Author : Daeguen Lee

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이미 먼 옛날이 되어버린것만 같은 2010년, 그 해 이 블로그에 올렸던 <현대 CPU의 구조> 글을 기억하시는지요. RISC/PPC 계열은 일찌감치 생략하고 486 이하도 모두 건너뛴 채 펜티엄부터 당시 최신 아키텍처이던 인텔의 샌디브릿지/AMD의 불도저까지를 프론트엔드/백엔드 편으로 나눠 간략히 그 구조를 설명하는 글이었습니다. 당시 백엔드편/프론트엔드편이 각각 1, 2편이 되었고 이후 메모리 계층 구조편을 3편으로 추가한 바 있습니다.

 

그 뒤 꽤 오랫동안 4편의 떡밥만 던져 놓고, 어떤 내용으로 4편을 구성해야 할지조차 감을 못 잡고 있었더랬습니다. 처음 기획 당시 생략한 파워PC를 다룰까 하는 생각에서부터 인텔/AMD 양사의 '잊혀진 아키텍처들'을 다루면 어떨까, 혹은 메모리 계층 구조를 좀 더 자세히 써볼까 하는 생각까지. 대략 수직증축 ('구조'를 더 파고들 것) 이냐 수평증축 (다루는 '대상'을 넓혀 볼 것) 이냐의 고민이었다고 생각하면 틀리지 않을 것 같습니다. 그러다 최근 1년 새 새로이 제 눈에 들어온 것은 다름아닌 양사의 서브-PC 레벨 아키텍처였습니다. 지금을 기준으로 하자면 인텔의 실버몬트, AMD의 재규어 아키텍처 되겠습니다.

 

이들은 주류 PC시장에서 사용하기 위해 개발된 '주된 아키텍처' 와 궤를 달리 한다는 점 외에도 전력효율성의 중시, PC용 프로세서 대비 엄청나게 간소화된 자원 설계(= 엄청나게 간소해진 성능), 그리고 울트라북 미만의 시장을 노린다는 공통점이 있습니다. 기존까지는 양사 모두 한 시대를 기준으로, 당대를 총괄하는 하나의 아키텍처를 만들어 두고 그에서부터 파생된 칩들을 사용해 모바일 / 데스크탑 / 서버의 모든 라인업을 커버하는 방식을 취했다면 오늘날은 이들 중 '모바일'에 해당하는 영역을 별도 아키텍처를 적용한 칩으로 대응한다는 점에서 넓은 의미의 '투 트랙' 전략이 되었다고도 볼 수 있을 것입니다.

 

현재 인텔의 주류 PC시장용 프로세서 아키텍처는 아이비브릿지 및 하스웰, AMD의 카운터파트는 파일드라이버와 스팀롤러입니다. 백문이 불여일견, 이들 주류 아키텍처와 오늘 이 글에서 살펴볼 '서자들' 이 어떻게 다른지 간단히 다이어그램을 통해 알아봅시다. 우선 바로 아래 보여지는 그림은 인텔의 하스웰과 실버몬트 아키텍처를 비교한 것입니다.


 

 

다음 그림은 AMD의 불도저와 재규어를 비교한 것입니다.


 

 

이들 다이어그램이 의미하는 바 (= 아키텍처의 차이) 는 별도로 지면을 할애해 설명하도록 하고, 일단은 양사 모두 주류 아키텍처보다 많이 간결해진 모습으로 그들의 '서자들'을 파생시켰다고 생각해 두면 될 것 같습니다. 간략히 짚고 넘어가자면, 양사 공통적으로 서자들은 주류 아키텍처 대비 절반 수준의 디코딩 유닛을 가지며 연산유닛 레벨에서는 (각 연산유닛의 성격에 따라 달리 구분해야겠지만, 아주 러프하게 봤을 때) 대략 1/3~1/2 수준의 자원을 갖는 것으로 보입니다. 성능 역시 (특히 싱글스레드 성능에 있어서) 이 특성이 고스란히 반영될 것으로 예상되는데, 오늘은 그간 다른 어떤 리뷰에서도 볼 수 없었던 이들 -양사의 서자들- 의 피 튀기는 대결을 감상해 보도록 하겠습니다. 우선 오늘의 참가 선수들을 소개합니다.

 

AMD 재규어 아키텍처가 적용된 CPU의 코드네임은 '카비니' 입니다. 지금부터 보실 것은 카비니 플랫폼.

 






 

뭐 당연한 얘기지만 (...) 카비니는 저 모든 것을 총칭하는 것은 아니고, 메인보드에 끼워져 있는 CPU만을 의미합니다.

 












 

아담한 카비니 CPU (AMD Athlon 5350) 와 쿨러.

 

다음으로 인텔의 경쟁자를 보겠습니다. 실버몬트 아키텍처가 적용된 이 CPU의 코드네임은 그 유명한 베이트레일.

 














 

아까 살펴본 카비니 플랫폼과 달리, 베이트레일 CPU (셀러론 J1900) 는 보드에 붙박혀 있습니다.

사족을 달자면 베이트레일의 라인업은 셀러론 J1800/1900, 펜티엄 J2900이 있는데 듀얼코어인 J1800을 제외한 둘은 같은 쿼드코어에, 클럭만 2.4GHz / 2.66GHz로 다릅니다. 오버클럭이 가능했다면 클럭을 올려 J2900의 결과도 수록하고 싶었지만, 저 메인보드가 아예 오버클럭을 지원하지 않더군요. 아쉽...

 


 

간단히 오늘의 경쟁자들을 비교해 보았습니다.

 

아래는 대조군 및 통제군 리스트입니다. 오늘의 주인공들인 베이트레일/카비니 기반 대조군들 외에, 가장 흔히 볼 수 있는 데스크탑용 CPU이자 하스웰 라인업의 막내인 셀러론 G1840을 비교 대상에 넣었습니다. 뭐 의미를 갖다 붙이자면 서브-PC 레벨에서 가장 센 놈과 PC 레벨에서 가장 약한 놈을 맞붙여본 것쯤 되겠습니다.
 

 

위에서도 잠시 설명했지만, 베이트레일 플랫폼이 오버클럭이 안 되는 관계로 베이트레일 대조군은 단 하나 (셀러론 J1900) 만 존재하는 가운데 카비니 플랫폼은 클럭 변경이 가능해 애슬론 5350을 다운클럭해 애슬론 5150 및 셈프론 3850의 테스트 결과를 수록할 수 있었습니다. 참고로 카비니 제품군들의 사양 비교표는 아래와 같습니다.

 


표에 나온 바와 같이, 애슬론 5150은 5350의 CPU 클럭만을 낮춤으로써, 그리고 셈프론 3850은 CPU클럭 및 내장 GPU 클럭을 낮춤으로써 모사할 수 있었습니다. 다만 코어를 선택적으로 켜고 끄는 것은 불가능해, 카비니 라인업의 막내인 셈프론 2650은 흉내낼 수 없었습니다. 어차피 베이트레일 쪽에서도 J1800은 버리는 카드이니 퉁치는 걸로 하죠. (...그걸 누구 맘대로......)

 

한편, 테스트 설정 및 방법에 관해 설명하자면... 우선 테스트 방법은 그동안의 여느 CPU/VGA 벤치와 동일합니다. 같은 설정 하에서 3회 테스트 반복 후 중간값을 해당 설정에서의 벤치마크 값으로 취합니다. 테스트 설정의 경우 CPU 벤치마크 영역에서는 달리 설정이랄 게 없고, 게임벤치의 경우 내장 GPU와 외장 GPU 벤치마크시의 옵션 설정이 각각 달랐습니다. 간단히 요약하자면 :

 

- 내장 GPU 벤치마크 : 해상도 HD (1280 x 720) 고정, 그래픽 품질 3단계로 세분화 (Highest / High / Medium)

- 외장 GPU 벤치마크 : 그래픽 품질 고정 (설정 가능한 최상옵션), 해상도 3단계로 세분화 (1680 x 1050 / 1920 x 1080 / 2560 x 1600)

 

내장 GPU 벤치마크에 있어서 게임 내 옵션 프리셋(preset)이 존재하는 경우 그에 따라 가장 높은 것에서부터 3개 프리셋을 각각 Highest / High / Medium으로 대입했고, 없는 경우에는 설정 가능한 최상옵 + DX11 적용을 Highest로, 여기서 DX11만을 제외한 것을 High로, DX11을 제외하고 나머지 옵션들을 하나씩 하향한 것을 Medium으로 간주해 대입했습니다. 세부 옵션 설정은 각 게임별 하위 챕터에 언급되어 있습니다.

 

외장 GPU 벤치마크는 상대적으로 간결합니다 : "설정 가능한 최상옵션" <- 더 설명이 필요한가요?

 

자. 그럼 지금부터는 벤치마크 그래프들을 보시게 됩니다. CPU 벤치마크 / 내장 GPU 벤치마크 / 외장 GPU 벤치마크의 3부분으로 나뉘어 있으니 관심 가는 부분만 골라 보실 분은 그렇게 하시고... 단, 각 챕터별로 결과 요약이 되어 있으니 결과 요약은 꼭 빠뜨리지 않고 봐 주십사 하는 당부를 드립니다. 그럼 지금부터 그래프 폭탄 투하!

 

 

CPU 벤치마크 (1) : Synthetic


 








 

이론적인 벤치마크 성능을 종합해 본 결과, 카비니 중 최상위 모델인 애슬론 5350의 성능 평균은 셀러론 G1840의 94%에 달하는 것으로 나타났습니다. 그 뒤를 잇는 애슬론 5150과 베이트레일 기반 셀러론 J1900 역시 80%에 근접한 수치를 보여, 의외로 하스웰 기반 셀러론 G1840과의 격차가 적게 나타났습니다. 해석하기에 따라서는, 아무리 하스웰쪽이 코어 갯수가 더 적다지만 '주류 아키텍처'의 체면이 말이 아니게 될 수도 있겠습니다. 과연 실제 사용되는 프로그램들을 사용한 벤치마크 결과도 이럴지, 얼른 다음 장으로 넘어가 봅시다.

 

 

CPU 벤치마크 (2) : Real World Application


이 장은 싱글스레드 성능과 멀티스레드 성능을 따로 구분해 두었습니다. 우선 싱글스레드 성능부터 살펴 보겠습니다.

 







 

싱글스레드 성능을 종합해본 결과, 일단 카비니와 베이트레일을 비교하자면 어플리케이션의 종류에 따라 카비니가 낫기도, 베이트레일이 더 좋은 모습을 보이기도 하나 종합적으론 거의 같은 레벨로 측정됩니다. 그보다 카비니/베이트레일 기반의 대조군들 모두 하스웰의 막내인 셀러론 G1840의 절반에도 못 미치는 것으로 나타났습니다. 과연 어마어마한 적서 차별(...)이라 할 수 있겠습니다. 그나마 이들 서자들에게 다행인 점은 셀러론 J1900와 애슬론 5350 모두 셀러론 G1840보다 코어 갯수가 더 많다는 것인데, 과연 멀티스레드 벤치마크에서 얼마나 만회할 수 있을지 살펴보도록 하죠.

 







 

멀티스레드 성능을 살펴본 결과 싱글스레드일 때와는 확연히 다른 양상을 보여 주었으나, 한편으로 이론 벤치마크 결과와도 사뭇 다른 모습을 보여주고 있습니다. 여기서도 카비니와 베이트레일을 비교하자면 어플리케이션에 따라 엎치락뒤치락 하지만 종합적으로는 비슷비슷한 성능을 보여주고 있고, 셀러론 J1900과 애슬론 5350 모두 셀러론 G1840 대비 80% 초중반대의 성능을 보여주고 있습니다. 아키텍처의 격차에 불구하고 꽤 잘 따라잡았다고 볼 수도 있겠지만, 거꾸로 같은 아키텍처 기반의 하위 라인업으로 생각하자면 여전히 무시할 수 없는 격차가 사이에 있다고도 생각할 수 있겠습니다.

 

일단 CPU 벤치마크는 여기서 잠시 접어 두고, 내장 GPU 성능을 측정해 보겠습니다.

 

 

내장 GPU 벤치마크


 



















 

자, 이것으로 내장 GPU 테스트가 모두 끝났습니다. 일단 각 게임벤치에서 측정된 프레임을 모두 -그냥- 더해 봅시다.

 



 

그래픽 품질 단계에 따라 위와 같이 누적 프레임수가 집계되었습니다. 딱 봐도 베이트레일의 내장그래픽 성능이 제일 나빠 보이는 가운데, 카비니는 3DMark에서 측정된 내장그래픽 자체의 점수는 괜찮아 보였습니다만 CPU 성능이 (특히 싱글스레드 성능이) 너무 나쁜 관계로 종합적으로 셀러론 G1840과는 꽤 격차가 벌어진 모습입니다. 카비니들 중에서도 애슬론 5150/5350은 셈프론 3850보다 내장 GPU 클럭이 더 높기 때문에 (600MHz vs 450MHz) 그 격차가 거의 정확히 성능에 반영되어 있는 모습입니다.

 

누적 프레임 그래프로도 대략적인 성능관계를 볼 수는 있지만 정확한 분석은 아닙니다. 정확한 분석을 보겠습니다.

 



 

그래픽이 '빡센 정도'에 따라 미세하게 달라지기는 하지만, 대체로 카비니(중에서도 애슬론 5150/5350)는 셀러론 G1840의 80% 정도에 해당하는 성능을 보이고 있으며 셀러론 J1900은 G1840 대비 50%에 약간 못 미치는 성능을 보여줍니다. 비교 대상들이 워낙 허접하다 보니 셀러론 G1840의 내장 GPU 성능이 매우 돋보인다고 생각할 수 있겠는데... 현실감각을 잊어서는 안 되겠습니다.

 

다음 장에서는 -어쩌면 이건 CPU 벤치마크의 일환이라고 볼 수도 있겠는데- 별도의 그래픽카드를 장착했을 때의 게임 성능을 알아보도록 하겠습니다. 쉽게 말해 CPU로 인한 병목현상을 관찰하려는 겁니다. 그러기 위해서는 아주 강력한 그래픽카드가 필요하겠죠. 여기 쓰인 그래픽카드는 엔비디아의 지포스 GTX 780 Ti 입니다. (이러면서 겸사겸사 9월달 BEST CPU FOR GAMERS 테스트도 진행하고...)

 

말이 나왔으니 말인데, 사실 베이트레일 기반 데스크탑 플랫폼이 처음 국내에 등장한 건 5월달쯤이었을 겁니다. 그때부터 이미 베이트레일에 GTX 780 Ti를 달아 테스트하면 어떤 결과가 나올지 너무너무 궁금했는데, 하필 베이트레일 플랫폼의 대부분이 PCI-Express x16 슬롯이 없는 형태로만 출시되는 것 아닙니까. 단 하나 PCI-E x16 슬롯이 있는 제품이 ASRock의 Q1900M이란 모델이었는데 이건 수입사에서 국내 수입 계획이 없어 보였습니다. 그런 채로 몇 달이 지난 이번 달. 지난주에 기적적으로 이 모델을 공수할 수 있었습니다. 근데 입수하자마자 다나와에서 상품정보가 사라진 걸로 봐서는 국내에 유일하게 존재하는 모델이 아니었을런지...-_-;

 

같은 기조 하에서 카비니 플랫폼에 GTX 780 Ti를 달아 테스트하는 괴상한 짓도 서슴치 않았던 저였습니다. 전 세계 어떤 사이트를 뒤져 봐도 카비니/베이트레일에 GTX 780 Ti를 달아 병목현상을 체크하는 테스트는 없습니다. (단호하게 말할 수 있습니다! ㅋㅋ)

 

아... 암튼... 서론은 이쯤 하고. 결과를 봅시다.

 

 

외장 GPU 벤치마크


 


















 

헥헥... 결과그래프 나열이 끝났습니다. 덧셈 타임~

 



 

누적 프레임을 보니, 확실히 내장 GPU 자체 성능차에 의한 편차는 많이 줄어든 모습입니다. 셈프론 3850이나 셀러론 J1900이 다른 대조군들과 상당히 평준화를 이룬 모습을 보면 알 수 있죠. 그러나 여전히 CPU 성능차에 의한 격차는 줄이지 못하고 있습니다. 카비니와 셀러론 G1840만 따로 놓고 보면 오히려 격차가 커진 것 같기도 하군요. 정확한 분석을 한번 봅시다.

 



 

해상도에 따라 조금씩 변화는 있지만 대체로 카비니 기반 CPU들은 셀러론 G1840 대비 70~80% 사이의 성능을 보이고 있습니다. 물론 GTX 780 Ti가 매우 강력한 GPU (= 매우 강력한 CPU 병목현상 유발자) 라는 점을 고려하면 그보다 낮은 급의 그래픽카드를 장착했을 때에는 격차가 줄어들 것이라 짐작됩니다. 셀러론 J1900은 G1840 대비 63~70% 정도의 성능을 보이고 있으며, 카비니와 베이트레일의 비교에서는 카비니쪽이 더 (도토리 키재기이지만 어쨌든 견고하게) 우위를 확보하고 있다고 할 수 있겠습니다.

 

이로써 성능 테스트는 모두 끝났습니다. 글을 마무리하기 전에, 이들 플랫폼의 가장 큰 등장 의의라 할 수 있을 한 가지를 보고 갑시다.

 

......바로 소비전력.

 



 

셀러론 G1840은 사실 지금까지 현존하는 PC 플랫폼 중 가장 저전력으로 구성할 수 있는 대안 중 하나였습니다. 그런 셀러론 G1840보다도 '훨씬' 더 적은 소비전력을 보이는 제품들이 바로 카비니와 베이트레일이라 할 수 있겠습니다. 도토리 키재기인 아이들 소비전력을 논외로 하고, CPU 및 CPU+내장 GPU에 풀로드가 걸렸을 때의 소비전력을 보면 '그래도 주류 아키텍처인' 셀러론 G1840과의 차이가 확연히 드러납니다. 특히 CPU만의 소비전력을 표기하던 기존의 방식보다도, 카비니나 베이트레일이 SoC라는 점을 감안하면 시스템 전체의 소비전력을 비교하는 방식이 더 의미있다고 볼 수 있겠는데, 이 기준 하에서 카비니/베이트레일의 전성비가 하스웰보다 더 낫다고 볼 수 있겠습니다.

 

우선 카비니의 경우 하스웰 대비 70% (CPU+내장 GPU 풀로드), 80% (CPU 풀로드) 의 소비전력을 보이며 각각의 경우 성능은 하스웰 대비 80%, 90%에 해당합니다. 전력대 성능비로 환산하면 하스웰보다 대략 11~12% 정도 더 높은 편입니다. 베이트레일 역시 하스웰 대비 50% (CPU+내장 GPU) 내지 60% (CPU) 의 소비전력만으로 50% / 70%의 성능을 발휘하여 거의 비슷한 면모를 보입니다. (다만 내장 GPU 성능이 너무 낮은 관계로 내장 GPU 풀로드시의 전성비는 하스웰과 똑같이 나왔습니다)

 

종합하자면, 인텔/AMD 양사의 주류 아키텍처가 아닌 '서자' 베이트레일과 카비니의 싱글스레드 성능은 통상적인 데스크탑 프로세서의 하한선이나 마찬가지인 셀러론 G1840과 비교하더라도 그 절반에도 못 미치는 수준으로, 주류 아키텍처와의 명확한 차이를 보였습니다. 그러나 오늘날 사용되는 프로그램의 대다수가 정도의 차이만 있을 뿐 멀티스레드를 지원해가는 추세에 있는 상황에, 멀티스레드를 제대로 지원하는 프로그램 하에서의 성능은 셀러론 G1840 대비 86~94%(카비니), 75~83%(베이트레일) 정도에 달한다는 점은 일상적인 사용환경에서 큰 불편함을 못 느끼게 될 만큼 이들 서자들이 실력을 갈고 닦았단 의미이기도 합니다.

 

그럼에도 불구하고, 싱글스레드 성능이 아직까지 강력히 요구되는 영역 중 무시할 수 없는 부분을 꼽자면 "게임" 이 있습니다.

실제로 카비니를 예로 들면, 멀티스레드 성능이 셀러론 G1840의 90%에 육박하지만 싱글스레드 성능의 열세에 말미암아 GTX 780 Ti를 장착했을 때의 게임성능이 셀러론 G1840의 78% 정도에 머무르는 한계를 보였습니다. 마찬가지로 베이트레일 역시 GTX 780 Ti를 장착했을 때의 게임성능은 셀러론 G1840의 63~70% 정도에 불과합니다.

 

다만, 이러한 결과는 해석하기에 따라 '아직까지도 싱글스레드 성능을 요구하는 몇 안되는 분야 중 하나인 게임' 에서의 성능이 이들의 입장에서는 가장 나쁜 시나리오일 가능성이 높다는 의미가 되기도 합니다. 다시 말해 대부분의 경우 이보다 더 떨어지는 성능 (= 완전히 싱글스레드 성능만 발휘하는 경우) 이 나올 가능성은 희박하단 얘기인데, 이를 바탕으로 대부분의 사용 시나리오 하에서 카비니나 베이트레일이 발휘하게 될 상대성능은 아래의 범위 안에 속한다고 볼 수 있습니다.

 

- 카비니(애슬론 5350) : 셀러론 G1840의 70~94%

- 베이트레일(셀러론 J1900) : 셀러론 G1840의 63~83%

 

이만하면 이들의 낮은 소비전력과 맞물려 상당히 매력적인 대안으로 떠오르지 않을까요. 순수히 제품 자체의 측면에서 말입니다.

...하지만 현실로 돌아오면 무엇보다 제품 외적인 요소가 이들의 발목을 잡습니다. 바로 가격입니다.

 

카비니로 말할 것 같으면 대체 어떤 생각으로 CPU를 그 가격에 출시했는지 알 수 없을 지경입니다. 당장 셀러론 G1840이 3만원 후반대에 매매되는 상황에, 가장 저렴한 LGA1150 메인보드 역시 한 자릿수 가격대에 팔리는 실정을 감안하면 최소한 카비니는 "플랫폼" 단위에서 셀러론 G1840+메인보드 가격의 70% 이하를 달성해야 매력적으로 보여질 수 있을 테지만 현실은 애슬론 5350 CPU 하나만으로 7만원이 넘어가고 있습니다. 이렇다면 메인보드까지 더해 볼 것도 없이 구매 후보군에서 탈락입니다.

 

베이트레일 역시 사정이 다르지 않습니다. 이 글에서 다룬 Q1900M이란 모델이 아예 국내에 없단 점을 차치하고라도, 다른 베이트레일 베어본의 가격 역시 위에서 상정한 "G1840+메인보드 값의 70%" 란 기준선보다는 한참 위에 자리잡은 실정입니다. 이런 상황에서라면 정말 카비니, 베이트레일이란 그 자체가 궁금해서 사는 사람 외에 사려는 사람이 있을지 의문입니다. (그게 저... 라곤 말 못하겠습니다)

 

가격만 합리적으로 정해지면 상당히 매력적인 (특히 전성비의 측면에서) 제품이 될 텐데... 개인적으론 상당히 아쉽습니다.

 

어쨌든, 그간 보기 힘들었던 소외된 CPU들의 벤치를 국내... 아니 세계 최초로 진행했다는 점에서 나름 보람스럽습니다 :D

 

긴 글 읽어주셔서 감사합니다. 좋은 하루 되세요!

 

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아래 위젯은 일종의 크라우드펀딩 플랫폼인 티스토리 '밀어주기' 서비스 위젯입니다. 100원부터 3000원까지의 범위 내에서 소액기부가 가능하며, 이런 형태의 펀딩이 성공적일 경우 '이해관계자로부터 독립된 벤치마크' 의 지속 가능한 원동력이 되리라 생각합니다. 물론 후원 없이 제 글을 읽어 주시는 것만으로도 저는 독자 여러분께 감사합니다 :)