인텔은 11세대 코어 프로세서까지 이어온 CPU 아키텍처에서 한발 더 나아가 10년 만의 가장 큰 아키텍처의 변화와 새로운 설계를 적용한 고성능 하이브리드 아키텍처 기반의 12세대 코어 프로세서를 발표했다. 

12세대 코어 프로세서의 가장 큰 아키텍처 변화는 스몰 코어와 빅 코어를 조합해 컴퓨팅 성능을 향상한 빅리틀 구조로 최신 공정과 물리 코어 확장의 한계를 보완하고 최신 멀티 스레드 작업에서 더 높은 성능을 제공하는 것이 특징이다.

인텔은 인텔 7 공정(인텔 10nm 제조 공정, intel 10 nm Enhanced Super Fin) 도입과 고성능 퍼포먼스 코어(P-Core)와 고효율 에피션트 코어(E-Core), 인텔 스레드 디렉터(Intel Thread Dirctor), PCIe 5.0과 DDR5 메모리 등 최신 기술로 12세대 코어 프로세서를 뒷받침한다.

인텔 12세대 코어 프로세서와 MS 윈도우 10 및 윈도우 11 운영체제

인텔의 이러한 전환은 일반 컴퓨팅 환경부터 보다 높은 컴퓨팅 성능을 요구하는 인공지능(AI) 등의 환경에 보다 민첩하게 대응 가능할 수 있도록 해준다. 하지만 그와 반대로 세대를 거듭하며 모바일에 먼저 도입한 빅리틀 구조를 x86 프로세서에서 처음 시도하는 만큼 최적화에 어려움이 있을 것으로 예상된다.

따라서 12세대 코어 프로세서는 하드웨어의 정밀한 설계도 물론 중요하지만 이를 지원하는 운영체제(OS)나 소프트웨어, 메인보드 바이오스(BIOS), 게임 등 전반의 최적화가 성능에 큰 영향을 줄 것은 분명해 보인다.

12세대 코어 프로세서, P 코어와 E 코어의 하이브리드 아키텍처

인텔 12세대 코어 프로세서는 10년 만의 가장 큰 아키텍처의 변화가 이루어진 프로세서다. 이전 세대가 P 코어 즉 성능 위주의 코어로 구성된 아키텍처를 사용해온 반면 12세대 코어 프로세서는 고성능 빅 코어를 이어받는 퍼포먼스 코어(Performance Core, P 코어, P-Core)와 고효율 스몰 코어를 이어받는 에피션트 코어(Efficient Core, E 코어E-Core) 조합의 하이브리드 아키텍처를 데스크탑에 처음으로 도입한 프로세서다.

10년 만에 가장 큰 변화, 고성능 하이브리드 아키텍처

12세대 코어 프로세서는 P 코어와 E 코어, 여기에 OS 스케쥴러에만 의존하지 않고 별도의 인텔 스레드 디렉터(Intel Thread Dirctor)로 불리는 인텔리전스(AI) 기능을 도입했다. 이들의 조합을 통해 가벼운 작업 또는 무거운 작업 등 사용하는 작업을 효율적으로 배치하고 처리해 작업의 효율을 높일 수 있도록 해준다.

기본적으로 E 코어에는 병목 현상이 적고 상대적으로 성능을 덜 필요로 하는 컴퓨팅 연산 위주로 배치되고 AVX/ AVX2 연산 등 보다 무거운 연산은 P 코어에 우선 배치하고 이 외의 작업도 P 코어에 우선 할당한다. 모든 작업을 P 코어와 E 코어에 할당할 수도 있으며 높은 연산이 필요한 멀티 스레드 처리 등에는 모두 할당되어 작업을 처리한다.

인텔 12세대 코어 프로세서에 최적화, MS 윈도우 11(Windows 11)

12세대 코어 프로세서의 하이브리드 아키텍처는 P 코어와 E 코어를 작업에 얼마나 효율적으로 배치하고 처리할 수 있는지가 핵심이다. 다만 인텔은 12세대 코어 프로세서를 MS 윈도우 11(Windows 11) OS 출시에 맞춰 최적화하고 작업을 처리할 수 있도록 협력하고 있다. 이에 반해 윈도우 10은 스레드 디렉터 등 새로운 하이브리드 아키텍처가 등장하기 전의 운영체제로 12세대 코어 프로세서의 최대 성능을 기대하기 어려울 수도 있다.

이에 P 코어와 E 코어, 인텔 스레드 디렉터를 운영체제(OS)에서 얼마나 최적화가 이루어졌는지가 성능에 영향을 줄 수 있다. 그만큼 인텔 12세대 코어 프로세서와 윈도우 11(Windows 11) 및 윈도우 10(Windows 10) 운영체제 사이의 최적화는 중요하다.

인텔 하이브리드 아키텍처, 윈도우 10 vs 윈도우 11 성능은? 

인텔 12세대 코어 프로세서 코드명 앨더 레이크(Alder Lake)는 고성능의 코브 시리즈로 2019년 등장해 11세대 코어 프로세서에 사용된 서니 코브(Sunny Cove)와 윌로우 코브(Willow Cov)를 이어 2021년 골든 코브(Golden Cov)로 이어진다. 저전력의 몬트 시리즈는 2019년 등장한 트레 몬트(Tre Mont)에서 2021년 그레이스 몬트(Grace Mont)로 이어지며 앨더레이크는 코브 시리즈와 몬트 시리즈를 조합해 최적의 퍼포먼스 하이브리드 아키텍처를 구성한다.

인텔은 E 코어인 그레이스몬트의 IPC가 스카이레이크(Skylake)급으로 소개하고 있지만 주로 가벼운 노트북 등에 사용해온 아톰 프로세서에 사용해온 아키텍처가 데스크탑용 프로세서의 성능을 따라잡았다고 보기는 쉽지 않아 보인다. 하이브리드 아키텍처 구조상 P 코어는 유지가 되는 만큼 E 코어를 끄고 E 코어가 성능에 어느 정도 기여하고 있는지를 통해 최적화를 통해 앞으로의 최적화 가능성을 가늠해볼 수 있으며 이번에는 12세대 코어 프로세서 3종을 통해 MS 윈도우 10과 윈도우 11 환경에서의 성능을 살펴봤다.

인텔 12세대 코어 CPU 3종과 ASUS ROG MAXIMUS Z690 APEX 인텍앤컴퍼니

인텔 데스크탑용 12세대 코어 프로세서 테스트에는 코어 i9 12900K(3.2GHz)와 코어 i7 12700KF(3.6GHz), 코어 i5 12600KF(3.7GHz)의 3종 CPU를 이용했다. 메인보드는 ASUS ROG MAXIMUS Z690 APEX(Z690), Z690 D4 메인보드, SK하이닉스 DDR5-4800 16GB x 2, 삼성 DDR4-3200MHz 8GB X 4, 메모리 클럭은 DDR5-4800MHz(CL40-39-39-76-115-2T, 1.25v), DDR4-3200MHz(CL22-22-22-52-347-2T, 1.350v), 그래픽카드는 엔비디아(NVIDIA) 지포스 RTX 3090 FE(Founders Edition) 24GB, ASUS Thor 850W Platinum, 쿨러는 NZXT Kraken Z73 일체형 수냉 쿨러, Intel 칩셋 드라이버 v10.1.18838.8284, 지포스 게임 레디(GeForce Game Ready) 496.61 Hotfix 드라이버, MS 윈도우 11 Pro K 64bit 21H2(빌드 22000.282)를 이용했다.

가장 먼저 3DMark에 새로 추가된 CPU 프로파일(CPU Profile) 테스트를 이용했다. 윈도우 10과 윈도우 11에서 인텔 코어 i5 12600KF와 코어 i7 12700KF, 코어 i9 12900K 3종의 연산 성능은 각 운영체제에 따라 뚜렷하게 우위를 가리기는 어려운 것으로 나타났다.

에이다 64(AIDA 64)를 통해 윈도우 10과 윈도우 11 환경에서의 메모리 성능(MB/s)과 레이턴시(ns)를 살펴봤다. 벤치마크 결과 두 가지 운영체제에 따른 전반적인 성능의 격차는 크지 않았으나 전반적인 메모리 성능 및 레이턴시는 윈도우 10보다는 윈도우 11에서 약간 유리한 것으로 나타났다.

이번에는 일반적인 사용 환경을 살펴봤다. 반디집(Bandizip)과 블렌더(Blender)는 모두 윈도우 11 환경보다 윈도우 10 환경에서 압축과 렌더링 성능이 우위를 보였다. 특히 윈도우 10에서 반디집 압축 환경은 CPU에 따라 다소 큰 차이를 보인 반면 블렌더에서는 코어 i5 12600KF에서 20초 가량 느리게 처리 되었다. 이는 새로운 12세대 코어 CPU와 운영체제 사이의 최적화로 인한 성능 차이가 보이는 것으로 예상된다.

다빈치 리졸브 17과 핸드브레이크는 멀티코어를 지원하는 인코딩 소프트웨어로 공개된 소프트웨어지만 다양한 지원과 설정을 제공해 상용 소프트웨어 못지 않은 인기를 누리고 있다. 이번 테스트에서는 윈도우 11 환경이 윈도우 10 환경 대비 CPU에 따라 2배 가량의 처리 속도 차이를 보였다. 

이전 기사에서 살펴보았듯이 윈도우 11은 윈도우 10 환경 대비 E 코어의 활용도가 높은 것을 알 수 있어 MS와의 협력으로 최적화가 더 잘 이루어졌다. 윈도우 10 환경은 상대적으로 최적화에 차이가 있고 렌더링과 미디어(트랜스코딩), 파일 압축 등의 일반적인 작업에서 게임 대비 E-코어의 기여도가 높고 효과도 큰 것으로 확인된 만큼 P-코어와 E-코어의 활용이 유리한 12세대 코어 프로세서는 윈도우 11과 조합으로 렌더링이나 미디어, 압축 등의 작업을 진행하면 효과를 높일 수 있다.

인텔 코어 i7 12700KF, 핸드브레이크 CPU 점유율 21% (E-코어에만 작업 할당)

또한 윈도우 10에서는 윈도우 11에서 발견되지 않은 최적화 문제가 곳곳에서 발견된다. 핸드브레이크(HandBrake)는 테스트 도중 CPU 이용률이 21% 정도로 진행되면서 모든 작업이 E-코어(E-core)에만 할당되는 모습을 볼 수 있다. 렌더링 소프트웨어인 블렌더는 우려와 다르게 윈도우 10 환경에서도 CPU 자원을 100%로 잘 활용하는 것으로 나타나 운영체제 외에도 소프트웨어에 따른 최적화도 차이를 보였다.

인텔 코어 i5 12600KF, 블렌더(Blender 2.93.5) 렌더링 중 CPU 점유율 100%

소개된 내용 외에도 시네벤치(CineBench) R15/ R20 등을 비롯하여 PCMark 10, 렌더링 소프트웨어인 V-Ray 등 여전히 윈도우 10 환경에서 많은 소프트웨어와 일부 게임에서 E-코어(E-Core)에만 작업이 할당되는 등 인텔 스레드 디렉터(Intel Thread Dirctor)의 스케쥴러 관련 문제가 발견되고 있다.

윈도우 10보다는 윈도우 11에 주안점을 두고 있는 인텔은 MS와 협력을 통해 12세대 코어 프로세서의 최적화를 끌어낼 수 있도록 하고 있어 윈도우 10에서 스케쥴러나 기타 최적화가 이루어지기는 쉽지 않아 보인다. 업그레이드가 이루어진다고 해도 상당한 시간이 소요될 것으로 예상되는 만큼 현재 인텔 12세대 코어 프로세서의 최적화된 성능을 원한다면 MS 윈도우 11 운영체제(OS)와 함께 사용하는 편이 유리하다.

이번에는 게임 9종을 윈도우 11과 윈도우 10 환경에서 비교했다. 대부분의 패키지 게임에서는 프레임 차이가 적어 성능 격차가 크지 않은 것으로 나타났지만 온라인 기반의 게임과 싱글 코어를 위주로 사용하는 스타크래프트 2(StarCraft 2)와 같은 게임에서는 프레임 차이가 제법 나타나 최적화가 더 필요한 것으로 보인다. 유비소프트(Ubisoft) 게임은 대체적으로 윈도우 10 환경과 충돌(크래시) 문제로 실행이 어려운 상황도 목격되며 E-코어를 끄면 정상적으로 플레이가 가능해져 윈도우 10과 게임 호환성 개선이 필요해 보인다.

게임에서는 평균적으로 E 코어 기여도는 윈도우 11 환경이 조금 더 유리한 것으로 나타났지만 일부 게임은 윈도우 10에서 더 유리한 것으로 나타나기도 했다. 전반적인 게임 최적화는 윈도우 11의 손을 들어줄 수 있지만 게임에 따라서는 그 차이가 적어 차후 윈도우 10과 게임, 소프트웨어 등의 최적화가 이루어진다면 윈도우 10 환경에서도 사용에 큰 무리는 없을 것으로 예상된다.

정리하면 PC 기반 패키지 게임에서는 E 코어 활용도가 크게 높지 않았으나 온라인에서는 전반적으로 그 비중이 높아져 앞으로 윈도우 운영체제와 게임 호환성, P 코어와 E 코어, 인텔 스레드 디렉터 최적화가 더해진다면 게임 성능 향상도 기대할 수 있을 것으로 예상된다.

인텔 12세대 코어 프로세서, 윈도우 10 vs 윈도우 11 온도와 소비전력

이번에는 코어 i9 12900K와 코어 i7 12700KF, 코어 i5 12600KF 3종 CPU의 온도와 소비전력을 확인했다. 소비전력은 3종의 TDP 스펙이 모두 125W로 같지만 맥스 터보 파워(W)는 241W, 190W, 150W로 구분하고 있는데 전반적인 전력 소모량은 이전 세대 대비 증가했다. 

윈도우 10과 윈도우 11은 운영체제에 따라 차이는 크지 않았으나 윈도우 10 환경이 근소하게 낮았다. 이는 E-코어에만 작업이 할당되는 등 최적화 등의 문제도 온도와 소비 전력의 차이로 이어졌으며 늘어난 코어 수와 스레드는 온도와 전력 향상으로 이어졌다. 새로운 인텔 7 공정(인텔 10nm, intel 10 nm Enhanced Super Fin)과 새로운 아키텍처로 인한 변화는 성능 증가와 전력 효율 향상이 이루어졌으나 그만큼 온도와 전력 소모량도 늘어난 편이다.

인텔 12세대 코어 프로세서, 윈도우 11과 조합이 유리

10년 만의 가장 큰 아키텍처적인 변화가 이루어진 인텔 12세대 코어 프로세서는 고성능과 고효율의 하이브리드 아키텍처를 기반으로 한동안 정체되었던 성능 향상을 이루어냈다.

퍼포먼스 코어(P Core)와 에피션트 코어(E Core), 인텔 스레드 디렉터, IPC 개선과 내부 재배치와 효율화는 성능과 전력 효율, MS와 협업을 통해 윈도우 11 운영체제에서 보다 최적화된 성능을 구현했으며 기존 x86 프로세서와 다른 아키텍처 변화를 통해 12세대 코어 프로세서는 새로운 시대를 이끄는 CPU가 됐다.

이러한 변화에도 불구하고 처음 도입한 고성능 하이브리드 아키텍처는 운영체제(OS)부터 소프트웨어, 게임 등에 이르는 다양한 과제도 남기고 있다. 윈도우 11에 보다 최적화 되었으나 더 많은 사용자가 사용하는 윈도우 10과의 최적화, 소프트웨어 및 게임 개발자 및 제조사들과의 협업을 통한 소프트웨어와 게임 최적화 역시 성능과 호환성을 위해 중요한 부분이다.

인텔 12세대 코어 프로세서, 윈도우 11에 최적화

이처럼 데스크탑에 처음 도입한 만큼 12세대 코어 프로세서의 하이브리드 아키텍처는 당면한 과제와 이를 해결하고 새로운 변화를 이끌어내야 다음 세대에서 더욱 발전된 모습을 기대할 수 있을 것으로 보인다.

이와 함께 차세대 PCIe 5.0와 DDR5 메모리 지원, 그에 따라 새로 적용한 LGA 1700 소켓으로 600 시리즈 메인보드가 필요하다. Z690 메인보드를 비롯하여 앞으로 등장할 새로운 600 시리즈 메인보드를 통한 대중화도 인텔 12세대 코어 프로세서가 풀어 가야할 숙제다.

운영체제(OS)와 소프트웨어, 게임 최적화 문제도 12세대 코어 프로세서의 보급에 영향을 미치고 있으나 이외에도 PCIe 5.0 활용이나 초기 진입으로 높은 가격을 형성하고 있는 DDR5 메모리와 Z690 메인보드는 대중화를 어렵게 만들고 있다. 한동안 변화가 쉽지 않겠지만 내년 초 더 많은 12세대 코어 프로세서가 등장할 것이고 메인스트림 H670/ B660과 같은 더 많은 600 시리즈 칩셋이 등장하면 시장 상황은 점차 개선될 것으로 전망된다.