인텔 저전력 CPU의 원리(?)가 궁금합니다.

봉래   
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아예 처음부터 저전력으로 개발된 제품들(아톰 시리즈 같은거)을 이야기하는건 아니고.. 얼마전 지인에게 저전력 CPU를 무분하다가 이런 질문을 들었습니다.


"이거 저전력이라서 좋아요 형."

- "근데 저전력이 성능이 더 낮은거지?

"그럴걸요."

- "그럼 일반 CPU에 속도 제한 걸면 저전력 되는거 아닌가."

"어..? 글쎄 그러려나.. 뭔가 다르긴 할건데요."


그런데 저도 막상 뭔가 다를거라고 말하면서도 잠깐 저 형님의 말이 맞을 수도 있지 않겠나 싶었습니다. 상당수 저전력 CPU들이 동일 세대의 일반 CPU에 비해 좀 더 저성능인건 사실이고, 또 같은 세대면 아키텍쳐나 생산공정이나 별 차이가 없으니 소비전력을 낮추려면 성능이 낮춰지는 수 밖에 없지 않나 했거든요.


근데 나중에 저도 궁금해서 찾아보니 꼭 그런건 아닌 거 같은게, 이런 사례들이 있더군요. 비교대상인 아래 두 CPU는 모두 4코어 4스레드입니다.


i5-7400는 최대클럭이 3.3~3.5, TDP 65w

i5-7600T는 최대클럭이 3.5~3.7 TDP 35w


(전력소비를 직접 측정한 사례가 드무니 일단 TDP로 비교해보면) 저전력 제품인 i5-7600T이 발열은 더 낮은데 최대 부스트 클럭은 더 높고, 실제로 벤치마크에서도 i5-7400보다 더 높은 성능인 것으로 나옵니다.


그 외에 이런 사례도 있었는데요, E3-1285 v4와 E3-1285L v4는 둘 모두 부스트 클럭이 3.8로 동일함에도 전자의 TDP는 95w, 후자는 65w입니다. 이 두 CPU의 차이는 기본 클럭에서 저전력 제품이 0.1클럭(전자는 3.5, 후자는 3.4) 낮다는 것 밖에 없습니다. TDP가 원래 소비전력을 의미하는건 아니라지만 이 적은 차이가 30w나 차이를 일으키나 싶더군요. 재밌는건 실제 벤치마크 결과는 대부분 저전력 E3-1285L v4가 미세하게 더 높게 나온다는 겁니다.


아난드텍에서는 위 벤치 결과에 대해 모바일 CPU를 포함한 저전력 CPU를 생산할 때 더 좋은 원재료를 투입하기 때문으로 추측하던데, 저도 이게 맞는거 아닐까 생각이 듭니다. 같은 세대 제품군 사이에서 기술력에 큰 차이가 있을 거 같진 않고, 그렇다면 원재료의 차이가 있어야 더 저전력이면서 고성능을 뽑아내는 제품을 제조할 수 있지 않을까 했거든요.


하지만 여기선 다른 문제가 있는게, E3-1285 v4와 E3-1285L v4의 소비전력엔 별 차이가 없더군요. 아난드텍 리뷰를 보면 이게 왜 '저전력'의 이름을 달고 판매되는지 모를 정도로요.. 이쯤 되니 저전력 제품이 뭘 의미하는건지도 헷갈릴 정도입니다. 그냥 마케팅용으로 만든 말인가 싶기도 하고요. 그 동안 '저전력'이라면서 써오면서도 그게 뭔지 모르고 있다는 생각이 들더라고요.


이야기가 길었는데, 간단하게 질문만 요약하면.. 인텔이 말하는 저전력 제품이란 무엇이고 그 원리(?)는 어떤건지 여쭙고자 합니다.

짧은글 일수록 신중하게.
the촌놈 2020-04
일반버전도 전압 낮추고 클럭 낮추면 저전력 제품과 거의 비슷한 전력과 성능입니다. 그럼 답 나오는거겠쥬?
gmltj 2020-04
같은 조건에서 생산했는데 그 중에서 더 낮은 전압에서도 안정적으로 작동하는 것만 골라서 저전력으로 판다고 생각이 됩니다. 동작 전압을 0.1v 만 내려도 시피유의 전력 소비가 확 줄어듭니다.
isaiah 2020-04
신비로운 기술 같은건 없고.... 클럭 내린만큼 전력 소모가 적습니다..

 그런데 밴치 돌려보면 성능이 비슷하게 나오는데 TDP가 절반 밖에 안되는 저전력 CPU가 있죠...
 띠용?!?! 이게 어떻게 된 거냐?

 TDP는 배이스 클럭을 기준으로 결정 되는데.
 요런 친구들은 TDP 이상을 커버하는 좋은 쿨러를 달아주면 클럭이 그 배이스 클럭을 뚫고 올라가버립니다.
 TDP 기준이 되는 배이스 클럭과 최대 클럭이 따로 있는데 이 사이의 격차만 서로 다르고 데스크탑에서 엄청나게 큰 쿨러 달고 평범하게 사용하면 비슷비슷 하게 작동 해버리는거죠....

 TDP 이상을 열을 내면서요...
 살짝 사기같은 느낌이 들죠. 찍어보고 쓰지 않는 사람들은 성능은 비슷한데 전력소모는 절반이겠지? 돈값 하는구나... 하고 쓸 여지가 있으니까요..
행복하세 2020-04
tdp는 전력사용량이아니죠~
수퍼싸이언 2020-04
저저력을 위해 클럭외에 차이가 있는 부분도 있는 것 같습니다.
http://2cpu.co.kr/PDS/13215
캐시의 속도차이가 좀 있더군요..
마침 i3-4150 과 i3-4160이 목록에 있네요ㅎ
https://www.cpubenchmark.net/compare/Intel-Core-i3-4150-vs-Intel-Core-i3-4160T/2252vs2380
     
봉래 2020-04
이건 또 새롭네요. 다시 하나 배워갑니다.
이라달 2020-04
TDP는 정격클럭을 보장하는 발열과 관련된 수치입니다
여기서 정격클럭이라함은 베이스 클럭을 의미하는것이고
올코어나 단일 최고터보 부스트를 반영하지 않습니다
7600t가 터보 마진이 높아 보다 고성능을 낼수있지만
기본클럭은 2.8로 다운사이징 했기때문에 3.0인 7400보다 더욱 낮습니다
TDP라는 수치는 기본클럭상태에서 작동했을때 유효한것이고
터보클럭이라는 변수가 개입되는 순간 tdp만가지고 전력소모와 성능을 비교하는것은 괴리가 생기기 시작합니다
클럭을 땡긴만큼 전력은 비례해서 먹습니다 풀부하 상태라면 7600T가 전력을 더 먹게 되고 발열도 더 커질겁니다
이규섭 2020-04
그냥 전압 마진 낮게 잡히는놈 마킹해서 파는것 이상도 이하도 아닙니다.
오홍식 2020-04
IC의 소비 전력 = 각 트랜지스터의 충방전이 얼마나 있는가 x 트랜지스터 수라고 보시면 됩니다.
V=IR, Q=CV라는 공식으로 표현이 가능합니다.

논리 L,H 구분에 필요한 전압을 만들기 위해 필요한 전력이 Q=CV -> Q= 논리회로의 부하용량 C값 x 전압입니다. (1Q가 1초간 움직이면 1A입니다.)
그리고 이 전력의 소모는 경우는 논리 L/H가 서로 바뀌는 시점에 발생합니다.

결국,  논리회로의 전압(V)이 낮을수록(저전압), 논리회로의 부하 C가 작을수록 (미세공정), 논리가 바뀌는 경우가 적을수록 (저클럭)
그리고 그 논리 회로의 수가 적을수록(필수외 블록 제거. ex L1~3캐시, ALU, MMC) 전력은 적게 소모됩니다.
     
무아 2020-04
+1
     
봉래 2020-04
감사합니다. 역시 2CPU에는 고수분들이 많아요. 배우는게 많습니다.
매의눈 2021-05
구글 검색에서 왔어요. 인텔 사이트에도 설명이 있긴한데, 더 배우고 갑니다.


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