3세대 라이젠으로 돌아온 AMD, AMD 라이젠 9 3900X 프로세서

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권경욱 기자 0   0

AMD는 젠(Zen)을 기반으로 하는 1세대 라이젠(Ryzen) 프로세서를 시작으로 젠+(Zen+) 기반의 2세대 라이젠, 그리고 이제 다시 성능을 한단계 도약한 젠2(Zen 2) 기반 3세대 라이젠 프로세서를 공개했다.


지난 컴퓨텍스 2019(Computex 2019)와 E3 2019 넥스트 호라이즌 게이밍(Next Horizon Gaming) 이벤트에서는 12코어 기반 라이젠 9 3900X를 이어 메인스트림 데스크탑용으로 16코어 32스레드 기반 라이젠 9 3950X를 발표하며 주목을 받았는데 드디어 제품을 직접 만나볼 수 있는 기회가 마련됐다.



AMD가 새로 도입한 라이젠 9(Ryzen 9) 브랜드용 박스


3세대 라이젠 프로세서는 젠(Zen)으로 불리는 아키텍처를 꾸준히 개선해온 결과물이다. 특히 이번 3세대 라이젠 프로세서는 기존 세대에서 지적되어온 게이밍 성능 향상에 초점이 맞춰졌고 이를 위해 다양한 아키텍처적인 변화가 이루어진 것이 특징이다.


제조 공정은 7nm 공정을 바탕으로 이전 14/ 12nm 대비 면적은 2배(2X), 같은 성능에 전력은 절반(Half), 같은 전력에 성능은 1.25배(1.25X)가 향상되며 7nm 공정 젠2 칩렛(Chiplets)과 2세대 인피니티 패브릭(Infinity Fabric)을 도입해 레이턴시(Latency)와 전력을 최적화한 새로운 I/O 다이를 더했다. 이를 통해 CPU 전반의 성능 향상과 전력 효율을 개선했다.



16코어 32스레드 확장이 가능해진 AMD 3세대 라이젠 프로세서


또 CCD는 4코어 8스레드(4C/ 8T)의 CCX 2개가 모여 1개의 CCD가 8코어 16스레드(8C/ 16T)를 구성하는데 3세대 라이젠은 별도의 I/O 다이를 코어와 분리하고 CCD 2개를 통합함으로써 16코어 32스레드(16C/ 32T)를 구성할 수 있게 됐다. 7nm 미세 공정이 도입되면서 CCX는 2세대 라이젠이 60mm^2 인데 반해 3세대 라이젠은 31.3mm^2로 47%가 작아졌으며 같은 소켓에 2배 더 많은 코어를 통합할 수 있게된 셈이다.




I/O 다이 분리로 인해 메모리 레이턴시의 약점이 발생하지만 젠과 젠+ 대비 2배로 증가한 대용량 L3 캐쉬(AMD GameCache)가 더해져 CPU에 내장된 캐쉬 메모리 이상의 데이터를 이용하기 위해 PC 메모리를 참조하는 대신 대용량 게임 캐쉬를 먼저 거치도록 설계해 늘어지는 레이턴시를 보완해준다.



AMD 3세대 라이젠 프로세서에 도입한 젠2(Zen2) 마이크로아키텍처


3세대 라이젠 프로세서는 최대 15%의 IPC(Instructions per Clock, 클럭 당 명령어 처리) 개선을 이루어낸 것으로 발표했는데 AMD는 Micro-Op 캐쉬 2배 확장과 TAGE 분기 예측 도입, AGU 유닛 추가, LOAD/STORE 및 프리패치 대역폭 확장, 백터 연산 기능의 256bit (AVX256) 부동소수점 연산, 180 엔트리 레지스터 파일 확장, ALU 와 AGU 스케쥴러 개선, 레이턴시 개선을 위한 대용량 L3 캐쉬 등을 주요한 변화로 소개했다. 이와 같은 변화와 개선의 결과 라이젠의 강점인 경쟁사 대비 더 많은 코어를 바탕으로 멀티스레드 능력은 더욱 강화하면서 부동소수점 연산 능력 향상, 그동안 지적받아온 레이턴시의 개선이 가능해졌다.




그 외에도 PBO(Precision Boost Overdrive) 자동 오버클럭킹(Automatic Overclocking), 쉬운 DRAM 오버클럭킹 등도 지원한다. 프리시전 부스트 2(Precision Boost 2)로 불리는 자동 오버클럭킹 기술은 기본 제공되는 번들 대신 쿨링 능력이 우수한 고성능 수냉 쿨링 솔루션과 프리미엄 메인보드가 더해지면 클럭 부스트 가능성이 증가해 기본 프로세서의 클럭 이상으로 성능을 향상할 수 있게 된다.




3세대 라이젠은 시스템 성능 향상을 위해 DDR-3200을 공식 지원에 더해 DRAM 오버클럭을 보다 용이하도록 해준다. 기존에는 인피니티 패브릭(Infinity Fabric)과 메모리 클럭이 1:1로 매칭되어 적용 가능한 클럭과 선택지가 제한되었다. 하지만 이제는 2:1 모드도 지원하면서 DDR4-3733 클럭에서 DDR4-4200 이상과 DDR4-5100에 이르는 보다 다양한 메모리 클럭 설정이 가능해졌다. 전반적으로 경쟁사보다 메모리 오버클럭 난이도 높은 편에 속한 AMD인데 이론상으로는 기존 세대 대비 높은 클럭의 DRAM 오버클럭(OC)이 가능해져 이를 통해 시스템 성능을 향상할 수 있게 됐다.




여기에 AMD는 마이크로소프트(Microsoft, MS)와 협력을 통해 젠부터 젠2에 이르는 프로세서에 도입한 CCX에 대한 최적화(스케쥴러 최적화)를 위해 노력해 왔고 최근 업데이트로 이슈화된 윈도우 10(Windows 10) 1903 버전(2019 5월 10일 업데이트, 10 May 2019 Update)에 이르러 성과를 거두었다. 이번 업데이트를 통해 CCX는 보다 민첩하게 동작하며 3세대 라이젠 프로세서는 바이오스의 UEFI CPPC2 지원을 통해 이전 대비 20배(20X) 빠른 클럭 스위칭으로 애플리케이션 부하에 따라 빠르게 대응해 이전 윈도우 10 빌드 대비 효율적이면서도 보다 최적화된 성능을 제공할 수 있게 된 것으로 알려졌다. 기존 젠과 젠+ 기반 라이젠과 2세대 라이젠 역시 CCX 최적화로 성능 개선을 이룰 수 있게 됐다.



AMD 12코어 24스레드 기반의 라이젠 9 3900X 프로세서(AM4 소켓 호환)



또한 AMD 3세대 라이젠 프로세서는 소켓 AM4를 유지하고 있다. 2020년까지 AM4 소켓을 유지할 것으로 알려진 만큼 올해(2019)와 내년(2020)까지 출시하는 프로세서는 기존 메인보드에서 바이오스 업데이트로 호환이 가능하다. A320 칩셋 메인보드는 메인보드 제조사의 재량에 따라 지원이 달라질 것으로 알려졌지만 다른 300 시리즈와 400 시리즈, 500 시리즈 메인보드 칩셋은 AM4 소켓 프로세서와의 호환성을 유지해 업그레이드가 가능하다. 물론 3세대 라이젠과 함께 발표된 X570 칩셋처럼 PCIe Gen4(PCIe 4.0)과 같은 최신 기술 지원은 새로운 칩셋을 통해서만 가능해진다. AMD 3세대 라이젠 메인보드에 대한 내용은 [Computex 2019] AMD 3세대 라이젠 지원 X570 메인보드, ASUS·ASRock·기가바이트·MSI·BIOSTAR·컬러풀 제조사별 라인업 기사를 참고하자.




AMD는 3세대 라이젠 프로세서를 12코어 24스레드인 라이젠 9 3900X부터 내장 그래픽(iGPU)를 통합한 4코어 4스레드(4C/ 4T)의 라이젠 3 3200G까지의 7종을 먼저 출시한 후 9월에는 16코어 32스레드 기반의 라이젠 9 3950X도 투입할 예정이다. AMD가 7월 5일(금)자로 공개한 세금 10% 포함하는 3세대 라이젠 프로세서의 국내 출시 가격은 3200G가 14만 1천원(141,000원), 3400G는 20만 7천원(207,000원), 3600은 27만 7천원(277,000원), 3600X는 34만 7천원(347,000원), 3700X는 45만 6천원(456,000원), 3800X는 55만 2천원(552,000원), 3900X는 69만 3천원(693,000원)이다.



AMD 3세대 라이젠 프로세서 성능 테스트 시스템



AMD 3세대 라이젠 프로세서 테스트용 킷


AMD는 3세대 라이젠 프로세서 테스를 위해 AMD 라이젠 9 3900X와 ASUS ROG Crosshair VIII Hero(Wi-Fi), G.SKILL TridentZ Royal DDR4 3600MHz, Corsair MP600 Gen4 PCIe M.2 SSD를 제공했다.





AMD 3세대 라이젠 9 3900X (12C/ 24T) 프로세서와 성능 비교 테스트를 위해 2세대 라이젠 7 2700X(8C/ 16T)와 1세대 라이젠 7 1800X(8C/ 16T), 인텔(intel) 코어 i9 9900X(8C/ 16T)와 코어 i7 8700K(6C/ 12T) 프로세서, 메모리는 지스킬(G.SKILL TridentZ Royal DDR4-3600MHz 8GB x2를 DDR4-2666MHz와 DDR4 3200MHz 클럭 설정, 게이밍 성능 확인을 위해 엔비디아(NVIDIA) 지포스 RTX 2080 Ti 11GB를 이용했다.



더 많은 코어 탑재한 AMD 3세대 라이젠, CPU 연산 성능 향상







AMD 라이젠(Ryzen) 프로세서는 경쟁 프로세서 대비 더 많은 코어를 제공하는 것이 특징으로 이를 통해 프로세서의 멀티스레드 및 멀티 태스킹 환경에서 유리한 모습을 유지해왔는데 이번 3세대 라이젠 프로세서 역시 메인스트림에 12코어 24스레드(12C/ 24T)의 3900X, 9월에는 16코어 32스레드(16C/ 32T) 기반의 라이젠 9 3950X도 출시 예정이다. 멀티코어 활용도가 높은 시네벤치 R15(CineBench R15)와 시네벤치 R20(CineBench R20)에서는 경쟁 플랫폼 대비 다시 4개의 물리 코어와 8개의 스레드가 증가하면서 그만큼 멀티코어 활용도가 높은 프로그램에서 향상이 이루어졌다.






반디집(Bandzip)은 멀티 코어를 지원해 코어 수가 더 많은 프로세서의 성능이 유리하지만 싱글 스레드 성능이 더 높은 코어 i9 9900K는 더 많은 코어를 제공하는 라이젠 9(Ryzen 9) 3900X를 앞섰다. 반면 인코딩 프로그램인 핸드브레이크(HandBrake)에서는 12코어 24스레드로 더 많은 코어를 제공하는 라이젠 9 3900X에 유리한 것으로 나타나 인코딩 및 트랜스코딩 프로그램에서의 3세대 라이젠 프로세서의 성능을 기대할 수 있다.




AMD 3세대 라이젠 프로세서는 CCX (4C/ 8T) 2개를 통합한 CCD와 I/O 다이를 CPU 코어와 분리해 레이턴시(Latency)가 증가할 수밖에 없는 구조를 갖게 됐다. 대신 L3 대용량 캐쉬(AMD GameCache)로 이를 보완하고 있다. AIDA64를 이용해 메모리 레이턴시(Memory Latency)를 살펴보면 메모리 레이턴시는 여전히 경쟁 플랫폼 대비 불리한 구조를 보이고 있으나 2세대와는 차이가 크지 않은 반면 1세대 대비 개선된 모습을 보여준다.



AMD 3세대 라이젠, 효율화와 대용량 게임 캐쉬로 게임 성능 향상


메모리 레이턴시와 프로세서 전반의 레이턴시는 게임 성능과도 연관이 되는데 AMD는 3세대 라이젠에서 대용량 L3 게임 캐쉬를 통해 늘어진 레이턴시의 약점을 보완해 게임 성능을 향상했다고 밝혔는데 실제 게임을 통해 이를 살펴봤다.





그래픽카드의 성능을 살펴볼 수 있는 3DMark Fire Stire와 3DMark Time Spy(DX12) 테스트 중 프로세서의 연산 성능을 보여주는 Physics 스코어와 CPU 스코어를 통해 각 프로세서의 성능을 살펴본 결과 멀티 코어를 지원하는 소프트웨어 답게 가장 많은 12코어 24스레드(12C/ 24T)를 탑재한 라이젠 9 3900X가 가장 높은 스코어를 기록했다.




















최신 게임일수록 멀티코어 활용도가 높아지는 추세인데 AMD 3세대 라이젠 프로세서는 대용량 L3 게임 캐쉬(AMD GameCache)를 탑재함으로써 늘어진 레이턴시를 보완하고 게임 성능에서도 1세대 및 2세대 라이젠 프로세서 대비 크게 향상된 모습을 보여준다. 여전히 게임에서는 인텔 프로세서가 우세하다고 볼 수 있는 결과지만 절대 성능을 위해 인텔 프로세서를 고집하지 않는다면 더 많은 코어를 활용한 가능한 3세대 라이젠 프로세서도 기존 세대 대비 향상된 게임 성능을 제공하는 만큼 선택의 폭이 넓어졌다고 볼 수 있다. 또 더 많은 코어와 스레드를 통해 인터넷 방송(스트리밍) 동시 작업 등에서 보다 유연한 모습을 기대할 수 있다.



AMD 3세대 라이젠 온도와 전력 소모





이번에는 AMD 3세대 라이젠 프로세서의 온도와 전력 소모를 기존 세대와 비교했다. 7nm 공정의 CPU와 12nm I/O 다이를 통합한 3세대 라이젠 프로세서는  TDP 105W 스펙을 제공하는데 경쟁 플랫폼과 비교해 상황에 따라 약간 높은 전력 소모를 보이기도 했지만 더 많은 코어가 탑재되었다는 점을 고려하면 준수한 발열 및 전력 소모 특성을 보여준다.



AMD 3세대 라이젠 프로세서, 멀티코어 성능 향상에 게임 성능도 추격




AMD 3세대 라이젠 프로세서는 이전 세대 대비 최대 15%의 IPC를 향상함과 동시에 소비자용 메인스트림 프로세서 라인업에 기존과 같이 다코어 정책을 이어가고 있다. 12코어 기반 라이젠 9 3900X 출시를 이어 9월에는 다시 16코어 기반 3950X가 출시되면 메인스트림 시장의 멀티코어 활성화도 보다 빨라질 것으로 보인다. 


이를 통해 같은 가격에 경쟁 프로세서 대비 더 많은 코어를 이용할 수 있고 다중 작업에서 효과적인 모습을 보여준다. 또한 멀티코어 최적화 프로그램에서는 그동안 경쟁력을 보여줬지만 게임 성능은 부족한 모습을 보였는데 3세대 라이젠은 프로세서의 내부 구조 개선 등과 같은 효율화를 꾀하면서 동시에 대용량 L3 게임 캐쉬(AMD GameCache)를 탑재하면서 인텔 프로세서를 많이 따라잡은 것으로 나타났다. 다음 세대로 넘어간다면 게임 성능의 간극도 지금보다 더 좁혀질 것으로 예상된다.


가격 정책은 더 많은 코어와 성능 향상으로 기존 세대 대비 약간은 높아진 것으로 보인다. 코어와 성능 향상을 고려해 적용된 것으로 일부분 납득이 가지만 조금 더 공격적인 가격 정책을 바탕으로 프로세서 시장 점유율을 늘려가는 전략도 고려해보면 좋을 것이다.


한편 AMD는 3세대 라이젠 프로세서를 12코어 24스레드 라이젠 9 3900X부터 내장 그래픽(iGPU)를 통합한 4코어 4스레드(4C/ 4T)의 라이젠 3 3200G까지의 7종을 먼저 출시한 후 9월에는 16코어 32스레드 기반의 라이젠 9 3950X도 투입할 예정이다. 사용자들은 기존 세대 대비 향상된 성능의 프로세서를 다양하게 만나볼 수 있게 되었다.

 

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