인텔의 데스크탑 프로세서 제품 중에서 기존의 코어 익스트림(Extreme) 시리즈를 대체하는 코어-X 시리즈가 지난 가을 출시되었습니다. 새로운 코어-X 시리즈는 더 많은 코어 수를 가지는  i9 패밀리를 추가하며 더 강력한 성능을 제공할 것을 약속하고 있습니다. 이번에 이 제품들 중 i9-7960X 프로세서가 입고되어 간단하게 살펴볼 수 있는 기회를 가지게 되었습니다.

i9-7960X 프로세서는 인텔의 스카이레이크 아키텍처를 사용한 64비트 x86 프로세서로 14nm 공정(보다 정확히는 14nm+) 기반으로 만들어졌습니다. 2.8GHz 로 동작하는 16개의 코어와 22MB 의 LLC(Last-Level-Cache)를 가지고 있으며 4채널 DDR4 메모리를 지원하는 TDP 165W 의 프로세서입니다. 아래의 정리된 스펙 비교표에서 알 수 있듯이 코어-X 시리즈 중에서도 i9 패밀리는 일반적인 PC 사용자를 위한 제품이 아닙니다. 오히려 워크스테이션에 쓰일만한 사양과 가격을 가지고 있습니다.

하지만 인텔은 워크스테이션과 서버를 위한 제온(Xeon) 프로세서 라인업을 별도로 가지고 있고 최근에는 Xeon W 프로세서를 출시하였습니다. 코어-X 시리즈 프로세서와 매우 유사한 스펙을 가지고 있지만 두 개의 플랫폼은 별도로 분리되어 있어 일대일 비교가 어렵습니다.

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동일한 이름을 가진 이전 세대의 일반 소비자용 데스크탑 프로세서 코드명인 스카이레이크와 같은 것으로 혼동하기 쉽습니다. 하지만 스카이레이크 서버 제품과 동일한 아키텍처를 사용하고 있기에 이전 익스트림 에디션 세대의 근간인 코드명 브로드웰(Broadwell) 프로세서와도 다릅니다. 인텔의 '틱' & '톡' 전략을 그대로 따르고 있기 때문에 아키텍처의 변경이 이루어진만큼 굉장히 많은 부분에서 차이를 보입니다. 그 중에서도 주요한 변화는 Skylake Mesh 구조와 캐쉬 설계의 변경이라고 할 수 있겠습니다.

기존의 링버스 (Ring Bus) 방식을 버리고 메쉬(Mesh) 구조를 채택한 것은 역시나 늘어나는 코어 갯수에 따라 증가하는 내부 통신에 대한 레이턴시 증가 때문입니다. 코어의 갯수가 어느 정도까지 늘어나게 되자 또 하나의 링버스 단위가 생기게 되었고 다른 링버스에 위치한 코어 간의 통신에도 많은 사이클이 낭비되게 됩니다. 이 때문에 Mesh 구조를 채택하고 QPI 가 아닌 UPI(Ultra Path Interconnect) 를 사용하게 됩니다.

캐쉬 또한 마찬가지 입니다. MLC(Mid-Level Cache) 의 적중률을 높이기 위해 기존의 256KB 에서 1MB의 크기로 증가되었으며 공유 LLC 또한 Non-inclusive 타입으로 변경되며 코어당 크기는 1.375MB로 줄었습니다. 코어의 캐쉬 활용율을 최대로 높이면서도 애플리케이션에서 사용 가능한 총 캐쉬 크기는 이전과 동일하거나 보다 커졌습니다. 애플리케이션 입장에서는 보다 빠르고 높은 대역폭을 가지는 MLC 사용이 늘어나면서 성능도 향상됩니다.

마지막으로 언급해야될 특징은 단연코 AVX512 지원입니다. Intel Xeon Phi™ 프로세서에서 처음 제공되던 Intel Advanced Vector Extensions 512 (Intel AVX-512) 명령어셋뿐만 아니라 AVX512DQ, AVX512BW 및 AVX512VLX 까지 지원됩니다. 이로써 코어당 최대 2개의 512-bit FMA 연산을 한 사이클에 처리할 수 있게 되었고 HPC 와 다양한 미디어 처리, 연산 및 공학 분야의 개발자들에게 풍부한 명령어셋 지원 환경을 제공할 수 있게 되었습니다.

아직 성능 비교DB 에 업데이트 하지는 않았으나 하배 내부적으로 사용하는 데스크탑 PC 용 CPU 테스트 항목들을 위주로 하여 간단(?)하게 살펴보았습니다. 다만 플랫폼 특성상 쿨링은 써멀테이크 사의 수냉 쿨러인 RGB 360 프리미엄 에디션을 장착하여 진행하였습니다.

Futuremark 사의 벤치마트 툴부터 시작합니다. FireStrike 의 경우 Physics 스코어, TimeSpy 는 별도로 측정되는 CPU 스코어를 사용하였습니다. 아래 스코어에서 보실 수 있듯이 FireStrike 와 FireStrike Ultra 에서 Physics 스코어는 큰 차이를 보이지 않습니다. 커피레이크 Core I7-8700K 를 상당한 점수 차이로 앞서기는 하지만 16코어 프로세서임을 고려하면 크다고 생각되지 않는 수준입니다. 

Time Spy 와 Time Spy Extreme 은 차이가 제법 납니다. 현재 Futuremark 사의 벤치마크 툴 중에서 8코어 이상의 CPU 를 지원하도록 릴리즈된 테스트 툴은 Time Spy Extreme 가 유일합니다.  Ryzen 7 1800X 가 16 쓰레드, i7-8700K 가 12쓰레드를 지원하므로 최대 32 쓰레드를 지원하는 i9-7960X 의 스코어는 그나마 인정 가능한 수준이라고 볼 수 있겠습니다.

실제 Maxon 의 Cinema 4D 엔진과 Cinebench 와는 차이가 있지만 단편적인 렌더링 성능 테스트에는 무리가 없습니다. 커피레이크, 카비레이크 기반의 제품들과 비교해도 클럭을 고려하면 싱글 코어 성능도 상당합니다.

Sisoftware Sandra  2017 SP3 를 사용하여 '싱글쓰레드' 연산 성능을 측정하여 보았습니다. 싱글쓰레드 성능을 포기할 필요가 없다고 얘기하는 모 인텔의 개발자의 말처럼 싱글 쓰레드 정수 연산 성능은 역시나 발군입니다. 

오픈소스 트랜스코딩 소프트웨어인 Handbrake 를 사용한 테스트입니다. 1080p30 AVC(H.264) 소스 영상을 애플 아이패드용 720p30 MP4 영상으로 변환하는 테스트와 2160p60 영상을 H.265 (HEVC) MKV 720p30 영상으로 변환하는 방법으로 진행하였습니다. 위의 차트는 테스트 결과이며 아래는 i9-7960X 로 진행하는 동안 캡쳐한 '작업관리자' 화면입니다. Handbrake 의 경우 AVX2 와 FMA3 명령어를 사용합니다.

Blender 를 위한 테스트 소스인 BWM27 을 사용한 CPU 렌더링 테스트입니다. Blender 또한 오픈소스 소프트웨어이지만 Blender 그룹의 막강한 지원에 힘입어 새로운 빌드마다 최신 하드웨어를 지원하고 최적화하는 작업을 진행하고 있습니다. BWM27 테스트만으로 단정지을 수는 없겠으나 렌더링 작업에서는 만족스러운 성능을 보여줄 수 있다는 생각을 가지게 합니다.

재미있는 결과를 보여주는 PCMark10 벤치마크 결과입니다. Digital Content Creation 부분에서만 i7-8700K 를 조금 앞섰을뿐 Essential 과 Produtivity 부분에서는 가장 낮은 스코어를 보여주었습니다. 이것은 PCMark 10 의 엔진이 물리적인 8코어는 물론 논리코어 수가 16개를 넘을 경우 제대로된 테스트를 수행하지 못한다는 의구심을 가지게 합니다.

다음은 시스템 레벨에서의 전력 소모 측정 결과입니다.

인텔 프로세서의 TDP 기준은 Base Clock 을 기준으로 정해집니다. 즉, i9-7960X 의 경우 2.8GHz 에서의 TDP 값을 기준으로 165W 로 표기하고 있습니다. IDLE 값은 Windows 10 으로 부팅 후 아무런 애플리케이션을 실행하지 않은 상태에서 5분간 측정한 평균값이며, Handbrake load 값은 1080p30 영상의 변환시 측정된 시스템 레벨의 전력 소모량입니다. 앞서 Handbrake 테스트 시의 작업 관리자의 화면에서 알 수 있듯이 Handbrake load 시의 전력량이 Peak 수치는 아닙니다. 이점을 고려하면 성능 대비 전력 효율이 결코 높은 편이 아닙니다.

인텔의 Turbo Boost Max Technology 3.0 은 이전 세대인 브로드웰부터 지원된 기능입니다. 전압에 따른 클럭 상승이 가장 용이한 코어를 지정하여 싱글 혹은 듀얼 코어만을 사용하는 경우 Turbo Boost 에 지정된 클럭보다 높은 클럭을 제공하게 해준다는 것이지요.  i9-7960X 의 경우 TBMT 적용 시의 최대 클럭은 4.4GHz 입니다.  이 기능을 사용하려면 사용자는 BIOS 에서 활성화한 후, Intel Turbo Boost Max Technology 3.0 드라이버를 별도로 설치해주어야 합니다.

실제 TBMT 3.0 은 프로세서 클럭을 4.4GHz 까지 끌어올려줍니다. 단, 단일 코어의 클럭이 4.4GHz 까지 상승하게 되며 드라이버와 함께 설치되는 TBMT 애플리케이션을 사용하면 특정 애플리케이션을 지정하여 적용할 수도 있습니다. TBMT 드라이버를 설치해주는 것만으로도 클럭 상승에 의한 성능 향상을 누릴 수 있습니다.

지금까지의 몇몇 툴과 소프트웨어들을 통해 알아본 인텔 코어-X 시리즈 i9-7960X 에 대한 생각은 이 제품이 일반 PC 사용자를 위한 제품이 '확실히' 아니다 라는 것입니다. 앞서 보여드린 결과에서도 일반 데스크탑 CPU 를 테스트 하기 위한 툴로는 변별력을 갖춘 결과를 얻기 어렵습니다. 보다 전문적이고 특수한 상황, 위에서 살펴본 렌더링과 같은 예시와 같은 경우에 본연의 성능을 모두 발휘할 수 있는 제품임은 틀림없습니다.

다음 회에서 또 다른 i9 시리즈 제품과 함께 인텔 코어-X 시리즈 프로세서를 좀 더 살펴보도록 하겠습니다.

To be continued.....