폴락의 법칙 (Pollack's Rule)

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답안.

Ⅰ. 개요

폴락의 법칙(Pollack's Rule)이란 프로세서의 성능이 트랜지스터 수의 제곱근에 비례한다는 경험적 법칙이다. 즉, 트랜지스터를 2배 투입해도 단일 코어 성능은 약 1.4배(√2)만 향상된다. 이는 멀티코어 설계의 이론적 근거이자 무어의 법칙 이후 반도체 설계 패러다임 전환의 핵심 논리이다.

Ⅱ. 수식과 의미

Performance ∝ √(Transistor Count)

트랜지스터 2배 → 성능 √2 ≈ 1.41배 (단일 코어)
        vs
트랜지스터 2배 → 코어 2개 → 성능 2배 (이상적 병렬)

┌────────────────────────────────────────┐
│ 트랜지스터 투입 대비 성능 비교          │
│                                        │
│ 단일코어 강화:  ▓▓▓▓▓▓▓ (1.41배)       │
│ 듀얼코어 전환:  ▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓ (2.00배)   │
│                                        │
│ → 같은 면적이면 코어 수 증가가 유리     │
└────────────────────────────────────────┘

Ⅲ. 멀티코어 설계 논거

폴락의 법칙에 의해 단일 코어 성능 향상은 수확 체감(Diminishing Returns)에 빠지므로, 동일 다이 면적에서 코어 수를 늘리는 것이 총 처리량(Throughput) 관점에서 유리하다. 이것이 2000년대 이후 Intel, AMD, ARM이 멀티코어로 전환한 핵심 이유이다.

Ⅳ. 이종 코어 전략

빅.LITTLE(ARM), P-core/E-core(Intel Alder Lake+) 등 이종 코어 구조는 폴락의 법칙을 응용한 것이다. 고성능 작업에는 큰 코어(높은 IPC), 백그라운드 작업에는 작은 코어(높은 전력효율)를 할당하여 전체 시스템의 성능/와트를 극대화한다.

Ⅴ. 시험 포인트

① 공식과 √ 관계를 정확히 서술 ② 멀티코어 전환의 필연성 논증 ③ 이종코어(빅.LITTLE)와 연결 ④ 암달의 법칙과의 관계(직렬 구간은 큰 코어가 처리)

관련: 암달의 법칙(07번) · 병렬/멀티코어(05번) · 칩렛(36번) · NPU(37번)