eggry.lab : 라이젠 벤치 분석 - 약속은 지켰으나 갈 길은 멀다

어제 밤 라이젠 NDA가 풀리고 드디어 제대로된 리뷰들이 공개됐습니다. 이전에 이런저런 유출 벤치가 있었지만 사실확인도 힘들었고 일관성도 없었는데 공식 벤치들은 어느정도 일관성은 있습니다. 결론부터 말하자면 AMD가 강조한 개선사항들과 IPC/클럭/코어수, 그리고 인텔 대비 AMD가 여전히 뒤쳐지는 부분들을 고려할 때 충분히 예상 범위였다고 해야겠습니다. 멀티쓰레드 작업에는 훌륭한 가성비, 하드코어 게임용으로는 아직- 정도겠네요.

AMD에서 마지막으로 그럭저럭 쓸만하다고 여겨졌던 K10으로부터 긴 시간이 흘렀습니다. 듀얼코어 시장 초기의 선전 이후 인텔의 막강한 코어 아키텍쳐에 대항해 AMD는 멀티코어화가 방향이라고 생각했고, 비대칭 연산유닛 구성을 갖춘 불도저 아키텍쳐를 선보였습니다. 불행히도 불도저 아키텍쳐는 재앙으로 드러났고, 공정미세화에서의 뒤쳐짐도 도움이 안 되긴 마찬가지였습니다. AMD는 라이젠에서도 여전히 더 많은 코어의 철학을 이어가고 있습니다. 다만 인텔이나 AMD의 옛 아키텍쳐처럼 전통적인 구조로 돌아왔다는 게 차이겠죠.

또다른 큰 개선은 공정입니다. AMD의 바로 전 CPU인 엑스카베이터는 동시기 인텔보다 2세대 이상 공정에서 뒤쳐졌습니다. 그럼에도 떨어지는 IPC를 커버하려고 클럭을 높게 잡아야했고 그에 따라 전력소모와 발열은 더 악화됐죠. 라이젠의 제조를 맡는 GF는 오랜 투자와 삼성 등과의 협력 끝에 14nm 공정을 도입했고 이제야 적어도 표면적으로나마 인텔과 같은 세대라고 할 수 있게 됐습니다. 물론 공정의 nm의 실효치는 메이커마다 다르며, 삼성, GF, TSMC는 인텔보다 같은 수치 대비 더 떨어지므로 여전히 인텔이 0.5~1세대 정도 앞서있다고 할 수 있지만 최소한 인텔 공장 바깥에서 손에 넣을 수 있는 가장 최신공정을 입수한 건 사실입니다.

아키텍쳐의 일신, 미세공정의 입수 등으로 AMD가 큰 실수를 저지르지 않는다면 라이젠은 적어도 PC CPU 시장에 AMD를 복귀시키는덴 성공할 겁니다. 불도저 이후 너무 뒤쳐진 탓에 AMD는 사실상 현실적인 선택지에선 논외였습니다. 물론 컴퓨팅 하드웨어는 IPC/클럭/코어수 이상의 것이며, 종합 패키징 면에서는 여전히 인텔에 뒤쳐지는 면이 많습니다. 그걸 커버하는 것이 AMD의 저가전략이고, 이는 불도저~엑스카베이터의 성능에선 아무리 싸도 설득력을 얻기 힘든 정도였지만 적어도 이제는 상황에 따라선 유효하다고 하겠습니다.

벤치 차트는 아난드텍, 아스 테크니카, 탐스 하드웨어에서 나왔으며 저는 해석 정도만 하였습니다.

벤치에 앞서, 라이젠의 전력, 오버클럭 관련을 잠깐 살펴봅니다. 수많은 용어와 브랜딩이 혼재되어 있기 때문에 이 부분에서 다소 혼란이 있는 듯 합니다. 일단 AMD는 모든 전력, 성능 관리체계를 통합하여 SenseMI라고 이름붙였습니다. 이 SenseMI에는 총 5가지 하위요소가 있습니다.

Pure Power: 기본적으로 전력소모 프로파일이나, 온도/전압/클럭을 종합적으로 분석해 능동적으로 대응합니다. 카리조에서 처음 등장했으며, 주된 역할은 풀로드가 아닌 상황에서 전력소모 절감입니다.
Precision Boost: 인텔의 터보부스트에 해당한다고 할 수 있습니다. 부하가 증가할 경우 일시적으로 클럭을 베이스 이상으로 올리는 것으로, 25Mhz 단위로 작동합니다.
XFR: XFR은 프리시전 부스트에 전력소모, 쿨링 성능 등을 고려한 적응형 추가 부스트를 제공합니다. 일반 라인업은 100Mhz까지, X는 200Mhz까지 됩니다.
Neural Net Prediction, Smart Prefetch: 분기예측이나 프리페치 개선인데, 퍼포먼스 효율 향상 정도로 앞의 세가지보다 의미는 적습니다.

XFR과 부스트의 관계에 대해 햇갈리곤 하는데, 프리시전 부스트는 기본 TDP와 쿨링 내에서의 보장된 부스트라고 보면 되고 XFR은 여건에 따라 추가 부스트를 주는 거라고 보면 됩니다. 다만 0.5Ghz 이상 향상되기도 하는 프리시전 부스트에 비해 발열, 쿨링에 따라 좌우되고 또 X 시리즈라도 200Mhz가 한계이기 때문에 효용성은 낮습니다. 진정 큰 향상을 원한다면 수동 오버클럭을 해야죠.

AMD가 약속한 라이젠의 개선사항. 엑스카베이터 대비 IPC 50% 가량 향상, 그 외 연산유닛, 캐시, 분기예측 등에서 개선되었습니다. 또한 공정미세화를 통한 전력소모 감소도. 약속들은 대체로 지켜졌다고 볼 수 있습니다.

라이젠과 인텔 라인업의 비교는 크게 2가지 기준으로 맞출 수 있습니다. 코어/스레드수 기준, 그리고 가격 기준. 코어/스레드 기준으로는 1800X의 8C/16T에 대응하는 게 i7-6900K입니다. 가격 기준으로는 1700(329달러)에 i7-7700K(350달러)입니다. 인텔의 두 i7은 6900K는 워크스테이션 타겟의 멀티코어 구성, 7700K는 일반 및 게임용의 고클럭 쿼드코어라는 점에서 용도 면에서도 대표적입니다.

라이젠의 IPC는 하스웰 정도로 측정되고, 그럼 스카이레이크는 라이젠보다 약 6% IPC가 좋습니다. 6900K는 브로드웰E는 IPC 자체는 브로드웰과 크게 다르지 않으므로, 3% 정도 우위입니다. 거기에 클럭과 스레드를 고려할 경우 이론상 전체 스루풋은

1800X vs 6900K: 베이스 클럭에서 1800X가 약 9% 유리, 부스트 클럭에서 5% 유리
1700 vs 7700K(풀쓰레드): 베이스 클럭에서 1700이 35% 유리, 부스트 클럭에서 1700이 50% 유리
1700 vs 7700K(4C/8T 리미트): 7700K가 48% 유리, 부스트 클럭에선 29% 유리

1800X와 6900K의 비교는 상당히 간단합니다. 코어수도 스레드도 똑같기 때문이죠. IPC 차이가 있긴 하지만 클럭 면에서 1800X가 더 높기 때문에 IPC 차이는 만회할 만 합니다. 물론 브로드웰E는 AMD에는 없는 추가 기능들과 확장성이 있습니다. 인텔은 여전히 부하를 더 효율적으로 처리하기 위한 기능들이 더 잘 작동하며, 결과적으로 성능을 조금 더 잘 활용합니다. 어쨌든 그런 점을 고려하더라도 1800X와 6900K는 CPU에 한한 한 사실상 동급성능이라고 할 수 있겠습니다.

브로드웰E의 또다른 강점은 쿼드채널 메모리입니다. 단순 CPU 로드만이 아니라 메모리 대역폭을 크게 요구하는 작업을 할 때 쿼드채널은 차이를 만들어내며, 라이젠 쿼드채널도 나올테지만 지금은 아닙니다. 확장성에선 PCI-E 레인 수는 16 vs 40으로 큰 차이가 납니다. 브로드웰E는 다양한 주변기기를 이용하는 확장형 워크스테이션에, 1800X는 기본 하드웨어 중심으로 가성비를 중시하는 시스템에서 유리하리라 볼 수 있습니다. 전반적으로 6900K는 워크스테이션급 다운 호화사양을 있는 반면 1800X는 그런 부분에선 일반용과 별반 다르지 않습니다.

1700과 7700K의 비교는 훨씬 까다롭습니다. 코어/스레드가 다르기 때문에 케이스 바이 케이스가 크게 작용하며, 특히 클럭차이 때문에 더 엎치락 뒤치락 합니다. 일단 라이젠이 8C/16T를 풀로 활용할 수 있는 조건이라면 낮은 클럭과 IPC에도 불구하고 더 나은 성능이 나올 것입니다. 하지만 4C/8T 이상 사용하지 않는 앱에서는 7700K가 IPC와 클럭빨로 압도하게 됩니다.

이는 게임성능에 특히 영향을 미치는데, 8T 이상 지원하는 게임들이 존재하지만 그 경우에도 클럭차이 때문에 비슷한 정도에 그칠 것입니다. 게다가 8T 이상 지원하는 게임 대부분이 실질적으로 6T 이상에서, 심지어는 4T에서부터 선형적인 성능향상을 보이지 못 하는 편입니다. 4T 이상의 CPU가 워낙 적기 때문에 엔진이 동등하게 1/n 하지 않고 약간의 백그라운드 요소들만 분산한다든가 여러가지 이유가 있습니다. 또 싱글스레드 단위의 분기예측이나 프리페치 뿐만 아니라 멀티스레드 단위에서도 인텔이 분산과 취합에서 더 효율적이란 점도 코어/스레드 격차를 좁히는데 조금이나마 도움을 줍니다.

아난드텍의 CPU 벤치 중 일부. 고클럭 쿼드코어 i7 시리즈가 6~8코어 제품군을 압도하는데서 싱글~듀얼스레드 응용임이 드러납니다.

멀티스레드가 잘 활용되는 렌더링 작업에서는 1700이 7700K 대비 30~70% 정도 뛰어난 모습을 보이는데, 멀티스레드 작업들이 그렇듯 작업 특성에 따라 편차가 큽니다. 1800X와 6900K는 엎치락 뒤치락 하는 정도인데 단순 코어성능빨이 중요할 땐 1800X가 우위, AVX 명령어셋이나 인텔의 더 높은 효율성이 발휘될 땐 6900K가 나은 식으로 큰 차이는 아닙니다. 애초에 가격차이가 워낙 크니 이정도 차이야...

시네벤치 싱글스레드. 클럭과 IPC가 가장 분명하게 드러나는 벤치입니다. 싱글스레드이니 만큼 고클럭에 IPC도 좋은 쿼드 카비레이크 제품군이 상위권을 독차지했습니다. 1800X와 6900K의 차이는 4% 가량으로, 추측한대로 오차범위 이내입니다. 1700은 i7-6700T(K 아님)과 동점을 기록했는데, 부스트 클럭이 3.7Ghz vs 3.6Ghz라는 점과 IPC 차이를 고려하면 정확성이 아주 높다고 하겠습니다. 단순 계산으론 인텔이 살짝 더 낮아야 하는데 동점인 건 인텔의 최적화 덕분이겠죠.

멀티스레드에서 1800X와 6900K의 차이는 약 10%입니다. 예상치보다 살짝 높은 게 의외기도 하지만 이건 연산특성에 따라 생길 수도 있는 일입니다. 1700과 7700K의 차이도 예상대로입니다. AMD가 프레젠테이션에서 시네벤치를 강조한 것도 가장 단순하고 라이젠의 강점이 잘 드러나기 때문이겠죠.

웹 벤치에선 다시 쿼드 카비레이크가 리드를 잡았습니다. 웹브라우저들의 멀티스레드화가 시원찮음을 알 수 있습니다.

압축해제, 암호화 관련으로는 라이젠과 6900K가 엎치락 뒤치락 하는 모습인데, 16T를 활용하지 못 하는 걸로 보이는 WinRAR를 제외하면 예상범위 내입니다.

동영상 인코딩 벤치. 인텔 옥타의 리드는 AVX 명령어셋의 존재 때문으로 보입니다. 3D나 동영상 작업에서는 어느정도 효과가 나타납니다. H265에서도 인텔 옥타와 라이젠의 우열은 비슷한 수준입니다만, 쿼드 카비레이크들이 올라온 이유는 잘 이해가 안 되네요.

긱벤치도 멀티스레드화가 잘 된, 이론에 가까운 벤치이지만 시네벤치보다 세분화되어있고 더 복잡하게 CPU를 타격합니다. 이에 따라 인텔의 강점들이 발휘될 여지도 더 있는 편이죠. 싱글스레드의 양상은 예상대로인데 멀티스레드에서는 6900K에 비해 좀 떨어집니다. 특히 메모리가 쳐지는 게 아쉽네요. 6900K야 쿼드채널이라 치더라도 7700K보다도 떨어지는 건 멀티스레드에서 메모리 효율이 인텔보다 떨어진다는 증거입니다.

툼레이더 DX11/DX12 벤치. 쿼드 카비레이크에 대한 열세야 예상했지만 클럭이 비슷하거나 더 떨어지는 인텔 옥타에 비해서도 밀립니다. 이는 단순 IPC/클럭/스레드로는 설명되기 어렵고, 부하의 일관성이 떨어지는 응용프로그램에서 AMD가 더 많은 병목과 지연이 발생한다는 의미로 보입니다.

멀티스레드 신나게 때리기로 유명한 애쉬즈 오브 싱귤레리티. GPU 벤치에서는 AMD가 DX12 버프 잘 받기로 유명한 게임인데, DX11에선 쳐지지만 DX12에선 인텔 옥타를 따라잡습니다. 그래도 클럭빨 생각하면 이것보단 쬐금 더 나아야 할 거 같은데 예측불가능하게 CPU 두들겨패는 특성이 AMD에겐 약점으로 작용하는 듯 싶습니다.

역시 DX12빨을 잘 받는 편인 히트맨인데, 히트맨이 DX12에서 얻는 주된 이득은 복잡한 맵과 군중 AI에 의한 CPU 로드입니다. 라이젠에겐 강점과 약점이 동시에 작동하는데 강점은 멀티코어를 활용할 수 있다는 거고, 약점은 군중 AI가 분기예측과 프리페치 의존도가 높다는 점이죠. 1800X가 6900K보다 제법 떨어지는 모습을 드러냈는데 거기에 기인한다고 해야겠습니다. 또한 7700K는 클럭빨을 이용해 코어수의 격차를 잘 따라잡고 있습니다. 10코어인 6950K가 6900K에 비해 이득이 거의 없는 점도 주목. 히트맨은 8T가 한계라는 거겠지요.

탐스 하드웨어에선 SMT를 끈 상태를 보여주기도 했는데, SMT가 인텔의 HT에 비해 잘 작동하지 못 한다는 정황도 이런저런 벤치에서 비쳐지고 있긴 하며 이 히트맨 차트에서도 끈 경우보다 떨어진 건 사실입니다. 실제 히트맨이 16T까지 활용하지 않는다 하더라도, 8T를 8개의 코어에 어떻게, 얼마나 분산하느냐도 SMT의 역할이며 영향을 미칩니다. 그 부분에서 비효율성이 발생하고 있는 것 같군요.

SMT 문제가 바이오스 업데이트로 해결될 문제일지는 약간 의문인데, 인텔 HT의 경우도 초기에 영 상태가 안 좋던 놈들은 결국 별로 개선되지 않았기 때문이죠; 하드웨어 차원인 스케쥴러의 문제일 것이라 일부 보드에서 아예 SMT를 제대로 켜지 못 하는 경우 빼고는 개선될 거 같지 않습니다. big.LITTLE에 피똥 산 퀄컴이라든가, 삼성도 처음엔 잘 안 돌아갔다든가, HT 처음 나올 때 하이퍼쓰레기 소리 들었던 거 생각해보면 이런 연산분배 기술들은 역시 첫술에 배부를 수 없는 기술인 듯 합니다.

탐스는 프레임 지연에 대한 측정도 했는데, 이 부분에서 재미있는 건 라이젠은 쿼드 카비레이크와는 비슷한 수준이지만 6900K보다는 떨어집니다. 사실 6900K는 인텔 내에서도 독보적인 지연률을 보여주고 있는데 이 부분에서도 인텔 익스트림 라인업이 단순히 코어수만 늘어난 게 아니라 자잘한 부분에서 효율향상이 이뤄졌다는 게 드러납니다. 헥사 이상의 워크스테이션 라인업에서 가장 중요한건 사실 IPC/클럭/코어수인데, 인텔은 이것 뿐만 아니라 성능을 실제로 최대한 발휘하기 위한 보조요소들에도 크게 신경썼다는 것이죠. 게임용이라고 보기는 어려운 제품군이지만 적어도 벤치마크에서는 그런 개선점을 볼 순 있습니다. 물론 실체감은 불가능에 가깝긴 합니다. 다만 게임이 아니라 생산성 연산이라도 이런 부분들이 차이를 만들어내는 경우는 분명 존재합니다.

라이젠이 전반적으로 코어의 연산성능 자체만 비견할 정도로 개선되었고 다른 부분에선 아직 부족한 면을 보이는데, 그래도 한가지 반가운 건 스토리지 쪽 I/O 성능은 인텔과 동급으로 보인다는 거군요. 스토리지나 USB 성능조차도 인텔보다 떨어지곤 했었기 때문에... 메모리 쪽만 좀 더 나아지면 좋겠는데 말이죠.

라이젠은 전반적으로 AMD가 약속한 대로, 그리고 이론 상으로 예상된 대로의 모습을 보여줍니다. 게임용으론 인텔 i7-7700K가 여전히 최선의 선택일 것입니다. 멀티스레드고 뭐고 이유가 어찌됐든 결국 당장 실제 게임에서는 라이젠에 비해 절대 뒤쳐지는 경우는 없습니다. 게임의 멀티스레드화는 점점 늘어날테지만, 차세대 콘솔이 나올 때까지 4C/8T에서 부족할 일은 없어보이며 그때 쯤에는 인텔도 i7 하위 라인업에 최소 6코어를 투입할 걸로 보이므로 30~50만에 게이밍 용도로는 여전히 인텔이 왕자입니다.

라이젠이 빛을 발하는 부분인 멀티스레드를 적극적으로 활용하는 생산성 앱들로, 인코딩/디코딩, 3D 렌더링, 컴파일 등이 여기에 해당하겠습니다. 개인용도라고는 보기 어려운 부분이지만, 어쨌든 코어 성능 하나만큼은 2배 더 비싼 6900K와 비등한 성능을 보여줍니다. 물론 6900K에는 더 나은 효율과 쿼드채널 메모리, PCI-E 레인 등이 있으며 하이엔드 워크스테이션에선 인텔의 강점이 여전할겁니다. 중간가격의 컨슈머 PC 만들 사양으로 간이 워크스테이션을 구축할 수 있다는 게 라이젠의 매력이겠죠.

물론 이런 용도는 꽤 제한적입니다. 기업들은 쉽사리 장비를 갈아치우지 않으며, 다음 교체주기 쯤이면 인텔도 가격하락 등의 무기로 대응할 듯 합니다. 또 기업은 플랫폼을 갈아타는데 보수적이기도 합니다. 프리랜서나 취미사용자들은 좀 더 유동적이기 때문에 수요를 기대할 만 합니다. 하지만 이런 수요는 상당히 니치하다는 것도 사실입니다.

전반적으로 현재의 옥타 라이젠이 AMD에 큰 이득을 가져다주거나 대히트할 거 같진 않습니다. 실제론 4C/6C 라인업들이 잘 나와줘야 할 것이고, 그 경우에도 클럭이 8C 라인업보다는 높아야 할 겁니다. 안그래도 인텔은 펜티엄에도 클럭을 꽤나 몰아붙이고 있어서 싱글스레드 성능이 정말 막강합니다. 게다가 이 수요층은 멀티스레드화가 덜 된 게임 위주이기 때문에 코어빨도 약화됩니다.

라이젠의 가장 큰 의의는 서문에서도 말했듯 AMD가 이제야 적어도 같은 시대의 물건이라고 해줄 만한 설계와 공정을 입수했다는 점일 겁니다. 용도와 케바케를 떠나서 적어도 이정도면 시장에는 돌아왔다고 할 수 있다는 것이죠. 라이젠의 약점들은 명백하기 때문에 다음 세대에서 집중적으로 개선되어 현행 인텔 정도가 되기는 어렵지 않을 걸로 보입니다. 하지만 그땐 인텔도 야금야금 앞서나가 있겠죠.

인텔은 기득권을 쥐고있기 때문에 약간의 가성비 열세는 관성으로 충분히 버틸 수 있습니다. 플랫폼을 갈아치운다는 것 자체가 수고이고 비용이라 큰 차이가 아니면 쉽게 넘어갈 수 없습니다. 그리고 인텔이 원래 너무 앞서있어서 가격인하 정도로도 무난하게 대응 가능합니다. 실제 비공식 가격인하 만으로도 대부분의 유저는 7700K 대신 라이젠을 택할 이유가 거의 없어질 정도니 말입니다. 시장에 복귀하는 것과 시장에서 자리를 잡는 건 다른 문제이며, AMD에겐 아직도 쉽지 않은 앞날이 기다리고 있습니다.