[브레인박스] 인텔 코어X 시리즈와 라이젠 스레드리퍼 4채널 (쿼드채널) 메모리에 대한 고찰

우리가 흔히 이야기 하는 램(RAM)은 Random Access Memory의 약자로 SDRAM, DDR-RAM 그리고 DDR2, DDR3 마지막으로 DDR4 까지 컴퓨터에 사용되는 시스템 메모리는 조금씩 조금씩 느리지만 저전력 그리고 대역폭을 넓히면서 꾸준하게 성능이 향상되고 있다.  램은 프로세서와 직접적으로 연결하는 중요한 1차 저장장치로 컴퓨터 시스템은 메모리가 없다라면 작동조차 하지 않는다. 그 만큼 컴퓨터를 사용하는데 없어서는 안 될 중요한 구성품이라는 이야기이다.

 

▲ 기본적인 삼성 메모리를 시작으로 XMP, 그리고 RGB LED가 장착된 메모리 등 이제는 DDR4 메모리도 개성있는 제품을 선택하는 시대이다.

그리고 메모리는 싱글채널 즉 메모리 모듈이 하나만 설치해서 사용되는 표준을 넘어서 이제는 2개의 동일한 스펙을 지닌 메모리를 쌍으로 꼽아서 작동시키는 "듀얼 채널" 이 일반화가 된지 오래되었다. 오늘 브레인박스에서는 듀얼 채널을 넘어선 인텔과 AMD의 플랫폼의 성능을 간단하게 비교해 볼 수 있는 시간을 가지려 한다.  과연 어떤 프로세서가 사용하는 메모리 구조가 보다 소비자들에게 빠른 성능을 보여줄 것인지 확인해 볼 수 있도록 하자. 

인텔 쿼드 채널 메모리의 시작 

쿼드 채널 메모리의 역사를 이야기 하기 전에 하이엔드 칩셋인 인텔의 X58 칩셋에 대해서 간단하게 언급을 할 필요가 있을 듯 하다.   

그 전에 인텔이 프로세서에 대한 전성을 써내려가시 시작한 린필드 인텔 코어 i5 750 시리즈 부터 이야기가 되어야할 듯 하다.  인텔에서는 이 프로세서를 시작으로 프로세서 내부에 직접 메모리 컨트롤러를 넣어 기존에 칩셋을 한번 거쳐서 데이터를 전송해야하는 2개의 칩셋 구조를 하나로 만든다.   그리고 그 당시 2008년 하이엔드 프로세서를 담당했던 제품이 바로 코드명 "걸프타운" 코어 i7 900 시리즈 였다.  이 프로세서는 소켓 1366 (LGA 1366) 로 만들어졌으며 최고 상위 제품인 코어 i7 970, 980, 980X, 990X 는 모두 6코어와 12 스레드를 지닌 제품이었다.  그리고 프로세서의 소비전력은 130W의 TDP를 지녔다.  이 프로세서는 현재로써는 조금은 독특한 트리플 채널 메모리를 지원하였는데 메인보드에 총 6개의 램뱅크를 갖는 메인보드들이 많았다.  그리소 시스템 메모리는 DDR3 가 사용되었는데 이 때 부터 XMP 등을 지원하기 시작하면서 주력 DDR3 메모리가 DDR3-1066,1333 이었는데 메인보드 제조사들의 튜닝 등에 따라 그 이상의 속도를 낼 수 있는데 최대 DDR3-1800+ 까지도 가능했다.  물론 약간의 전압 상승을 필요로 했지만..  

이 X58 칩셋을 계기로 인텔은 일반적인 사용자들의 위한 칩셋과 하이엔드 유저들을 위한 칩셋을 사실상 구분하기 시작했는데 그것이 바로 일반 사용자들의 영역을 쿼드 코어와 듀얼 채널로 묶고 하이엔드는 6코어와 트리플 채널 메모리로 나누기 시작하였다.  사실 현재도 이런 물리적인 구조로 구분하는 것은 이어지고 있다고 봐도 무방할 듯 하다.  하지만 더 나아가 인텔-메인보드제조사-메모리 제조사들의 다양한 합작으로 방열판을 달고 있는 "게이밍 메모리"가 첫 선을 보이기도 했다.  사실 이 때 부터 인텔 주위의 2차 제조사들은 다양한 데이터베이스를 쌓으며 원청인 인텔 메인보드 보다 호환성 그리고 확정성이 뛰어난 제품들을 만들기 시작한다. 

2013년 인텔은 DDR3 메모리를 사용하여 쿼드 채널을 구성했던 코어 i7 3XXX, 4XXX 시리즈를 출시하면서 X79 라는 칩셋을 내어 놓으면서 본격적으로 인텔의 서버 및 워크스테이션 프로세서인 제온 프로세서의 DNA를 이어 받는다. 프로세서의 소켓 구조는 LGA 2011 이며 DDR3 메모리를 4개를 꼽는 쿼드 채널 시스템을 구성한다. 

그 당시 인텔의 코어 i7 시리즈 중 코어 i7 가장 높은 클럭과 코어를 가진 제품은 코어 i7 3930K 프로세서와 3960X 프로세서 였다.  이 프로세서는 6코어와 12스레드가 처리 가능한 프로세서로 130W의 TDP와 $555, $990 d의 가격으로 판매가 되었다.  그 당시 프로세서의 코드명은 샌디 브릿지-E (Enhance) 였다.   그리고 그 당시에는 오버클럭킹을 지원하지 않는 일반 모델 코어 i7 프로세서도 판매를 하였다.  

그리고 얼마 전까지 인텔에서는 초기 모델이었던 X79 칩셋에서 새로운 프로세서 지원 및 USB 3.0 등을 지원하는 X99 칩셋을 내어 놓는다.  이 칩셋을 내어놓으면서 인텔은 동일한 소켓의 형태를 띄이고 있지만 하위 호환이 되지 않은 LGA 2011 V3 란 규격으로 진화시킨다.  이 때부터 하이엔드 시장에서도 DDR4 메모리가 사용되며 최대 DDR4-2400 를 쿼드 채널로 사용할 수 있는 시대가 열리게 되었다. 

인텔 제온 스케일러블 프로세서 

올해 출시한 인텔의 서버용 제온 프로세서 라인업 중에서 최고 상위 제품인 "제온 플레티넘" 8180 프로세서는 무려 28 코어, 56 스레드를 지원하면서 38.5MB의 캐시 사이즈를 갖고 있다. 너무나도 많은 코어 숫자를 가지고 있는 탓에 프로세서의 동작 속도는 2.5GHz  터보 부스트시 3.8GHz 로 동작하며 고작 205W의 TDP 만을 갖고 있다. 이 프로세서의 시스템 메모리는 최대 768GB 까지 확장이 가능하며 메모리 채널은 무려 쿼드 채널을 넘어서 6 채널을 지원한다. 

정확하지는 않겠지만 AMD 라이젠 프로세서가 보다 진화를 하게 된다라면 아마도 인텔의 하이엔드 기술 들이 내거 일반 데스크톱 시장으로 내려오게 될 것인데 아마 코어의 숫자를 늘리는데 크게 문제가 없을 것이지만 아마도 2년 정도의 시간이 더 지나가게 된다라면 아마도 현재 쿼드 채널을 넘어선 6 채널을 지원하는 메모리 채널도 지원하게 되지 않을까 싶다.  아니면 현재 DDR4 보다 빠르고 넓은 대역폭을 지닌 DDR5 메모리로 넘어가는 것도 역시 높은 가능성을 가진 부분이기도 하다.

AMD의 라이젠 그리고 스레드 리퍼 

기존의 FX 프로세서와 APU 그리고 코드명 불도저, 비세라 등을 판매하고 있던 AMD에서는 "라이젠" 프로세서 시리즈를 출시하면서 인텔이 지금까지 출시해서 발전 시켰던 많은 부분을 한번에 반영하였다.  우선 기존의 DDR3 메모리에서 DDR4 로 넘기는 것은 기본으로 하고 있지만 라이젠 프로세서의 가장 큰 백미는 바로 멀티 코어 시장을 빠르게 앞당겼다라는 점은 부인할 수 없는 사실일 것이다.  그렇다 보니 초기 메모리 이슈, 특히나 XMP 지원 메모리들을 제대로 활용하지 못하고 있는 점이 큰 이슈로 작용했지만 이 부분도 어느 정도 시간이 흐르면서 조금씩 해결 국면을 맞이하고 있다.  그리고 무료 16코어 / 32 스레드를 지원하는 라이젠 스레드 리퍼 프로세서를 출시하면서 쿼드 채널 메모리를 본격적으로 지원하기 시작한다. 

AMD의 최상위 멀티 코어 프로세서인 스레드 리퍼는 조금은 특이한 구조의 프로세서 패키지를 갖고 있는데 그것은 바로 MCM, 즉 여러 개의 라이젠7 코어를 하나의 패키지에 넣는 방식이다. 실제 스레드 리퍼 프로세서는 총 4개의 라이젠 프로세서 코어로 패키징이 되고 있는데 이 중에서 사용하는 코어는 총 2개이다.  즉 2개의 라이젠7 8코어 / 16 스레드 지원를 하나로 사용하는 프로세서라는 점이다. 이와 같은 구조는 인텔의 원칩 방식과 가장 크게 보면 원가적인 부분에서 큰 장점을 갖는다.   별도의 멀티코어 프로세서를 하나의 패키지로 디자인을 해왔던 인텔과 하나의 모듈화된 라이젠 프로세서르를 여러 개로 붙이는 AMD와는 확연한 차이를 보인다라는 점이다. 

이런 구조를 통하다 보니 약간의 패널티가 생기게 되는데 그것은 바로 메모리를 엑세스 할 때 발생할 수 있는 시간 지연 부분이다.  AMD에서는 이를 극복하기 위해 "게임모드", "크리에이터 모드" 이렇게 2가지 모드를 라이젠 마스터 라는 소프트웨어로 지원한다.  크리에이터 모드는 2개의 8코어 / 16스레드 라이젠7 코어는 마치 하나의 물리적인 코어로 인식해 장착되어 있는 메모리는 제어한다.  그렇다 보니 다른 프로세서 코어에서 다른 메모리 컨트롤러에 있는 데이터에 접근할 때 어쩔 수 없이 느려질 수 밖에 없다.  라이젠 마스터 소프트웨어를 설치하지 않았다라면 스레드 리퍼는 기본적으로 크리에이터 모드로 작동한다.

코어의 숫자는 많지나 현재 인텔의 코어X 시리즈는 링 아키텍쳐를 통해 각기 프로세서 그리고 메모리에 있는 데이터를 공유하는데 조금이라도 지연 시간을 줄이기 위해 노력하고 있는데 이 부분은 물리적으로 극복하기는 힘들듯 하다. 

간단한 테스트를 통한 각기 다른 프로세서 플랫폼에서의 성능

오늘 기사에서는 각기 다른 인텔 및 AMD 멀티 코어 프로세서와 동일한 메인보드 제조사의 X299, 그리고 X399 메인보드를 사용하여 테스트가 진행되었다. 기타 사용된 운영체제 환경 및 기타 주변기기들은 아래와 같다. 

벤치마크 테스트 셋업

프로세서 :인텔 코어 i9 7900  

프로세서 : AMD 라이젠 스레드리퍼 1950X
그래픽카드 : GeForce GTX 1080 

메모리 제이씨현 V-Color DDR4-2400 8G CL17 X 4

SSD: 커세어 MP500 256MB
메인보드 : 기가바이트 X299 게이밍9, X399 게이밍7

운영체제 : 윈도우10 PRO 64bit 

▲ 라이젠 메모리의 트리플 채널과 쿼드 채널의 설정 값 

▲ 인텔 코어X 메모리의 트리플 채널과 쿼드 채널의 설정 값 

테스트를 진행하면서 프로세서 코어에서 디바이더의 차이로 실제 1200MHz (DDR4-2400) 으로 작동을 하지만 최종 클럭이 미세하게 차이가 있으며 NB Frequency 속도도 차이가 있었다.  이 부분도 아마 약간 이지만 성능 차이를 낼 것으로 예상된다.

Sandra2016 메모리 대역폭 

우선 인텔 코어X 프로세서인 코어 i9 7900X 프로세서의 싱글, 듀얼, 트리플, 쿼드 채널의 성능 결과를 확인해보도록 하자.  

인텔 코어 i9 쿼드 채널 메모리 컨트롤러는 보는 것과 같인 싱글 일 때 상당히 낮은 수치를 보이고 있다가 듀얼 채널 일 때 약 2배 이상의 성능 향상을 보였으며 트리플 채널 일 때는 거진 성능 차이가 없는 수치를 보였다. 그리고 쿼드 채널 일 때 비로써 완전한 메모리 대역폭을 보여준다.  최대 측정 가능한 수치는 약 47 GB/s 였다.  

두번째로 라이젠 스레드리퍼 프로세서를 통해 싱글, 듀얼, 트리플 마지막으로 쿼드 채널 일 때 메모리의 대역폭 차이를 살펴봤다.  스레드 리퍼 플랫폼에서는 인텔 코어X 시리즈와는 달리 듀얼 채널과 트리플 채널 일 때 약간의 성능 차이를 보이고 있었다.  그리고 쿼드 채널일 때 최고의 성능을 보였는데 약 51 GB/s 정도의 대역폭을 보여주었다.   이 테스트 상으로 봤을 때는 인텔 쿼드 채널 메모리 보다 스레드리퍼 쿼드 채널이 빠른 성능 결과를 보여주었다. 

3DMARK

두번째 테스트로는 3DMARK의 전체 스코어 및 프로세서 / 그래픽 스코어를 각 채널 당 스코어를 확인해 봤다.  앞서 봤던 산드라의 메모리 대역폭 테스트에서 볼 수 있는 방정식, 즉 인텔 코어X 프로세서에서는 듀얼 코어 및 트리플 채널에서 성능 향상이 크지 않았지만 AMD에서는 듀얼 채널 일 때는 트리플 채널일 때 성능 향상이 있다라는 점이다.  일단 이런 결과를 보이는 이유는 AMD 스레드 리퍼 프로세서는 2개의 물리적인 라이젠7 프로세서 코어가 있는 탓에 듀얼 채널로 메모리를 사용할 경우 프로세서의 성능 하락이 있으며 트리플 메모리를 인스톨 했을 때 드디어 두번째 라이젠7 프로세서 코어가 비로서 성능을 내기 시작한다라는 점이다.  그렇다 보니 트리플 채널을 때 성능 향상이 생기는 이유로 이다. 

PCMARK10 

마지막 테스트로 PCMARK10 테스트를 통해 각기 2종간의 프로세서의 각기 메모리 채널 당 성능 차이를 살펴보도록 하자.  각기 채널당 프로세서의 성능은 스레드 리퍼의 경우는 인텔 프로세서에 비해 큰폭으로 상승이 되며 인텔의 경우는 그다지 큰 성능 향상폭을 보이고 있지 못하다.  이 부분은 앞서 설명을 했다 시피 듀얼 채널 에서 트리플 채널로 넘어가면서 하나의 코어에서 멀티 프로세서를 구현한 인텔 코어X 프로세서와 MCM 칩으로 구성된 스레드 리퍼의 물리적인 구성 차이로 인한 성능 향상 폭이라고 봐야할 듯 하다.

아직은 누구나 누릴 수 없는 하이엔드 그리고 쿼드 채널 메모리

간단한 테스트를 통해 쿼드 코어를 지원하는 각기 다른 플랫폼에 동일한 스펙과 용량을 지는 메모리를 설치해서 테스트를 해봤다.  이번 기사에 결론을 내리기 전에 일반적인 사용자들이 흔히 많이 물어보는 메모리에 대한 질문이 있다.  일반 데스크톱 사용자들 시야에서 꼭 2개의 메모리를 꼽아야 하나 그리고 2개의 메모리 보다라는 하나의 큰 용량 메모리를 하나를 꼽는 것이 좋느냐? 하는 질문 정도이다.  이 질문을 하는 분들에게 성능적인 부분에 대한 것을 논의하기 전에 왜 프로세서가 기본적으로 지원하는 하드웨어 스펙을 100% 활용하는 듀얼 채널 메모리를 쓰지 않는 것인가?  라는 질문 부터 드리고 싶다.  그 이유는 메모리 채널의 성능 차이를 없애는 SSD가 너무 많이 대중화가 되어 있기 때문에 만약 느린 하드디스크 기반의 스토리지를 사용한다라면 수치상으로 보이는 것 이외에 체감할 수 있는 성능 차이까지도 난다는 것을 이야기 드리고 싶다. 

결론 부터 이야기 하자면 이 두 개의 플랫폼은 당연히 4개의 동일한 스펙을 갖고 있는 DDR4 메모리를 꼽아야 사용하는 프로세서의 완전한 성능을 100% 끌어낼 수 있는 환경을 만들어 줄 수 있다라는 점이다.  이번 기사를 통해 하나의 칩으로 멀티 프로세서 스펙을 갖고 있는 인텔 코어X 시리즈와 2개의 라이젠7 프로세서로 구성하는 스레드 리퍼의 물리적인 차이에서 오는 메모리 채널 당 성능 차이는 존재하기 한다라는 점을 확인할 수 있었다. 

인텔과 AMD가 구사하는 10개 이상의 멀티 코어를 갖고 있는 프로세서 시장을 바라보는 전략은 완전히 다른 듯 하다.  8코어 / 16스레드를 갖고 있는 프로세서를 기본으로 하여 다중 코어를 보다 빠르게 만들어 낼 수 있는 AMD와 코어 숫자 마다 다른 프로세서 구조를 갖고 있는 인텔은 앞으로 보다 작아진 공정이 적용된 완전히 다른 아키텍쳐의 프로세서들이 출시가 되지 않으며 현재 이 구조로 당분간 끌고 가지 않을까 싶다.  인텔의 코어X 시리즈냐, AMD의 스레드 리퍼 프로세서이냐?  멀티 코어 시장에서 인텔 AMD는 완전히 다른 양상으로 소비자들에게 접근을 하기 때문에 이 부분에 대한 선택은 완전하게 멀티 코어 시스템을 구입하는 소비자들에게 선택을 받아야할 듯 하다.

오늘은 브레인박스에서 간단하게 지만 인텔과 AMD의 프로세서와 그에 따른 하이엔드 시스템 칩셋의 간단한 역사 그리고 더불어 현재 주력으로 판매하고 있는 하이엔드 시스템의 메모리 성능을 살펴봤다. 최근 들어서 DDR4 메모리 가격이 많이 상승이 되어 고용량 특히나 X299, X399 칩셋 사용자들에게는 큰 부담이 되고 있는 것이 사실이다.  제대로 된 시스템을 100% 활용 하기 위해서는 해당 프로세서가 지원하는 메모리 채널 그리고 메모리 속도 스펙을 꼭 최소한 맞추어서 사용하는 것이 구입한 프로세서의 성능을 100% 끌어내기 위한 최고의 선택이라는 점을 감안해야할 것이다. 그리고 아직 XMP 메모리 지원 부분은 인텔의 기존 하이엔드 칩셋 및 프로세서를 출시하면서 쌓아 왔던 방대한 데이터 베이스를 통해 높은 호환성을 갖고 있다는 것도 아직까지 인텔 플랫폼이 유리해 보인다.  기존의 X99 칩셋과 XMP 메모리를 사용하고 있는 분들이라면 X299 칩셋 메인보드를 구입하더라도 사용하고 있던 고 클럭의 메모리를 대부분 그대로 사용할 수 있을 것이다. 

 

 

 

 

 

 

 

출처 : 브레인박스

작성 : 문태환기자

원문 : https://www.brainbox.co.kr/bbs/board.php?bo_table=review&wr_id=6254&page=2