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보드나라

인텔과 완전 경쟁 가능? 3세대 AMD 라이젠 7 3700X와 라이젠 9 3900X

AMD 50주년 드디어 인텔과 CPU 정면 대결 가능해지나

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라이젠이 출시되기 전만해도 개발중인 샘플의 성능 정보가 유출되면 팬을 자처하는 사람들 조차 '암레발'을 우려할 정도로 AMD 팬들의 우려가 컸지만, 실제 출시된 라이젠은 그러한 우려를 한 방에 날려버리며 AMD를 수렁에서 건져올렸다.

하지만 불도저 아키텍처 기반 FX 시리즈로 인한 침체기가 길어던 때문인듯 출시 초기에는 각종 크고 작은 호환성 이슈가 끊이지 않았고, 한숨 돌린 이후에는 메인스트림 사용자들의 주 용도인 게임 성능에 대한 지적은 피할 수 없었다.

그래서 AMD의 3세대 라이젠에 대한 주 관심이 12nm에서 7nm로 공정이 축소되면서 어디까지 코어가 확장될 것인가 하는 점과, 경쟁사와 비교해 게임 성능이 어느 수준에 달할 것인가 하는 점이다.

성능 극대화를 추구하는 사용자들은 4GHz 초반에 머물던 오버클럭 한계와 늘어지던 메모리 레이턴시가 얼마나 계선될지 오버클럭 관련 내용에 관심을 가졌을텐데, 1세대와 2세대로 신뢰를 회복한 AMD의 발표에 따르면 3세대 라이젠은 일반적인 게이머와 오버클러커들의 요구사항을 모두 만족시켜줄 것으로 기대를 모은 제품이다.

특히, 하이엔드 데스크탑(HEDT)를 위협하는 최대 16코어 모델을 메인스트림 제품으로 내는 패기를 보여주었는데, 비록 16코어 모델인 라이젠 9 3950X의 출시는 9월로 예정되어 있지만, 7월 7일 출시된 제품들도 최대 12코어를 지원해 두 손으로도 못 셀 지경이 되었다.

AMD 3세대 라이제은 여기에 예상치 못했던 PCIe 4.0 공식 지원까지 이뤄졌는데, 이번 기사에서는 바로 그 3세대 라이젠에 대한 내용을 다뤄보고자 한다.

AMD 3세대 라이젠 무엇이 바뀌었나?

AMD 3세대 라이젠은 1세대의 Zen, 2세대에 Zen+ 아키텍처와 달리 Zen2 아키텍처가 사용되었다. Zen2 아키텍처의 구체적인 개선 사항은 지난 기사를 통해 전해드렸으니, 이번 기사에서는 대략적인 핵심 내용만 정리한다.

AMD가 Zen2 아키텍처에서 강조한 점은 15% 향상된 IPC와 레이턴시 및 게임 성능을 위해 용량을 2배로 늘리고 새로운 명령 추가 및 알고리즘이 수정된 캐시 시스템(게임캐시), 2배 개선한 부동소수점 연산 성능, 약점으로 지적받았던 백터 처리(AVX2) 성능 및 고클럭 메모리 지원 향상, PCIe 4.0 및 인터커넥트 기술인 인피니티 패브릭도 손봤다.

놓치기 쉽지만 새롭게 도입한 TAGE(TAgged GEometric history length branch prediction) L2 분기 예측기를 통해 기존 퍼셉트론 L1 분기 예측과 함께 분기 예측 실수를 30% 개선해 예측 정확도를 97%에서 98%로 높였다.

분기 예측 정확도 증가폭은 1%에 불과하다고 볼 수 있지만, 분기 예측 실패시 그에 따라 진행된 작업을 버퍼(캐시)에서 비우고 다시 새로운 조건에 맞게 작업을 실행해야 하므로 그만큼 성능 낭비가 발생한다.

병렬화 구조를 감안하면 단순 예측 실패의 파급력은 해당 명령어 하나로 인한 결과에 그치지 않기에, 분기에측 정확도 1% 증가는 그 이상의 IPC 증가 효과를 기대할 수 있다.

1세대와 2세대 라이젠에서는 메모리 클럭과 인피니티 패브릭 클럭은 1:1로 동기화 되어 동작했지만, 공식 지원 메모리 클럭이 3200MHz로 높아지고, 메모리 컨트롤러 개선을 통해 오버클럭도 쉬워지면서 1:1 동기화를 유지하면 안정성 유지가 어려워질 수 있다.

이에 따라 3세대 라이젠은 DRAM 클럭이 3600MHz를 초과할 경우 강제로 인피니티 패브릭 클럭과 메모리 컨트롤러 클럭을 강제 조정하도록 설계되었다. 예를 들어 메모리 유효 클럭이 3200MHz이라면 인피니티 패브릭 클럭과 메모리 컨트롤러는 실제 메모리 클럭인 1600MHz로 동작한다.

하지만 메모리 유효 클럭이 3600MHz를 넘어가면 인피니티 패브릭 클럭은 1800MHz로 고정되고, 메모리 컨트롤러 클럭은 실제 클럭의 절반으로 동작한다. 시스템 메모리의 유효 클럭이 4400MHz일 경우 인피니티 패브릭 클럭은 1800MHz, 메모리 컨트롤러 클럭은 실직 클럭인 2200MHz의 절반은 1100MHz으로 동작하는 것이다.

한편, 메모리 컨트롤러가 2:1 모드로 진입할 경우 메모리 레이턴시는 약 9ns 증가하지만 고클럭 메모리를 사용하거나 CPU 오버클럭, 또는 메모리 타이밍 조절을 통해 대응할수 있다.

AMD는 7월 7일 3세대 라이젠 출시를 통해 경쟁사인 인텔의 코어 i3-9100부터 코어 i9-9900K까지 대응하고 있으며, 이번 기사는 인텔의 코어 i7-9700K에 대응하는 라이젠 7 3700X와 코어 i9-9900K에 대응하며, 메인스트림 데스크탑 최초의 12코어 게이밍 CPU인 라이젠 9 3900X에 대해 알아본다.

이번 기사에서 다룰 3세대 라이젠과 그에 대응하는 전 세대 모델의 스펙을 정리했다.

이를 보면 제조 공정과 바뀐 칩렛 및 아키텍처 개선에 따른 캐시 구조의 변화, PCIe 4.0 지원을 포함한 I/O 업그레이드 상황을 파악할 수 있다. 특히 I/O 칩렛은 GF 12nm 공정을 이용하지만 7nm CPU 코어 덕에 12코어의 3900X와 16코어의 3950X 모델도 전세대 8코어 모델인 2700X의 TDP 105W를 유지할 수 있었다.

8코어 모델인 라이젠 7 3700X는 라이젠 7 2700X와 동일한 329달러의 가격이 책정되었으며, 12코어 모델인 라이젠 9 3900X는 1세대 라이젠 7 1800X와 동일한 499달러로 책정되어, 메인스트림 데스크탑 CPU 제품군 최초로 12코어를 탑재했음에도 메인스트림 제품군 가격을 유지, 데스크탑 메인스트림 CPU의 코어 한계를 다시 한 번 확장 시켰다.

9월에 등장할 16코어 메인스트림 CPU인 라이젠 9 3950X의 가격이 749달러로 책정되었지만, 그건 또 다른 이야기.

3세대 라이젠, 게임 성능도 정면 승부

테스트는 3세대 라이젠의 8코어 16스레드 모델 중 주력 모델이 될 것으로 예상되는 라이젠 7 3700X와 전세대의 대응 모델 2종, 경쟁사인 인텔의 코어 i7-9700K를 비교했으며, 추가로 메인스트림 CPU의 새로운 시대를 연 라이젠 9 3900X 결과를 추가했다.

테스트는 메인보드와 메모리를 제외한 모든 시스템 컴포넌트를 동일하게 설정했으나, 메모리 클럭은 기본적으로 각 플랫폼이 공식적으로 지원하는 최대 클럭으로 설정해 플랫폼 변화에 따른 특성을 비교할 수 있도록 했다.

추가로 일부 테스트는 현재 시장에서 판매 중인 JEDEC 표준 메모리 중 고클럭인 DDR4 2666MHz로 통일한 테스트를 추가해 각 세대별 CPU 성능의 변화도 비교했다.

기본적으로 쿨러가 번들되지 않는 인텔 코어 i7-9700K와의 비교를 위해 모든 테스트에서 커세어 하이드로 시리즈 H115i RGB 플래티넘을 사용했으며, 그래픽 카드는 디앤디컴서 국내 유통중인 게인워드 지포스 RTX 2080 팬텀 GLH을 이용했다.

AMD와 게이머들의 제 1관심, 본격 게임 성능 경쟁의 시작

AMD는 3세대 라이젠을 출시하며 게임 성능을 특히 강조했다. 또한 L3 캐시 용량을 전세대 대비 두 배로 늘리고, 새로운 알고리즘 및 명령어 지원을 통한 레이턴시와 성능 개선을 이끌어내며 게임캐시(GameCache)라 명명하기에 이른다.

이는 AMD가 그만큼 3세대 라이젠의 게임 성능을 중시했다는 증거다. 보통 CPU의 기본 성능을 우선 살펴보던 기존 보드나라의 CPU 기사와 달리, 이번 기사는 3세대 라이젠의 게임 성능 확인으로 시작해 본다.

참고로, 별도 언급이 있을 때까지 다음 테스트 결과는 모두 메모리 클럭 DDR4 2666MHz, 타이밍 CL18-19-19-44 조건에서 이뤄졌다.

같은 AMD 계열 CPU를 비교할 때 3세대 라이젠 7 3700X는 스펙상 동작 클럭 차이가 크지 않은 라이젠 7 2700X와 비교해서도 상당한 게임 성능 개선이 이뤄졌다. IPC와 캐시 정책 최적화, 두 배로 늘어난 L3 캐시등 게임 성능 개선에 집중한 아키텍처 개선 효과가 제대로 나타난 것으로 판단된다.

AMD 3세대 라이젠의 게임 성능 개선은 특히 DX12과 DX11을 가리지 않고 나타났으며, 2세대 라이젠 시리즈의 최상위 모델인 라이젠 7 2700X에서 상당한 성능 향상을 이뤄, AMD에서 경쟁 모델로 지목한 코어 i7-9700K와도 충분한 경쟁력을 발휘한다.

그래픽 카드보다 CPU 성능의 비중이 높은 720p 해상도와 낮은 옵션에서 테스트 결과를 보면, 3세대 라이젠의 게임 성능이 경쟁 모델이나 전세대 모델과 비교해 얼마나 개선되었는지를 보다 명확히 확인할 수 있다.

특히, 스트레인지 브리게이드의 경우 다른 게임들보다 3세대 라이젠에서 훨씬 뛰어난 성능을 내주었는데, 게임의 장르적 특성이나 최적화 정도에 따라 3세대 라이젠은 이번 테스트 결과 이상의 잠재력이 내포되어 있는 반증으로 볼 수 있다.

마지막으로, 3DMark 성능을 보면 지포스 RTX 2080 기반 게이밍 성능은 라이젠 7 3700X의 완승이다. DX11 기반 파이어스트라이크와 DX12 기반 타임 스파이 전체 스코어는 물론, CPU 기반 물리 연산 성능 모두 확실히 높은 성능을 발휘한다.

테스트 결과를 종합해보면, AMD 3세대 라이젠은 경쟁 모델보다 단순히 더 많은 코어와 스레드로 CPU의 물리 엔진 성능만 높은 것이 아니라 전체 게임 성능까지 높게 측정되었다. 지금까지 '가격'을 고려할 때 충분히 경쟁사와 경쟁할 게임 성능이라는 수식어를 피할 수 없었지만, 이제는 당당히 '성능'만으로 게임 시장에서 경쟁이 가능해진 모습이다.

3세대 라이젠의 게임캐시 성능

지금까지 계층 구조에 따라 구분하던 캐시를 '게임캐시'라 명명할 정도로, AMD는 3세대 라이젠의 아키텍처 만큼이나 약점으로 지적받아온 게임 성능 개선을 위해 캐시 개선에 많은 공을 들였다.

3세대 라이젠의 특집기사는 게임 성능에 이어 캐시 성능과 메모리 성능을 확인했다.

AMD 3세대 라이젠 대응이 완료된 Sisoftware Sandra 2018.12.28.69를 이용해 CPU 캐시와 메모리 레이턴스를 확인한 결과는 위와 같다.

3세대 라이젠의 CPU 캐시/ 메모리 레이턴시 성능은 명령어/ 코드에서 L3 캐시와 메모리 레이턴시가 약간 늦어진 점이 보이지만, 그 외에는 1세대와 2세대에 비해 상당한 개선을 이뤄냈다.

특히 글로벌 데이터 메모리의 레이턴시는 2세대와 비교해 절반 수준으로 낮아져 AMD가 발표한 '게임캐시'의 레이턴시 개선 효과를 기대할 수 있는 대목이며, 실제로 앞서 살펴본 게임 테스트 결과 전세대와 비교해 눈에 띄는 성장을 이뤄냈다.

한편, 3세대 라이젠은 캐시 레이턴시 개선을 포함해 성능도 대폭 강화되었다. 라이젠 7 3700X의 테스트 결과를 보면 CPU 내부 캐시 자체적인 대역폭은 물론 캐시와 메모리간 대역폭 모두 경쟁 모델인 코어 i7-9700K를 뛰어넘는 성능을 발휘한다.

1세대 및 2세대 라이젠과 비교했을 때 L1D Data Cache의 대역폭 성장세는 두 배 이상으로 확인된 것도 인상적이다. 3세대 라이젠의 L1 데이터 케시 구조는 전세대와 동일한 반면, 명령어 캐시가 용량은 줄어든 대신 4way에서 8way로 변경된 것이 영향을 준 것으로 판단된다.

3세대 라이젠, 다중 칩렛 구조의 영향

AMD 라이젠은 CCX라는 코어와 캐시의 기본 모듈을 사용하지만, 1세대 및 2세대는 3세대와 다른 토폴로지가 적용된다.

1세대와 2세대는 CCX와 I/O가 하나의 다이에 통합되는 반면, 3세대는 CCX만으로 이뤄진 다이는 TSMC 7nm로, 메모리 컨트롤러를 포함한 I/O 다이는 GF 12nm로 각각 제조되어 하나의 완제품으로 패키징된다.

이에 따라 아키텍처 개선 영향으로 캐시 성능은 괄목할만한 개선을 이뤘지만 메모리 컨트롤러가 I/O 다이로 빠진데다 최대 두 개로 CPU 코어 모듈이 늘어나면서 DRAM 대역폭에서 성능 저하 가능성이 높다.

Sandra를 이용해 각 플랫폼의 메모리 대역폭을 체크한 결과, 우려했던 대로 3세대 라이젠의 메모리 대역폭은 1세대 및 2세대보다 낮은 것으로 측정되었는데, 물리적으로 독립된 구조가 영향을 미친 것으로 판단된다.

메모리 컨트롤러를 포함한 I/O 파트가 분리되면서 메모리 대역폭에 손해를 보게된 3세대 라이젠이지만, 멀티코어 효율은 1세대와 2세대는 물론 경쟁 모델과 비교하는 것이 무의미할 정도로 개선되었다.

단지, 이처럼 높은 수준의 코어간 대역폭은 최선의 경우일 뿐 여전히 CCX 단위로 분리된 구성 탓에 최악의 경우 여전히 경쟁 모델에 미치지 못해, 이 부분의 개선이 필요함을 지적하지 않을 수 없다.

평균 15% 상승한 IPC와 2배 강화된 부동소수점 연산 성능 결과는?

AMD는 3세대 라이젠의 Zen2 아키텍처에 대해 최종적으로 IPC 15% 향상과 2배로 강화된 부동 소수점 연산 성능, 2배로 확장된 캐시(GameCache)를 강조했다. 이중 캐시와 게임 성능에 대한 내용을 살펴봤으며, 미자막으로 IPC 향상 및 부동 소수점 연상 성능을 점검해 보았다.

부동소수점 연산 성능은 게임을 비롯한 멀티미디어 처리에 깊은 연관이 있는 것으로 알려졌는데, Sandra 테스트 중 멀티미디어 성능 테스트 결과를 보면 1-2세대와 비교해 3세대 라이젠 7 3700X의 성능이 월등히 높게 측정된 것을 볼 수 있다.

그 외에도 전반적인 아키텍처 개선 효과로 전반적인 연산 성능이 전세대와 비교해 확실히 개선된 모습도 볼 수 있다. 추가로 HWBOT H.265 벤치마크 결과를 보면 실제 환경에서 Zen2 아키텍처의 강화된 부동소수점 연산 성능이 제대로 반영되는 것을 알 수 있다.

게임 성능과 함께 약점으로 지적 받았던 라이젠의 싱글 스레드 성능도 확인했다.

2세대 라이젠인 2700X와 3세대 라이젠인 3700X의 부스트 클럭은 100MHz 차이라는 점을 감안해도 약 10% 초반에서 중반 수준의 성능 향상이 있었고, 부동소수점 성능 개선 효과로 산드라 멀티미디어 테스트의 싱글 스레드 결과에 주목하자.

3세대 라이젠의 Zen2 아키텍처는 AVX2 지원이 강화되어, CPU-Z 벤치마크 19.01.64 베타 버전 테스트서 AVX2를 적용했을 때와 라이젠 7 3700X는 미지원 상태일 때를 비교해 304.2% 수준의 성능을 발휘한다.

2세대 라이젠 7 2700X는 AVX2 적용시 미적용 상태에서 267.9% 수준의 성능을 발휘한 것과 비교할 때 평균 IPC 상승폭 이상의 성능 개선이 이뤄진 것이다. 단지, 기대보다 AVX2 유무에 따른 성능 향상폭이 크지 않고, 경쟁사에 비해 부족한 점은 다음 세대에세 개선될 것을 기대해본다.

미래 대비, 3세대 라이젠의 PCIe 4.0 성능

지금까지 3세대 라이젠의 바뀐 아키텍처 특성 확인을 위해 모든 플랫폼에서 DDR4 2666MHz으로 메모리 클럭과 타이밍을 고정하고 테스트했지만, 이 경우 CPU의 성능 차이는 확인할 수 있을지언정 플랫폼 수준에서의 성능 비교는 어렵다.

특히, AMD 라이젠은 MCM 방식의 특성상 각 컴포넌트간 커뮤니케이션을 위한 인피니티 패브릭이 메모리 클럭에 동기화되어 경쟁사인 인텔보다 메모리 클럭에 대한 의존도가 높다. 이 말은 곧 앞서 대중적인 DDR4 2666MHz 클럭에서 테스트한 결과는 공식 지원 클럭이 최대 DDR4 3200MHz인 AMD 라이젠에 패널티를 부여한 것이다.

그렇다고 인텔 플랫폼의 메모리 클럭을 오버클럭하면 공식 지원 스펙 이상으로 어드밴티지를 준 결과인 만큼 역시 AMD에 패널티로 작용한다. 따라서 각 플랫폼의 공정한 비교를 위해 지금부터 공개하는 성능 결과는 각 플랫폼에서 공식적 지원하는 최대 메모리 클럭으로 설정 후 테스트된 것이다.

참고로, 메모리 타이밍은 메모리 클럭을 각 플랫폼의 공식 지원 클럭으로 조절했을 때 메인보드에서 자동 조정된 상태로 진행했다.

메인스트림 PC 최초의 PCIe 4.0 플랫폼 의미는?

AMD가 3세대 라이젠 플랫폼의 주요 특징으로 내세운 것은 바로 업계 최초의 PCIe 4.0 지원 플랫폼이라는 점이다. 그래픽(게임) 성능에 관심이 높은 사용자라면 이미 알고 있겠지만, 기사 작성 시점의 최신 그래픽 카드로도 PCIe 3.0 x8과 PCIe 3.0 x16(PCIe 4.0 x8 대응)의 성능 차이가 오차 범위에 그치기 때문에, 성능(FPS)을 중시하는 아직 게이머들에게 아직 와닿는 부분은 아니다.

반면 그래픽 성능 보다 곧 출시를 앞둔 PCIe 4.0 NVMe SSD나 GPU 컴퓨팅쪽에서 활용도가 높을 것으로 기대되는데, 기사 작성 시점에서 유이한 PCIe 4.0 지원 그래픽 카드 중 하나인 라데온 RX 5700 XT와 게이밍 그래픽 카드로는 최상급 성능으로 평가되는 지포스 RTX 2080 GPU가 사용된 게인워드 지포스 RTX2080 팬텀 GLH 디앤디컴 모델을 이용, 이제 막 등장한 PCIe 4.0 기반 M.2 SSD인 커세어 MP600 2TB 모델로 PCIe 3.0과 PCIe 4.0 환경의 성능을 비교했다.

위 차트는 GPU 컴퓨팅 대응을 위해 CPU와 GPU간 PCIe 인터페이스에 따른 대역폭 측정이 가능하도록 업데이트된 3DMark Feature Test 중 PCIe 대역폭 테스트 결과다.

PCIe 4.0 지원이 이뤄진 라데온 RX 5700XT를 이용한 테스트에서는 PCIe 3.0과 PCIe 4.0 플랫폼의 대역폭 차이를 단번에 구별 할 수 있다. PCIe 4.0 지원이 이뤄진 AMD 3세대 라이젠 플랫폼은 PCIe 3.0에 머문 2세대 라이젠보다 세 배 이상의 대역폭을 제공하는 것은 물론, 경쟁 플랫폼과 비교해도 80% 가까운 추가 성능 향상을 기대할 수 있다.

반면, PCIe 3.0 인터페이스 기반인 지포스 RTX 2080을 이용한 테스트에서는 PCIe 4.0 플랫폼인 AMD 3세대 라이젠이 조금 더 높은 대역폭을 제공하지만 PCIe 3.0인 경쟁 플랫폼에 비해 특별한 차이가 없다. 하지만 2세대와 비교하면 동일한 PCIe 3.0 확장카드라도 약 두 배 이상의 대역폭 제공 효과를 기대할 수 있고, 이제야 인텔과 제대로 경쟁할 수 있도록 개선된 것은 주목할 필요가 있다.

AMD 3세대 라이젠과 함께 등장하기 시작한 PCIe 4.0 기반 NVMe M.2 SSD 중 하나인 커세어 MP600 2TB의 성능을 보면 PCIe 버전에 따른 차이를 명확히 확인할 수 있다.

커세어 MP600 2TB SSD는 PCIe 4.0을 지원하는 3세대 라이젠 플랫폼에서는 최대 5000MB/s에 가까운 성능을 발휘하지만, PCIe 3.0 기반인 2세대 라이젠이나 인텔 9세대 코어 프로세서 플랫폼에서는 3세대 라이젠의 약 70%에 달하는 최대 3500MB/s 수준의 성능만을 발휘한다.

PCIe 4.0 플랫폼 등장 초기인 만큼 아직 실효성에 논란은 있겠지만, 고성능 스토리지가 요구되는 작업 대응을 위해 RAID를 구성하는 불편함없이 하나로, 혹은 동일한 수량이라도 더 빠른 성능을 구현할 수 있게되었다는 점은 기억해 두자.

멀티스레딩에 일상용도까지 다 갖춘 경쟁력

PCMark10은 DCC(Digital Content Creation)을 제외하면 대부분 CPU 작업 부하가 크지 않은 테스트로 구성되어 있다. 때문에 앞선 테스트보다 CPU의 멀티 코어(스레드)보다 클럭과 IPC 영향을 파악하기에 적합하다.

테스트 결과에 따르면 3세대 라이젠 7 3700X와 라이젠 9 3900X의 성능이 대체로 인텔 코어 i7-9700K보다 동급이거나 DCC에서 조금 더 유리함을 확인할 수 있는데, 더 많은 코어와 스레드로 동급 성능을 제공하는 것이 특별하게 보이지 않을 수 있다. 하지만 라이젠 7 2700X가 라이젠 7 3700X와 같은 8코어 16스레드 구성으로 코어 i7-9700K에 대체로 뒤쳐진 성능을 보인 점을 감안하면 이는 괄목할 발전이다.

앞서 동일한 DDR4 2666MHz 클럭에서 살펴본 게임 성능과 PCMark10으로 살펴본 일상 용도의 성능, 1세대부터 경쟁사의 동세대 제품대비 강점을 보여온 멀티 스레드 성능과 함께, 3세대 라이젠은 마침내 경쟁사와 비교해 어디 한 곳 빠지지 않는 팔방미인으로 다시 태어났다고 해도 과언이 아닐 것이다.

앞서 DDR4 2666MHz 클럭으로 통일한 테스트 결과에서 확인할 수 있었지만, 3세대 라이젠의 게임 성능은 전세대 모델보다 확실한 개선을 이뤄 경쟁사의 대응 제품에 충분한 경쟁력을 갖췄다.

이는 새롭게 추가된 12코어 모델인 라이젠 9 3900X 또한 마찬가지임을 알 수 있다. 하이엔드 데스크탑 모델인 스레드리퍼는 지금까지없던 2CCD 모듈과 메모리 컨트롤러가 일부 CCD 모듈에만 포함된 구조 때문에 등장 당시 일부 게임과 호환성 및 성능 이슈가 있었다.

하지만 2년이 흐른 지금, 스레드리퍼와는 조금 다르지만 CPU 코어가 담긴 2개의 CCD 모듈과 I/O 기능이 담긴 cIOD 모듈로 나뉘어 구조상 유사한 면을 보이는 라이젠 9 3900X도 특별한 이슈없이 충분히 뛰어난 모습을 발휘한다.

이는 AMD 라이젠에 대한 소비자들의 호응에 대응코자 윈도우 10 1903 기능 업데이트에서 개선된 운영체제 스케쥴러와 게임 개발사들의 대응이 주요한 것으로 판단된다.

플랫폼 공식 스펙 수준의 3세대 라이젠 성능

기본적인 연산 성능과 멀티미디어 처리 성능, 암호화 성능, 자료 분석 등 멀티 스레드가 활용되는 모든 분야에서 3세대 라이젠이 월등한 성능을 발휘하지만, 예외적으로 과학 분석 분야에서는 라이젠이 힘을 제대로 발휘하지 못하는 모습을 보인다. 참고로, Sandra 과학 분석 테스트는 고속 퓨리에 변환, 일반 행렬 곱셉, N-Body 시뮬레이션 분야의 부동소수점 성능을 측정한다.

위 차트는 AMD가 라이젠 시리즈를 소개할 때 빼놓지 않고 들어가는 시네벤치 테스트 결과다. 한눈에 봐도 1/2 세대와 비교해 3세대의 싱글/ 멀티스레드 성능이 급격하게 상승한 모습을 보여준다.

메인스트림 게이밍 CPU 최초의 12코어 모델인 라이젠 9 3900X는 8코어 모델인 라이젠 7 3700X와 비교해 멀티 스레드 성능이 코어 비율에 근접한 약 50% 가까이 높은 성능을 기록했다.

특히, 멀티 스레드에서는 유리한 면모를 보이지만 싱글 스레드에서 경쟁 모델에 비해 불리했던 1/ 2세대 라이젠과 달리, 3세대 라이젠은 싱글 스레드에서도 인텔의 대응 모델과 충분히 경쟁할 수 있는 성능을 발휘한다.

시네벤치와 함께 CPU 렌더링 성능 확인을 위해 자주 활용되는 블렌더 2.76b 버전을 이용해 Classroom 데모를 구동했다. 시네벤치 테스트와 같이 동일한 코어 구조임에도 세대를 거치며 발전하는 성능과, 메인스트림 12코어 모델인 라이젠 9 3900X의 성능 우위를 확인할 수 있다.

윈도우 10 DX12의 DXR과 지포스 RTX 20 시리즈로 관심이 높아진 레이 트레이싱 처리 성능 확인을 위한 Pov-Ray 3.7과 코로나 1.3 버전 테스트 결과와, 휴대 기기에 동영상 저장 혹은 인터넷 방송 스트리밍 성능을 짐작케 할 수 있는 동영상 트랜스코딩 테스트인 HWBOT H.265 Bench 2.0 결과를 정리했다.

이 역시 3세대 라이젠의 발전된 모습이 한 눈에 들어오는데, 특히 동영상 트랜스코딩 성능을 보면 같은 8코어 16스레드라도 3세대 라이젠 7 3700X가 2세대 라이젠 7 2700X보다 약 45% 더 빠른 성능을 발휘해 눈에 띄는 성능 향상이 이뤄졌다.

3세대 라이젠, 뛰어난 전력 효율/ 조금은 높아진 발열

메인스트림 최초의 12코어 도입, 같은 코어/ 스레드에서 상당한 개선점을 보이는 3세대 라이젠의 소비전력과 발열은 어떨까? 아이들 상태에서와 블랜더, 메트로 엑소더스 플레이 상태에서의 전체 시스템 기준 소비전력 차이를 비교했다.


아이들시 소비전력은 3세대 라이젠이 조금 높게 측정되었다. X470 칩셋의 TDP가 5W였던 것과 달리 15W에 달하는 X570 칩셋의 TDP와 메인보드 구성 및 바이오스 설정 등이 영향을 미친 것으로 판단된다.

CPU 부하가 높은 블랜더 테스트에서는 동일 코어일 때 3세대 라이젠 플랫폼의 소비전력이 더 낮게 측정되어 7nm 공정 전환에 따른 전력 효율 상승을 체감할 수 있으며, 게임 플레이시에는 2세대와 비교해 3세대 라이젠의 소비전력이 조금 높지만 아이들 상태일 때와 비슷한 수준의 차이에 그쳤다.

플랫폼 차이를 감안할 때 만족스런 소비전력 특성과 달리 3세대 라이젠의 발열은 2세대 보다 조금 더 높아졌다. 8코어 제품과 비교할 때 12코어 모델인 라이젠 9 3900X의 발열이 더 높은 것은 더 많은 코어가 탑재된 영향으로 볼 수 있지만, 8코어 모델인 라이젠 7 3700X의 발열이 2세대보다 높게 측정된 것은 조금 의외의 결과다.

비록 분리되어 있지만 12nm 공정의 cIOD가 7nm 공정의 CCD와 함께 패키징 된 것이나, 7nm 공정 적용을 통해 전 세대보다 더 높은 클럭으로 세팅된 CPU 클럭과 고속 메모리 지원 등이 영향을 미쳤을 가능성도 있지만, 발열 면적이 상대적으로 좁아지며 발산 면적이 작아진 영향으로 볼 수 있다.

테스트가 이뤄진 인텔과 1/2세대 라이젠, 3세대 라이젠의 메인보드(칩셋)와 바이오스가 다르고, 실제 사용 환경에 따라 조금씩 차이가 발생할 수 있으니 이들 결과는 참고만 하기 바란다.

12코어서도 만족스런 게임 성능

게임 성능을 확인하기 전에 다시 한 번 언급하지만 3세대 라이젠은 메모리 컨트롤러를 포함한 I/O 파트가 cIOD라는 이름의 별도 모듈로 분리되었고, 이는 앞선 DDR4 2666MHz 환경의 라이젠 7 3700X 테스트에서 전세대 라이젠 보다 메모리 성능이 일부 뒤쳐지는 것으로 나타났다.

그렇다면 자연히 1CCD 구성의 라이젠 7 3700X와 2CCD 구성의 라이젠 9 3900X의 메모리 레이턴시 차이에 관심이 갈 수 밖에 없다. 특히 AMD는 게임 성능 개선을 위해 3세대 라이젠의 레이턴시 개선에 많은 공을 들였다고 강조해 왔는데, 서로 다른 구조가 혼재된 3세대 라이젠의 구조 차이에 따른 메모리 레이턴시는 차이가 있을까? 있다면 어느 수준일까?

게임 성능 확인에 앞서 가볍게 점검해보자.

다행히 2CCD + 1cIOD 구조의 라이젠 9 3900X와 1CCD + 1cIOD 구성의 라이젠 7 3700X의 메모리 레이턴시는 차이가 없다. 캐시쪽에서 미세한 차이가 관측되긴 했지만 오차 수준인데다, 오리려 라이젠 9 3900X가 조금 더 유리해 메모리 레이턴시에 대한 우려는 접어도 좋을 것이다.

3세대 라이젠, 2CCD 구조 라이젠 9 3900X도 충분한 게임 경쟁력

가장 많은 게이머들이 사용하는 Full HD 해상도에서의 게임 성능은 QHD나 4K에서보다 CPU 영향이 크게 나타나고, 폭 넓게 사용되는 만큼 우선적으로 살펴봤다. DDR4 2666MHz 테스트에서의 라이젠 7 3700K 성능 테스트 결과에서 짐작할 수 있었겠지만, 보는 것과 같이 3세대 라이젠의 게임 성능은 DX11과 DX12를 가리지 않고 충분한 경쟁력을 확보했다.

대부분의 Full HD 메인스트림 게이머는 이제 AMD 라이젠 플랫폼의 게임 성능에 대한 불안감을 내려놔도 되겠다.

실제 지포스 RTX 2080 급의 그래픽 카드를 보유한 게이머가 HD 해상도로 게임을 즐기지는 않겠지만, 그래픽 카드의 영향을 최소화하고 CPU의 게임 성능을 보다 확실히 파악하기 위해 HD 해상도에 최저급 그래픽 옵션을 적용해 테스트한 결과도 정리했다.

결과적으로, 3세대 라이젠의 잠재적인 게임 성능을 보다 명확히 파악할 수 있다. 비동기 컴퓨트 옵션이 기본 활성화된 스트레인지 브리게이드가 두드러지게 AMD 라이젠 친화적 결과를 보여주었지만. 그것을 제외하고도 최신 게임들의 활발한 멀티 스레드 지원덕에 3세대 라이젠의 게임 잠재력 만큼은 확실하다.

각 CCD에 메모리 컨트롤러를 갖춘 HEDT CPU인 라이젠 스레드리퍼 때문에 2CCD 구성인 라이젠 9 3900X의 게임 성능에 대해 갖고 있던 불안감은 버려도 되겠다. 한가지 아쉬운 점은 테스트 중 아무 문제가 없던 라이젠 7 3700X와 달리 라이젠 9 3900X의 HD 테스트 게임 테스트 중 일부 타이틀에서 심각한 스터터링이 발생한 것이다.

설정을 바꾸지 않고도 다시 테스트했을 때 정상 진행된 점을 감안하면 치명적인 문제는 아니라고 판단되지만, 칩셋 드라이버 또는 일부 응용 프로그램에서 3세대 라이젠의 2CCD 구성에 대한 최적화가 요구될 것으로 예상된다.

AMD 3세대 라이젠, 완전한 경쟁을 말하다

AMD 라이젠에 대한 기자 개인적인 감상을 표하자면 1세대는 '충격과 공포', 2세대는 1세대의 최적화 모델에 가까운지라 딱히 인상을 남기지 못했지만, 3세대 라이젠은 '예상치 못한 결과'로 요약할 수 있다.

물론 메인스트림 시장에 12코어와 16코어 제품을 포진시킨 것도 놀라운 일이고, 이번 기사에서는 그중 12코어 모델인 라이젠 9 3900X를 다루며 뛰어난 성능도 확인했지만, 코어 확장은 7nm 공정 영향이 크게 느껴지는데다 가격도 가격인지라 아직은 먼 나라 이야기처럼 느껴져 별다른 감흥을 느낄 수 없었다.

그에 반해 라이젠 5 3600과 함께 3세대 라이젠의 주력 모델 자리를 꾀찰 것으로 예상되는 라이젠 7 3700X는 충분히 놀라운 모습으로 우리 곁에 등장했다. 같은 가격대에 적수를 찾기 어려운 멀티스레드 성능과 충분히 만족스러운 게임 성능을 제공함에도 항상 경쟁사에 비해 절대 성능의 부족함을 지적받아온 게임 성능을 대등한 수준으로 끌어올렸다.

게임 성능이 강화된 만큼 멀티 스레드 성능 역시 강화되었고, 가격도 2세대 라이젠 7 2700X와 같은 수준을 유지했다. 한가지 아쉬운 점을 꼽자면 온도가 조금 높다는 점을 들 수 있지만 경쟁 모델보다는 여전히 유리하며 소비전력과 가격도 착하다.

제조사와 유통사는 자신들의 제품을 강조하기 위해 어느정도 과장하는 부분이 있기에 조금은 걸러들었지만, 실물로 접한 3세대 라이젠은 이러한 기자의 선입견과 마지막 약점을 날려버리고 메인스트림 CPU 시장에서의 완전한 경쟁을 외치며 등장했다.

50주년을 맞이해 내놓은 3세대 라이젠을 통해 AMD가 어디까지 날아오를지 귀추가 주목된다.

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