z까지... CPU 용어에 대한 모든 것

컴퓨터의 핵심 부품이 무엇이냐 물으면 아마 열에 아홉은 ‘CPU’라 말하지 않을까 생각된다. 과거부터 ‘두뇌’라는 이름을 붙여가며 대중의 뇌리에 각인시킨 부품, 바로 중앙처리장치(Central Processing Unit)인 CPU 말이다. 요즘 CPU의 역할은 과거와 비교해 달라지긴 했어도, 컴퓨터의 핵심 부품이라는 사실은 변함이 없다. 이 부품이 없으면 일단 전원을 켜도 화면을 볼 수 없으니 말이다. 아주 저렴한 물건을 구매하더라도 없어서는 안 될 부품이다.

이런 CPU에 대해 우리는 어디까지 알고 구매하고 있을까? 잘 아는 사람이야 그렇다 치더라도, 잘 모르는 사람으로서 CPU를 보면 이름(코드명)이나 소켓, TDP 등 어려운 언어가 난무하니 어렵게 다가올 수밖에 없다. 이에 아는 사람은 알지만, CPU에 대해 잘 모를 초보자를 위해 CPU에 대한 모든 것을 알아보기로 했다. CPU 분류나 구분, 자칫 어려울 수 있는 용어를 최대한 정리해 봤다.

제조사 브랜드와 제품 이름부터

과거 CPU 제조사는 인텔과 AMD 외에도 비아(VIA)나 트랜스메타(Transmeta) 등 다양하게 존재했으나, 지금은 데스크톱 CPU 기준으로 인텔과 AMD만이 서로 제품을 선보이고 있는 상태다. 때문에 제품 라인업을 선택하는 기준은 단순하게 바뀌었다. 대신, 선택해야 할 CPU 제품군의 수는 세분화되어 선택에 어려움을 주기도 한다.

예를 들어, 과거 인텔은 셀러론과 펜티엄만 생각하면 됐었지만, 코어2 프로세서 시대를 거쳐 지금은 357로 구분되는 코어와 셀러론, 펜티엄 등 다양해졌다. AMD 역시 애슬론을 시작으로 FX 프로세서와 그래픽 프로세서(GPU)를 결합한 가속처리장치(APU) 라인업으로 세분화됐다.

▲ 자사 라인업을 중심으로 분류한 CPU들. 제품간 성능에는 차이가 존재하는 점 참고하자.

각 제품은 시장 성격에 따라 세분화되어 분류된다. 작동 속도보다는 내부 구조나 2차(3차) 캐시 메모리의 용량, 특정 기능(오버클럭) 제한 여부에 따라 나뉜다. 셀러론과 펜티엄은 같은 작동속도를 갖더라도 듀얼코어냐 쿼드코어냐 또는 캐시 메모리가 2MB냐 3MB냐 등 세부적인 요소에 의해 성능이 미묘하게 달라진다. 당연하게도 가격에 차이가 발생한다. 이런 세밀한 부분 외에도 소비자들이 혼동할 부분이 존재한다. 바로 CPU 제품마다 특이한 이름이 붙어 있다는 점이다. 6세대 코어 프로세서 또는 스카이레이크라고 부르거나 고다바리, 카베리 등 특정 이름을 붙이는 형태를 말한다.

▲ 인텔은 펜티엄이나 셀러론, 코어 등 다양한 이름을 활용하니 참고해야 한다.

인텔은 셀러론과 펜티엄에는 세대 명을 부여하지 않은 대신에 제품 숫자(넘버링)로 확인해야 하고, 코어 i3 이후의 제품명에는 세대별로 제품명과 숫자를 구분 짓는다. 셀러론과 펜티엄보다 코어 i3, i5, i7 등 상위 제품군이 세대를 구분하기 좋다. 인텔 코어 프로세서는 6세대가 최신 라인업으로 코드명은 스카이레이크(Skylake)다.

▲ 인텔의 익스트림 CPU 브로드웰-E

인텔은 일부 특정 제품군마다 코드명이 다르다. 세대는 동일하게 적용해도 CPU 성격에 따라 달리 분류하고 있다. 예로 6세대 코어 프로세서의 코드명은 스카이레이크지만, 익스트림 계열의 코드명은 브로드웰-E(Broadwell-E)다. 이는 익스트림 프로세서가 1세대 이전의 기술을 쓰기 때문이다.

과거 코어 프로세서가 처음 도입될 때 당시의 코드명은 린필드(Lynnfield)였지만 이후 공정에 의해 같은 1세대 코어 프로세서임에도 클락데일(Clarkdale)이라는 코드명이 적용된 바 있다. 상위 라인업은 코드명 블룸필드(Bloomfield)로 출시한 이후 걸프타운(Gulftown)이 추가되기도 했다.

AMD는 세대와 코드명을 전면에 내세우지 않는다. 제품명으로만 선보이는 것이 일반적이지만, 제품 간 혼동을 줄이기 위해 코드명을 주로 붙인다.

▲ AMD도 FX나 A, 애슬론 등 CPU에 여러 이름을 활용하고 있다.

AMD 가속처리장치(APU)는 세대별로 라노(Llano)를 시작으로 트리니티(Trinity), 리치랜드(Richland), 카비니(Kabini), 카베리(Kaveri), 카리조(Carrizo), 고다바리(Godavari) 등으로 이어진다. 사이에 더 많은 코드명이 존재하지만, 데스크톱 시장에 판매되는 것을 기준으로 하면 수는 적다. 최신 가속처리장치의 코드명은 고다바리다. 라인업은 형태에 따라 A4부터 A6, A8, A10으로 나눈다.

▲ 고급형 AMD APU라 할 수 있는 비쉐라

FX 프로세서도 코드명으로 부를 수 있다. 초창기에는 잠베지(Zambezi)로 시작했던 코드명은 비쉐라(Vishera)로 이어지고 있다. 잠베지는 불도저 아키텍처가, 비쉐라는 파일드라이버 아키텍처가 적용되어 있다. 구조는 큰 차이 없으나 내부 구조 개선으로 성능이나 효율을 조금 더 끌어 올린 형태다.

CPU에 따라 소켓도 다르다

인텔이나 AMD 모두 CPU 이름이나 종류에 따라 사용 가능한 메인보드 형태가 달라진다. 출시 시기나 제품 형태에 따라 호환 가능한 소켓이 존재하니 구매할 때 참고해야 한다. 특히 새로 구매하는 것보다 업그레이드를 시도하는 소비자는 구매할 CPU가 사용 중인 메인보드와 호환 가능한지 여부를 따져보자. 

▲ CPU 브랜드간 소켓 구분. CPU 종류만큼이나 다양한 소켓이 존재한다.

인텔이나 AMD 모두 소켓이 동일하면 대부분 칩셋 간 호환이 가능하다. 인텔은 2,3세대 코어 프로세서와 4,5세대 코어 프로세서가 칩셋 간 호환이 되고, AMD는 FX 프로세서 대부분, APU는 리치랜드 이후 제품들이 소켓 호환이 이뤄지고 있다. 향후 어떻게 변화할지 알 수 없으나, 현재 판매되는 제품 간 호환성은 AMD가 조금 더 넓게 제공하고 있는 편이다. 반면, 칩셋 출시가 오래되어 새로운 기술에 즉각적인 대응에는 한계가 따른다.

동작 속도는 무엇인가요?

헤르츠(Hz)라는 단위로 표기하는 동작 속도는 과거 성능을 가늠하는 척도이기도 했다. 지금도 마찬가지지만 코어의 수가 많아지고 적용되는 아키텍처에 차이가 발생하면서 단순 속도 차이만으로 CPU 간 절대 성능을 비교하기엔 한계가 있다. 동작속도의 본 의미는 1초에 얼마나 많은 데이터를 처리할 수 있느냐를 표기한 것이다. 예로 1기가헤르츠(GHz)라면 데이터(0과 1)를 10억 회 처리 가능하다는 것을 의미한다. 빠르면 빠를수록 데이터 처리량은 많아지고 성능이 빨라지게 된다. 하지만 단순 수치이고, 메모리 동기화 속도나 내부 캐시 용량, 아키텍처 효율성(전력소모) 등에 의해 최종 성능이 결정된다.

▲ CPU 구매 요건에 큰 비중을 차지하는 동작 속도 

때문에 인텔이나 AMD 등에서 출시하는 제품 모두 동일한 동작속도를 가진다 하더라도 동일한 성능을 내지 않는다. 이는 코어의 수나 캐시의 용량, 적용된 명령어 구조 등 외부 요인이 다양하게 개입하고 있어서다. CPU를 선택할 때, 속도도 중요하지만, 제품군을 신중히 선택해야 하는 이유이기도 하다.

코어와 쓰레드?

CPU에서 코어(Core)와 쓰레드(Thread)를 이야기한다. 인텔이나 AMD 모두 코어의 수와 쓰레드 수가 일치하지만, 일부 인텔 프로세서 중에서는 코어의 수보다 2배 많은 쓰레드 처리가 가능하다고 표기한 것도 있다. 코어와 쓰레드는 어떤 관계일까?

먼저 쓰레드가 무엇인지 알아보자. 기본적으로 쓰레드는 특정 프로그램(애플리케이션) 내에서 실행되는 흐름 단위다. 동시에 CPU 내부에서 실제 업무를 수행하는 작은 단위이기도 하다. 1개의 프로그램(프로세스)은 1개의 쓰레드 또는 그 이상을 가질 수 있다. CPU의 쓰레드는 1개의 프로그램 명령어 흐름을 처리할 수 있다 볼 수도 있다.

 ▲ 6세대 코어 프로세서의 구조. 붉은색 사각형이 코어. 쓰레드는 코어가 처리할 명령어의 흐름을 의미한다.

코어는 연산을 위한 부품의 집합체로 이해하는 것이 빠를 듯하다. CPU는 메모리에 저장된 명령어를 불러(Fetch)와서 해독(Decode)하고 실행(Execute)한 다음 결과물을 보여주거나 그렇지 않으면 메모리에 저장(Memory)하거나 레지스터에 재입력(Write Back))하는 과정을 반복한다. 이 작업이 가능한 회로를 코어라고 한다. 이것이 한 개면 싱글코어, 두 개면 듀얼코어 등으로 부르는 것이다. 다수의 코어를 품은 프로세서를 멀티코어(Multi-Core) 프로세서라 부른다.

1개의 CPU(코어)는 1개의 쓰레드 처리가 기본이기 때문에 이 수가 많을수록 유리하다. 성능이 무조건 2배일 수 없지만 싱글코어보다 듀얼코어가 듀얼코어보다 쿼드코어의 효율이 우위에 있다. 물론 이 구조를 잘 다루려면 애플리케이션 설계 단계에서 여러 쓰레드를 활용하기 위한 준비가 되어야 한다.

▲ Windows 리소스 모니터 화면. 우측 그래프를 보면 CPU 0부터 7까지 존재한다. 이들은 각각 운영체제나 애플리케이션이 요청하는 쓰레드를 처리하고 있는 셈이다. 게다가 쿼드코어 프로세서지만 가상의 쓰레드 처리 기능을 갖춰 마치 8 코어 프로세서처럼 일한다.

코어가 1개의 쓰레드 처리 작업을 거치는 것은 당연하지만, 아닌 것도 있다. 인텔의 하이퍼쓰레딩(Hyper-Threading)이 그것. 1개의 물리 코어에 2개의 쓰레드 처리가 가능하도록 만든 기술이다. 역시 2배의 효과는 아니지만, 효율 향상에는 도움을 준다.

요즘은 CPU 안에 그래픽 처리 기능도 품었다면서요?

그렇다. 인텔과 AMD 모두 프로세서 안에 그래픽 처리가 가능하도록 설계하고 있다. 인텔은 그래픽 가속 능력을 부각하지만, 그것이 CPU 이름에 반영되는 형태는 아니다. 반면, AMD는 FX 프로세서와 달리 CPU가 아닌 가속처리장치(APU)라는 이름으로 선보이고 있다.

▲ CPU에서도 그래픽 처리가 가능해져 일부 메인보드 후면에는 영상 출력 단자를 배치하고 있다.

인텔은 HD 그래픽스(Graphics)라는 이름의 내장 그래픽 프로세서를 탑재한다. 최상위 라인업인 익스트림 계열이 아니라면 일반 코어 프로세서에 모두 HD 그래픽스가 내장된다. 제품군에 따라 성능은 다르지만, 역할은 동일하다. 2010년 1세대 코어 i3 프로세서에 처음 탑재된 이후 성능을 꾸준히 올려 왔으며, 현재 6세대 코어 프로세서에서는 윈도 10의 DirectX 12 지원과 최대 3개 모니터 지원 등 다양한 기능을 제공한다.

AMD는 첫 가속처리장치 라노(Llano)에서 그래픽 프로세서를 품기 시작했다. 무엇보다 자사의 외장 그래픽 프로세서 브랜드인 라데온(RADEON)을 활용해 눈길을 끈 바 있다. 당시 3D 가속 성능으로만 놓고 봤을 때, 성능이 더 우위에 있다는 평을 받기도 했다. 현재도 출시되는 AMD APU에는 라데온 그래픽 프로세서가 적용되고 있다. 사양에 따라 다르지만, 일부 제품은 사양만 놓고 봤을 때, 보급형 라데온 그래픽카드와 비슷한 모습을 보여주기도 한다.

설계 전력(TDP)은 무엇인가요?

요즘 PC 제품을 선택할 때, 전력소모 또한 중요하게 보는 요소 중 하나가 되었다. 일정 전력소모 구간에 요금을 추가 부과하는 누진 구조이기 때문이다. 컴퓨터 한 대만 돌리는 환경이라면 문제없겠지만, 우리나라 가정 내에서는 결코 그럴 수 없기에 최소한의 전기요금을 내기 위한 노력을 기울인다. 노트북을 사용한다거나, 저전력 부품을 구매해 구성하는 등이 대표적인 예 아닐까?

그래서 반도체 제조사들도 최소한의 전력을 쓰면서 최대한의 효율을 내기 위한 노력을 기울이는 중이다. 그 지표가 바로 TDP다. 이를 기준으로 사람들은 전력 소모가 높은지 낮은지를 가늠할 수 있다. 하지만 이 TDP가 오롯이 전력소모를 뜻하지 않으니 주의해야 한다.

TDP는 Thermal Design Power, 즉 열 설계 전력을 의미한다. TDP가 50W라면 50W의 전력을 쓰는 게 아니라는 말씀. 일반적인 TDP는 해당 부품이 최대한의 100% 성능을 발휘하고 있는 상태에서 내는 열을 해소하는데 필요한 냉각 시스템의 최대 전력을 뜻한다. 그러니까, 50W TDP라면 부품의 최대 접합 온도를 초과하지 않은 상태에서 50W의 열을 방출한다는 말이다.

이 때문에 실제 부품은 제조사가 제시하는 TDP보다 적게 쓸 수도 또한 많이 쓸 수도 있다. 전력 소모는 크지만, 방열 구조가 잘 되어 있다면 열 설계 전력은 낮아질 가능성이 있다. 반대라면, 열 설계 전력은 높아질 수 있다. 이 TDP 기준 또한 제조사마다 다 다르니, 수치가 곧 전력 소모라 맹신하면 안 된다.

정품과 병행수입은 알겠지만 벌크? 이건 또 뭔가요?

우리나라에서 CPU는 인텔의 경우 공인대리점(인텍앤컴퍼니, 코잇, 피씨디렉트 등)에서, AMD도 대원CTS, 제이씨현시스템, 비아코 등 공인대리점을 통해 유통된다. 이들 제품은 CPU를 박스에 포장된 상태로 이들을 정품 패키지라 부른다. 정품 패키지에는 유통사 이름이 인쇄된 스티커가 붙어 있으며, 인텔은 바코드가 있는 디자인의 스티커가 붙어 있다.

병행수입은 동일한 박스 패키지지만 정품 스티커가 없는 형태다. 국내에서 A/S를 받으려면 정품 스티커가 붙어 있어야 한다. 병행수입은 해외를 거쳐 직접 A/S를 받을 수 있지만, 국내에서는 불가능하다. 해당 제품 유통사를 거쳐야만 가능하다는 점 참고하자.

벌크는 박스 없이 CPU만 덩그러니 유통되는 형태다. 정상적인 유통 방식은 아니다. 정품이기는 하지만 이 형태는 대규모 조립(브랜드 PC) 제품을 위한 것으로 A/S는 1년으로 제한된다. 가끔 정품 벌크라고 되어 있는 것이 존재하는데, 조금 저렴하다고 해서 덥석 구매하지 말고 한 번 고민할 필요가 있다. 불량이 적은 CPU라지만 혹시 모르지 않나. 참고로 정품 패키지의 A/S 보증 기간은 3년이다.

내가 찾는 CPU도 알고 선택하면 즐겁다

중요하지만 많은 소비자가 큰 의미를 두지 않았을지도 모른다. 새 아키텍처가 적용되고, 작동속도가 어느 정도이며 얼마나 많은 코어를 품었는지 여부에만 관심을 가졌다면 이번 기회에 조금씩 알아보는 기회를 가져보는 것은 어떨까? 알아가는 만큼이나 CPU가 더 재미있고 신기하게 다가올지 모를 일이다. 잘 아는 사람이라도 어떤 부분은 무심결에 스쳐 지나갔을 수도 있다.

하나의 제품을 구매하는 행위에 의미를 두기 전에 내가 구매하려는 제품이 어떤 형태인지, 어떤 사양인지 파악하는 일은 중요하다. 지금까지 언급된 내용을 바탕으로 제품 구매에 조금이나마 참고가 되었으면 한다.

테크니컬라이터 강형석

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