코어2 듀오 프로세서가 폭발적인 성능을 쭉쭉 뽐냈던 핵심비결은 바로 넓어진 확장수행 덕이다. 펜티엄 듀얼코어 프로세서 또한 코어2 듀오가 써왔던 기술을 그대로 쓴다. 여기서 잠깐 CPU를 자동차 생산공장처럼 생각해 보자. 자동차 생산공장에서는 자동차 부품(데이터, Micro-Op) 3만여개를 컨베이어시스템(데이터처리통로, pipeline)에 얹고 돌려서 자동차를 차례차례 조립한다. 이때 작업은 컨베이어 3대를 쓰고 컨베이어 한 라인마다 46단계의 조립과정을 거친다. 이것이 앞선 펜티엄 CPU의 데이터처리 방식이다. 이 때 생산량을 늘이려면 컨베이어 이동속도(클럭주파수)를 빠르게 해서 원하는 목표치에 맞췄다. 하지만 컨베이어 이동속도를 빠르게 하는 것도 한계가 있다.

한계를 극복하는 좋은 방법이 없을까? 고심하던 공장장은 무릎을 탁 쳤다. 소매를 걷어붙이고 공장설계를 처음부터 새로 했다. 컨베이어(pipeline)를 3개에서 4개로 늘이고 컨베이어에서 조립하는 단계를 46번에서 14번으로 팍 줄였다. 덕택에 컨베이어 이동속도를 종전보다 크게 낮췄는데도 생산량은 오히려 뛰었다.

인텔은 생산성향상 노력을 여기서 끝내지 않았다. 앞선 방식에서는 부품을 하나하나 컨베이어에 그냥 얹었지만 새방식(core)에서는 짝을 이루는 부품을 컨베이어에 올릴 때부터 아예 반조립(Macro Ops Fusion)한다. 결과적으로 처리할 부품수도 크게 줄었다.

여기서 눈여겨 볼 중요한 사실이 하나 있다. 앞선 펜티엄 시리즈는 대부분 싱글 코어다. 코어2 듀오처럼 CPU회로를 2개나 갖춘 진정한 듀얼코어 CPU는 마치 자동차 생산공장을 2개나 갖춘 것이고 생산라?컨베이어는 한공장에 4개니까 2공장에 총 8개 컨베이어를 갖춘 셈이다. CPU 성능이 왜 폭발적인지는 이 대목만 봐도 고개가 절로 끄덕일 정도다.

이 제품이 놀라운 것은 성능 때문만은 아니다. 뛰어난 성능을 내면서 전력소비량은 오히려 꽉 비틀어 입을 쩍 벌어지게 했다. 정확하게는 전력소비량을 40~30%정도 줄어든 셈이다. 도대체 어떤 술수를 부려서 밥을 조금 먹고도 엄청난 괴력을 뽐내는 것일까? 그 비결은 인텔이 CPU회로 속에 담은 디지털 온도센서에 있다.

CPU 회로 속에 담긴 캐시메모리는 어떻게 효율이 좋아졌을까. 여기서 잠깐 예를 들어 이해를 쉽게 해보자. CPU를 통틀어 방/, 각 CPU 회로(core)를 마당쇠와 돌쇠/, 캐시메모리를 짚신 만드는 작업책상/이라고 치자. 그렇다면 인텔 듀얼코어 프로세서란 마당쇠와 돌쇠가 한 방에 앉아 새끼를 꼬고 짚신을 만드는 꼴이 된다. 이때 앞선 펜티엄 시리즈는 마당쇠와 돌쇠가 작업책상을 따로 갖춘 구조다. 마당쇠와 돌쇠가 서로 말도 없이 등지고 앉아 자기 일만 했다. 업무협력이 거의 없었다는 얘기다.

사실 성능향상은 어느 한 부분만 고친다고 해서 이뤄지지는 않는다. 곳곳에서 성능 향상을 노력해야 비로소 전체성능이 뛰는 것이다. 메모리도 빠질 수 없는 요소다. CPU 속에 담긴 캐시메모리든 시스템 메모리인 램이든 마찬가지다. 따라서 인텔은 굼벵이같던 메모리 작동구조를 성능개선의 중요한 요소로 보고 칼을 들이댔다. 메모리 속에서 데이터들을 꺼내고 저장하는 과정에서 뜸들이는 명령과 뜸들이지 않는 명령의 순서를 좋게 바꿨다. 인텔은 이 메모리 기술만 쳐도 전체성능이 15%정도 오른 것으로 보고 있다.

실제로는 어떻게 돌아가는 모습일까? 사실은 간단하다. 뜸들이고 시간이 더딘 명령(load)을 먼저 띄우고 빨리 움직이는 명령(save)을 나중에 수행하는 방법을 써서 지연시간을 크게 줄였다. 또 데이터를 최대한 빨리 넣고 빼기 쉬운 위치에 골라 담는다. 이 때 눈치 빠른 메모리 명확화(memory disambiguation) 기술과 알아서 척척 데이터를 갖다 바치는 프리펫처가 큰 도움이 된다.

코어2 듀오 프로세서가 괴력을 뽐내게 된 원동력을 꼽으라면 높아진 전송대역을 빼놓을 수 없다. 'Intel® Advanced Digital Media Boost'가 그것이다. 이 기술은 SSE(Streaming SIMD Extensions)명령을 빠르게 처리해서 소프트웨어 성능을 쫘악 끌어올린다. 큰 혜택을 보는 소프트웨어는 비디오, 이미지, 사진편집, 금융, 기술, 과학, 암호화 관련 프로그램이다. 펜티엄 듀얼코어 프로세서도 이와 같은 재주를 부린다.

코어 프로세서가 SSE명령을 어떻게 다루길래 소프트웨어 성능이 크게 뛰었는지 알아보자. 앞선 펜티엄에서는 128bit짜리 SSE/ SSE2/ SSE3 명령을 두번의 클럭주파수마다 64bit씩 나눠서 처리했다. 128bit를 처리하려면 두번 주파수가 뛰어야 한다는 얘기다. 인텔 코어2는 어드밴스드 디지털 미디어 부스트 기술을 부려서 128bit로 한번에 끝내게 한다. 클럭주파수당 처리하는 데이터량이 2배이상 뛰었기 때문에 그래픽, 비디오, 오디오와 같은 멀티미디어 환경과 SSE 명령들을 쓰는 소프트웨어가 탁월한 성능으로 돌아가게 된 것이다.

코어2 듀오가 진정한 듀얼코어 프로세서로 올라설 수 있었던 후원자는 65nm 제조공정 덕이다. 코어 듀오의 CPU 코어는 맨눈에 보이지 않을 정도인 10억분의 65미터 전선들이 얼기설기 막?구성이 돼 있다. 펜티엄 듀얼코어 프로세서 또한 미세한 65nm 공정의 회로 구성이 되어있다.

이 회로에는 인텔이 자랑하는 2세대 인장실리콘, 빠른 구리 상호연결 8층 레이어, 저유전체, 고성능 절전 트랜지스터로 이뤄진다. 이 중에서 가장 작고 성능이 좋은 35nm짜리 '데이터 출입구' 트랜지스터가 압권이다. 보통 펜티엄4 프로세서의 트랜지스터 출입구가 50nm이니까 얼마큼 좋게 했는지 알 수 있다. 빠르고 작은 트랜지스터는 프로세서 성능을 높이는 기본이라는 것을 여실히 보여준다.

 인텔 정품박스에 함께 든 CPU쿨러를 꼼꼼히 살펴보면 좋게 바뀐게 눈에 띈다. 이 중에서 냉각 팬 날개 모양이 눈길을 끈다. 앞선 쿨러는 비행기 프로펠러처럼 날개 사이가 벌어지고 폭이 작았다. 날개가 빠르게 회전하지만 시끄러운게 흠이다.

펜티엄 듀얼코어와 함께 짝을 이루는 쿨러는 날개를 좋게 고쳤다. 마치 오리발의 물갈퀴 같다. 우리가 흔히 보는 선풍기처럼 날개와 날개 사이가 좁고 폭이 넓다. 한번 돌아서 바람을 많이 일으키는 구조로 바꾼 것이다. 또 날개 폭을 넓게 해서 소음도 줄였다.

이뿐 아니라 펜티엄 듀얼코어의 CPU쿨러는 서멀 그리스도 아이디어 좋게 발라뒀다. 원래 서멀그리스는 많이 바를수록 오히려 좋지 않다. 서멀그리스는 CPU와 방열판 사이의 틈을 매꿔 열전달율을 좋게 하는게 주요 목적이기 때문이다. 따라서 서멀그리스를 너무 많이 발라두면 서멀그리스가 열 전달통로를 가로막는 꼴이 된다. 인텔은 이러한 약점을 간파했는지 서멀그리스를 지능적으로 얇게 발랐다. CPU 닿는 면에 서멀그리스를 띄엄띄엄 조금만 바른 것이다. 실제로 쿨러를 CPU위에 얹고 밀착하면 서멀그리스가 얇게 퍼진다.