에스프레소 (마이크로프로세서)

에스프레소(Espresso)는 닌텐도의 Wii U 비디오 게임 콘솔에 사용된 32비트 중앙 처리 장치(CPU)의 코드네임이다. IBM이 설계했으며 45 nm 실리콘 온 인슐레이터 공정을 사용하여 생산되었다. 에스프레소 칩은 AMD의 GPU와 함께 르네사스가 제조한 MCM에 탑재되었다. 2011년 6월 E3 2011에서 공개되었고 2012년 11월에 출시되었다.

에스프레소

방열판이 없는 Wii U MCM의 그림. 오른쪽 아래의 작은 칩은 IBM이 만든 "Espresso" CPU이다. 다른 칩들은 AMD의 "Latte" GPU (중앙의 큰 칩)와 르네사스의 EEPROM 칩 (오른쪽 위의 작은 칩)이다.
생산	2012 ~ 2017년 1월 31일
판매사	닌텐도
설계 회사	IBM, 닌텐도 IRD, NTD
주요 제조사	IBM 마이크로일렉트로닉스, 르네사스
최대 CPU 클럭 속도	1.243 GHz
공정	45 nm
명령어 집합	파워PC 1.1
마이크로아키텍처	닌텐도에 의해 검증되지 않음
코어	3
L2 캐시	1× 2 MB, 2× 512 KB (온다이)
마지막 레벨 캐시	3
명령어	4
이전 모델	브로드웨이
후속 모델	에리스타
GPU	AMD 라데온 기반 "라테"
애플리케이션	임베디드 (Wii U)

설계

방열판이 있는 Wii U MCM의 그림. 표식에 따르면 닌텐도가 설계했으며, 구성 요소는 AMD, IBM 및 르네사스가 만들었다. 또한 2012년 26주차에 일본에서 조립되었다고 명시되어 있다.

방열판이 없는 Wii U MCM. 에스프레소는 왼쪽 상단의 검은색 직사각형이다.

IBM과 닌텐도는 에스프레소 프로세서가 단일 칩에 3개의 코어를 가진 파워PC 기반 마이크로프로세서로, 전력 소비를 줄이고 속도를 높이기 위해 설계되었다고 밝혔다. CPU와 그래픽 프로세서는 복잡성을 줄이고 칩 간 통신 속도를 높이며 전력 소비를 더욱 줄이고 비용 및 공간을 절약하기 위해 멀티칩 모듈(MCM)로 단일 기판에 배치되었다. 두 칩은 일본 르네사스에서 완전한 MCM으로 조립되었다.^[1] 에스프레소 자체는 IBM이 이스트피시킬에 있는 300mm 공장에서 45 nm SOI 기술^[2]과 임베디드 DRAM(eDRAM)을 캐시용으로 사용하여 제조되었다.

닌텐도에서 확인되지는 않았지만, 해커들의 해체 및 비공식 정보원들은 그 이후로 에스프레소에 대한 더 많은 정보를 공개했다. 예를 들어 이름,^[3] 크기^[4][5] 및 속도^[6][7] 등이다. 마이크로아키텍처는 이전 모델인 브로드웨이 및 게코와 상당히 유사해 보인다. 즉, 파워PC 750 기반이지만, 더 크고 빠른 캐시와 멀티프로세서 지원으로 향상되었다.

Wii U CPU가 IBM의 고급 POWER7 서버 프로세서에서 파생되었다는 소문은 사실이 아닌 것으로 밝혀졌다. 이는 시스템의 제조 및 소매 비용을 잠재적으로 증가시키고 더 큰 폼 팩터를 요구할 것이기 때문이다. 에스프레소는 eDRAM 및 일반적인 명령어 집합 유사성과 같은 일부 기술을 POWER7과 공유하지만, 이는 피상적인 유사성이다.^{[8][9][10][11][12]}

사양

• 비순차적 명령어 처리 파워PC 기반 코어
• 45 나노미터 공정 기술
• IBM 실리콘 온 인슐레이터 (SOI) 기술
• 브로드웨이 및 게코 프로세서와 하위 호환

다음 사양은 닌텐도나 IBM에 의해 공식적으로 확인되지 않았다. 이들은 해커 헥터 마르틴(별칭 marcan)에 의한 역공학을 통해 얻어졌다.^[13]

• 브로드웨이 기반 코어 아키텍처^[14]
• 1.243125 GHz의 세 코어
• MESI/MERSI 지원 대칭형 다중 처리^[15]
• 각 코어는 슈퍼스칼라 병렬화를 사용하여 클럭당 최대 4개의 명령어를 출력할 수 있다.
• 32비트 정수 단위
• 64비트 부동소수점 (또는 2× 32비트 SIMD, 종종 "paired singles"라는 명칭으로 발견됨)
• 특이한 구성의 총 3 MB 레벨 2 캐시^[16]
  • 코어 0: 512 KB, 코어 1: 2 MB, 코어 2: 512 KB
• 4단계 파이프라인^[17]
• 7단계 파이프라인 - FP^[17]
• 코어당 6개의 실행 장치 (총 18개 EU)^[17]
• 다이 크기: 4.74 mm × 5.85 mm = 27.73 mm²