AMD CPU의 기본전압.

이글의 원본출처는 (http://news.mydrivers.com/1/182/182419.htm)

번역출처는 (http://gigglehd.com/zbxe/5017763) 입니다.

AMD의 CPU가 45나노 시대로 들어서면서 많은 사용자들이 CPU의 기본 전압 문제를 발견하였습니다. 다른 사람돠 똑같은 모델명의 CPU를 샀는데 왜 내 CPU만 기본 전압이 높은 것일까요? 왜 내 CPU만 불안하게 전압이 자꾸 변하는 걸까요? 여기서는 그 문제에 대해 보도록 합시다.

 

 

1. 의문점

 

인터넷을 보면 전압이 추가된다는 질문글이 많은데 한번 봅시다.

 

먼저 아수스.

 

 

아수스 M3A78 메인보드, CPU는 7750 블랙에디션, CPU 전압이 1.25V인데 갑자기 1.4V로 올라갔다. 바이오스에서 전압을 내리는 설정은 없고 올리는 설정만 있다. 지금 온도는 매우 높아 아이들 상태에서 50도고 풀로드에서는 80, 90도까지 나오고 있다. 도대체 어떻게 하면 되겠냐. 어떤 프로그램도 CPU 전압을 낮출 수는 없었다. CPU는 오버클럭되지 않았고 메인보드의 전압 설정은 +50mV, +100mV, +150mV의 세가지 설정밖에 없었다.

 

이건 기가바이트.

 

 

기가바이트 790GP-DS4 메인보드를 쓰는데 전압이 너무 높게 들어간다. F3에서의 바이오스에서 본 온도는 39도이며 전압은 1.3V였지만 너무 불안정하여, F4로 업그레이드하니(F3과 F4라는건 펌웨어입니다) 전압이 1.38V가 되면서 온도도 16도가 상승하여 아이들에서 45도, 풀로드에서 52도가 됐다. 진짜 온도와 전압이 뭔지, 기가바이트가 전압 설정이 이상한건지 궁금하다. CPU는 페넘 II X3 720 블랙 에디션.

 

MSI도 있습니다.

 

 

MSI 785G-E65 메인보드에 425 CPU를 장착했는데 전압이 1.41V. 250MHz로 오버클럭해도 1.41V였다. 도대체 기본 전압이 잘못된건지 아니면 전압 표시에 문제가 있는지 모르겠다. 바이오스 펌웨어는 2.3.

 

여기서 먼저 '기본 전압'이라는게 뭔지 확실하게 알아야 되겠습니다. 사람들이 여기서 말하는 기본 전압의 대다수는 CPU-Z에서 보여주는 것인데, 이 전압은 사실 메인보드가 CPU에 공급하는 전압으로, Vcc 전압이라고 부릅니다.

 

엄격하게 말해서 CPU의 기본 전압은 VID 전압입니다. VID 전압은 Core Temp같은 프로그램에서 볼 수 있습니다.

 

 

2. CPU의 VID 전압

 

모든 CPU는 VID 핀이 있으며, 지금의 AMD CPU는 5개의 VID 핀이 있는데 각각 VID0, VID1, VID2, VID3, VID4라고 부릅니다. VID는 Voltage Identification를 줄인 것으로 '전압 식별'이라는 뜻입니다. 즉, AMD의 CPU는 5개의 핀을 사용하여 VID를 정의하는 것입니다.

 

 

이 5개의 핀을 사용하여 CPU의 기본 전압을 설정하는데, 그 조합은 32종이 나오게 됩니다.

 

 

표 중의 VID[4:0]은 CPU의 5가닥 전압 인식 핀에 그대로 대응됩니다. 1은 고전압이고 0은 저전압입니다. 예를 들어 01001은 1.325V가 되는 것이지요. 이 VID 전압이 바로 우리가 통상적으로 이야기하는 CPU 기본 전압이 되는 것이며, CPU가 풀로드 상태에서 안정적으로 작동하기 위해 필요한 전압입니다. 메인보드는 이 5개의 VID 핀을 통해 CPU의 기본 코어 전압을 인식하게 됩니다.

 

 

3. 메인보드 VID 식별 회로와 원리

 

 

CPU VID 식별과 CPU의 전원 공급에 대한 간단한 구성도입니다.

 

왼쪽 위에는 바이오스 전압과 +12V가 들어가서 PWM 컨트롤러와 Vcc 전압 관리에 들어갑니다. 이게 오른쪽의 CPU로 가면서 VID 컨트롤러에 들어가게 되겠고, 일부 Vcc는 되돌아 오기도 합니다. 왼쪽 아래에는 Vtt 전압 관리에서 +5V를 받아서 CPU에 Vtt_VID 등을 보냅니다.

 

메인보드에는 VTT 전압 공급 회로가 있습니다. 전원을 켜면 먼저 CPU에 VTT 전압을 공급하고, CPU의 VID 컨트롤러가 작동하게 하여 VID 신호를 만들어, CPU의 VCC 전압 공급 회로에 이 CPU가 필요로 하는 전압이 얼마인지를 알려줍니다. 그 다음 VCC 전원 공급 회로가 VID에 따라 CPU가 필요로 하는 VCC 전압을 만들어냅니다.

 

원래는 이렇게 간단하지만, VCC 전원 공급 회로가 어떻게 VID를 만들어 CPU가 필요로 하는 VCC 전압을 만들어 내는지 설명할려면 매우 긴 글이 필요한데 자세한 설명은 이만 생략한다(...뭐?).

 

 

4. AMD의 CPU 스펙표에 나타난 고정되지 않은 VID 전압

 

아래는 4종 CPU의 기본 전압 비교입니다.

 

 

초기의 싱글코어 애슬론(제일 첫번째)는 CPU 전압이 1.4V였습니다. 이것은 모든 ADA3000AIK4BX의 기본 코어 전압이 모두 1.4V라는 것입니다. AMD는 나중에 저전력의 수요를 맞이하여 CPU 코어 전압에서 기본 전압 외에도 대기 상태에 사용하는 저전압을 추가, CPU가 대기 상태에서 전력 사용량을 낮추도록 하였습니다. 예를 들어 위 표에 나온 두번째 CPU인 ADA5000IAA6CZ의 코어 전압은 1.20V와 1.25V의 두가지입니다. 그 뒤에는 3개의 전압이 등장했습니다. 세번째 CPU인 65나노 공정의 ADO5000IAA5DO입니다. 45나노 공정에서는 CPU의 전압이 단순하게 1개, 2개, 3개로 나뉘는게 아니라 특정한 범위 내에서 움직이게 되었는데, 위 표에 나온 AD5000ODJ22GI은 0.950-1.40V 사이에서 작동하며, CPU가 아이들 상태에서는 0.95V까지 전압이 줄어들게 됩니다.

 

45나노 공정의 애슬론 II와 페넘 II도 위와 마찬가지로, VID 전압을 일종의 범위로 설정하며, 어떤 제품은 아예 이게 비어있는 경우도 있습니다.

 

 

위 표에는 3종류의 CPU 스펙 데이터가 있습니다. 애슬론 II X3 425의 기본 전압은 비어 있으며, 페넘 II X4 810의 VID 전압은 0.875~1.425V이고, 페넘 II X6 1055T의 VID 전압은 1.25~1.40V입니다.

 

 

5. 4종의 CPU에서 VID를 측정

 

여기서는 4종류의 CPU를 실제로 보도록 합시다.

 

 

각각 애슬론 5000, 페넘 II 810, 애슬론 II 425.

 

 

6. 각기 다른 모델의 CPU는 VID도 다름

 

아래는 45나노 공정의 애슬론 II 425와 페넘 II 810의 VID입니다. 하나는 1.325이고 다른 하나는 1.300입니다.

 

 

애슬론 II 425와 페넘 II 810의 VID.

 

 

7. 같은 모델의 CPU에서도 VID가 다를 수도 있음

 

그럼 이번에는 애슬론 5000+의 VID를 봅시다. 

 

 

CPUID가 똑같은 45나노 공정의 애슬론 5000+인데 VID는 서로 다릅니다. 메인보드는 MSI 785GTM-E45, CPU 전압 설정은 오토, Core Temp에서 측정한 VID가 하나는 1.300V였고 다른 하나는 1.400V였습니다. 1.300V짜리 CPU를 가진 사람을 불만이 없겠지만 1.400V짜리 제품을 가진 사람은 불만이 많겠지요.

 

모든 CPU는 자신만의 VID를 가지고 있는데 이것은 45나노 공정에서 필연적인 결과입니다. 왜냐하면 집적도가 높아지면서 칩의 품질도 차이가 나기 때문입니다. 동일한 칩 웨이퍼에서 나온 CPU도 안정적으로 작동하는 전압이 모두 다릅니다. 따라서 CPU 제조사는 코어 전압을 일치시키는게 아니라 작동 범위를 설정하여, CPU의 기본 전압을 CPU의 VID를 통해 설정되도록 하였습니다.

 

메인보드는 VID를 통해 CPU가 필요한 전압을 알아내며, VID에 따라 CPU에 전압을 공급합니다.

 

 

8. 메인보드에 따라서 달라지는 CPU의 Vcc 전압

 

동일한 CPU는 어떤 메인보드에 장착해도 그 VID는 변하지 않습니다. 하지만 메인보드가 공급하는 CPU의 코어 전압은 달라질 수 있습니다.

 

애슬론 II 425를 4종의 메인보드에 장착하여 CPU 코어 전압과 VID를 비교해 봅시다.

 

 

애슬론 II 425의 785GM-E65 메인보드에서 Vcc와 VID의 편차.

 

Vcc가 VID보다 0.013V 낮습니다.

 

 

애슬론 II 425의 880GM-E41 메인보드에서 Vcc와 VID의 편차.  

 

Vcc가 VID보다 0.019V 높습니다.

 

 

애슬론 II 425의870A-G54 메인보드에서 Vcc와 VID의 편차.

 

Vcc가 VID보다 0.025V 낮습니다.

 

 

애슬론 II 425의 785GTM-E45 메인보드에서 Vcc와 VID의 편차.

 

Vcc가 VID보다 0.077V 낮습니다.

 

똑같은 CPU를 4 종류의 메인보드에 장착하자, 코어 전압이 저마다 다르게 나왔습니다. 오직 880GM-E41만 좀 높았는데 1% 정도 차이난 셈이었고, 나머지 3개는 낮게 나왔습니다. 이것은 메인보드가 전압을 추가하지 않는다는 이야기가 되겠지요.

 

4종 메인보드의 코어 전압은 각기 달랐는데, 이것은 내장 회로의 차이 때문입니다. 똑같은 PWM 전원 공급 칩에, 똑같은 바이오스 설정이어도 실제로 나오는 CPU 코어 전압은 차이가 날 수 있습니다.

 

 

9. Vcc 전압은 클럭과 상관이 없음

 

일부 사용자는 코어 전압과 CPU 클럭이 상관이 있다고 생각합니다(사용자가 더 높은 클럭을 내기 위해 전압을 올리는게 아니라, 클럭이 바뀌면 전압이 알아서 바뀐다는 소리). 하지만 그 두가지는 상관이 없는데, 아래는 CPU 클럭을 오버하기 전과 후의 코어 전압을 측정한 것입니다. 변화가 없음을 보실 수 있습니다.

 

 

메인보드 전압과 CPU의 클럭 비교입니다. 오버클럭을 한다고 해서 무조건 전압을 올리는게 아니라 오버클럭 이후에 불안정하다면 전압을 조금씩 올려야 겠지요.

 

 

10. 공급 전압과 CPU의 작업량은 상관이 있음

 

CPU 전원 공급 회로는 CPU의 작업량을 모니터링합니다. 특히 CPU의 부하가 갑자기 커져서 많은 전류의 공급이 필요해질때, 이를 만족하지 못하면 공급 전압이 빠르게 줄어들게 되고 이때 PWM이 적당히 공급 전압을 높여주게 됩니다. 또한 지금의 CPU는 모두 절전 기능이 있어 공급 전압이 작업량에 따라 달라지게 됩니다. 부하가 낮으면 전압도 낮아지고 부하가 높으면 전압도 높아집니다.

 

AMD의 절전 기술은 쿨 엔 콰이어트입니다. CPU가 자동으로 전압과 클럭을 조절하여, 부하가 낮을때 CPU의 전력 사용량을 줄여줍니다.

 

 

쿨엔 콰이어트를 켰을때 전압의 변화.

 

 

11. MSI의 AM3 소켓 메인보드에서 바이오스 전압 설정

 

1) VDD 전압

 

먼저 이 메인보드는 2종의 VDD 전압 설정 항목이 있습니다.

 

 

VDD 전압은 CPU 내의 CMOS 회로에 있는 필드 이펙트 트랜지스터의 전압입니다. 이것이 CPU의 VID 전압입니다. CPU VDD는 CPU의 VID 전압이며 CPU-NB VDD는 CPU 노스브릿지(실제로는 메모리 컨트롤러)의 VID 전압입니다.

 

AMD 45나노 CPU는 전원 공급을 분리하여 CPU의 코어 전원 공급과 노스브릿지(메모리 컨트롤러) 전원 공급으로 나눠, 서로 다른 전압을 공급하도록 하였습니다. 따라서 바이오스에 CPU 전압과 CPU-NB 전압이 있는 것입니다.

 

VDD 전압의 설정값은 구체적으로 CPU의 결정을 근거로 합니다. 이것은 CPU에 따라서 VDD 전압의 범위가 달라진다는 것을 의미합니다. 그 이유는 매우 간단한데, CPU의 VID가 다르기 때문입니다. 최대값은 CPU의 VID이고, VID보다 더 작게 설정할 수는 있지만 VID보다 더 큰 값을 설정할 수는 없습니다.

 

간단하게 말해서 이 2가지 항목은 CPU의 VID 전압을 새로 설정하며, 설정하는 값은 VID보다 작게 할 수는 있지만 VID보다 커질 수는 없습니다. Auto는 기본 VID 값입니다. 아래는 페넘 II 810이 770-C45 메인보드에서 설정할 수 있는 VDD 설정값입니다.

 

CPU의 VDD 최대값은 1.3000V이고 최소값은 1.1000V였습니다.

 

 

여기서 VID를 1.1500V로 설정하면 Core Temp에서 탐지하는 VID도 1.1500V가 됩니다.

 

 

VID를 낮추면 어떤 장점이 있을까요? VDD 전압은 CPU 내의 CMOS 회로의 필드 이펙트 트렌지스터의 전압이며, 곧 CMOS의 스위칭 전압이고, CPU의 I/O 신호 전압입니다. 이 전압이 줄어들면 CPU의 안정성이 상대적으로 나아지고 오버클럭도 잘 됩니다. CPU VDD를 적당히 낮추면 CPU가 오버클럭이 더 잘 되며, VDD가 낮으면 발열도 상대적으로 낮아집니다.

 

2) CPU Voltage (V) 전압

 

이것은 CPU의 Vcc 전압으로서, CPU에 공급되는 전압입니다. 오버클럭을 할 때는 적당히 Vcc 전압을 높이는 것이 오버클럭의 안정화에 유리합니다.

 

CPU Voltage의 설정 값은 메인보드와 바이오스 버전에 따라 다릅니다.

 

이 770-C45 메인보드의 CPU Voltage 값은 최고 2.043V이고 최저 0.960V입니다.

 

 

 

12. 특정 메인보드의 전압 설정

 

785GTM-E45와 880GM-E45는 상대적으로 특이한 메인보드인데, 바이오스 설정 항목이 적지만 정밀합니다.

 

먼저 785GTM-E45를 봅시다. 최대 전압은 1.708V이며 최소 전압은 1.138V입니다. 만약 CPU 전압이 너무 높다면 여기서 수동으로 낮춰주면 됩니다.

 

 

애슬론 II 810을 수동으로 1.27V로 설정합니다.

 

 

CPU-Z에서 측정한 전압은 1.224V로 설정값보다 0.046V가 낮습니다.

 

 

880GM-E41 메인보드의 전압 설정은7 785GTM-E45와 비슷하며, 최고 전압은 1.972V이고 최저 전압은 1.289V입니다.

 

 

애슬론 II 810을 수동으로 1.289V로 설정합니다.

 

CPU-Z에서 탐지한 전압은 1.280V로 설정값보다 0.009V가 줄었습니다.

 

 

 

13. 결론

 

1) VID는 CPU의 전압 태그이며, CPU의 CMOS 필드 이펙트 트랜지스터의 전압으로, CPU의 신호 전압이자 정적 전압입니다. 모든 CPU는 저마다의 VID를 가지고 있으며 그 값은 각기 다릅니다.

 

2) 메인보드가 CPU에 공급하는 전압은 Vcc이며, 이것은 CPU 코어에 공급되는 전압입니다.

 

3) 메인보드가 공급하는 Vcc 전압과 VID 전압은 편차가 있습니다. 이 차이는 +일수도 -일수도 있으며, 일반적으로 10% 이내입니다. 메인보드가 일부러 전압을 중간에서 더 주거나 하진 않습니다.

 

4) MSI의 일부 AM3 메인보드는 VDD를 통해 VID를 설정할때 그 값을 낮춰 오버클럭에 유리합니다.