2020.11.09

AMD 라이젠 5000 리뷰 | 단연 CPU 1인자, '싱글 쓰레드와 게임 성능에서도 인텔에 완승'

Gordon Mah Ung | PCWorld
2020년 11월은 많은 이에게 컴퓨팅 연산 능력에 역사적인 변화가 도래한 때로 기억될 것이다. AMD가 마침내 라이젠 5000 데스크톱 CPU로 인텔을 KO시켰다. AMD는 글러브를 낀 손을 하늘 높이 들어올리면서 승리를 알렸고, 곳곳에서 플래시가 터지고 심판이 AMD를 승자로 선언했다. 이 시합의 헤드라인은 무엇일까? ‘라이젠 9 5900X와 5950X가 인텔 코어 i9에 완승을 거뒀다!’일 것이다.

젠 3 코어를 사용한 라이젠 5000 칩은 역대 최고의 일반사용자용 데스크톱 CPU라고 말할 수 있다. 라이젠 5000은 모든 작업에서 인텔 최고의 경쟁 제품을 무찌른다. 무거운 멀티코어 작업? AMD가 승자다. 가벼운 싱글 쓰레드 작업? 역시 AMD가 앞선다. 게임? AMD가 이긴다. PCIe 4.0? AMD가 먼저다. 메인보드를 바꾸지 않고 그냥 써도 되는 호환성은? 이것 역시 AMD다.

각각 800달러와 550달러에 출시된 라이젠 9 5950X와 5900X는 인텔 코어 i9을 압도했다. 여전히 이 승리와 패배, 그리고 압도적인 결과로 인한 놀라움이 가시지 않았을 정도다. 그러나 동시에 놀라서는 안 되는 일이기도 하다. AMD는 2016년 8월 처음 공개한 후부터 지금까지 젠 코어를 계속 발전시켜왔다. 아이러니하게도 당시 발표 행사장 건너편에서는 인텔이 20번째이자 마지막인 인텔 개발자 포럼을 마무리하고 있었다.
 

라이젠 이전과 라이젠 이후

지난 5년 간의 일반용 데스크톱 컴퓨터 역사를 요약한 다음 표를 보면, 라이젠이 얼마나 파괴적으로 혁신을 이끌었는지 알 수 있다. 파른색 칸은 경쟁 상대가 없었던 인텔이다. 인텔은 CPU 가격을 얼마나 비싸게 책정할지 한계를 테스트하고 있었다(힌트 : 1,723달러).

맨 처음 붉은색 칸은 AMD의 오리지널 라이젠 프로세서이다. 1년 전 인텔이 책정한 가격의 절반도 안 되는 가격에 8코어 CPU를 선보였다.
 
ⓒ IDG

그 다음부터는 파란색과 붉은색이 번갈아 등장한다. 인텔 칩 아키텍처는 14나노에서 정체된 상태였고, AMD는 힘이 빠진 상대를 주시하며 기회를 노렸다. 라이젠 7 2700X는 공정을 개선했고, 성능을 조금 더 향상했으며, 가격을 훨씬 더 인하했다
.
라이젠 9 3950X는 합리적인 가격에 7나노 기반의 16코어 CPU를 제공해 세상을 놀라게 했다. 표에는 없지만 이 제품과 동급인 인텔 코어 i9-9660X는 성능이 더 낮은데도 가격은 1,600달러였다.

젠 아키텍처와 라이젠이 업그레이드될 때마다 AMD는 인텔을 코너로 몰아붙였다. 얼마 남지 않은 인텔 데스크톱의 경쟁 우위 요소가 조금씩 줄어들었다. 그러나 그 남은 것이 정말 중요한 것이기는 했다. 인텔은 아직 싱글 쓰레드 성능과 게임 성능에서 우위를 차지하고 있었다. 

그러나 AMD는 라이젠 5000과 젠 3로 마지막 일격을 날렸다. 그러면서 인텔 코어 CPU는 무너져 내렸다.
 
ⓒ AMD

이전 세대 라이젠 칩의 가장 놀라운 점은 그다지 급격한 변화 없이 승리를 가져왔다는 것이다. 물론 TSMC의 첨단 7나노 공정으로 이전 라이젠 3000 시리즈의 크기를 줄인 것이 도움은 됐지만, 실제 코어 설계는 크게 바뀌지 않았다.

AMD는 라이젠 5000의 경우 성능과 지연, 전력 효율성이라는 3가지 목적을 위해 코어를 사실상 완전히 새롭게 설계하기 시작했다고 밝혔다.  코어 자체의 경우, 정수 성능, 부동 소수점 성능, 분기 예측 성능을 향상했다.  그러나 가장 크게 업그레이드된 것은 지연 문제였다. AMD는 칩의 기본 구성요소인 CCX(Core Complex)를 다시 설계하는 작업에 착수했다.

단일 실리콘에서 CPU를 만드는 인텔과 다르게, AMD는 여러 칩릿(chiplet)에서 라이젠을 조립한다. AMD가 수율(Yield)과 구성(Construction)에서 훨씬 유연성을 얻은 이유다. 예를 들어 젠 3에는 젠 2와 동일한 PCIe 4.0 레인과 메모리 컨트롤러가 포함된 IO 다이가 사용된다. 최신 코어는 어떤 방해도 받지 않고 기존 메인보드와 소켓에 적용될 수 있다.
 
ⓒ AMD


이전까지 라이젠 칩은 각 CCX를 4개 x86 코어로 구성하고 다시 두 번째 CCX에 연결해 하나의 CCD를 만들었다. 이 설계의 문제점은 코어가 4코어 CCX 외부에서 통신을 해야 했기 때문에 지연이 발생한다는 것이다. AMD가 밝힌 지연률은 78ns~95ns였다. 통합 8코어 CCX는 지연이 거의 없다.
 
ⓒ AMD


새 통합 8코어 CCX의 또 다른 장점은 가용한 L3 캐시의 증가이다. 이전 설계는 각 4-코어 CCX의 16MB의 L3 캐시를 제공하지만, 공유할 수는 없었다. 이제 모든 코어를 하나의 CCX로 통합하면서 8개 코어 모두 32MB 메모리를 공유한다.

지연 감소와 캐시 크기 증가로 게임 성능이 크게 강화되었다. AMD 엔지니어는 더 커진 L3가 최신 게임 플레이에 아주 큰 영향을 가져왔다고 말했다.

사용되지 않는 코어를 정지하는 공격적인 클럭 게이팅(Clock gating) 향상도 중요한 특징이다. 클럭 게이팅은 라이젠 5000의 클럭 향상에 도움을 주며, 전력도 절약한다. AMD에 따르면 정지된 코어는 전력을 사용하지 않고, 당연히 발열도 없다. 이는 라이젠 5000의 성능과 전력 효율성에 도움을 준다.

이 칩은 아주 효율적이다. AMD에 따르면, 추가 전력 없이도 이전 7nm 라이젠 3000 CPU보다 훨씬 더 높은 성능을 발휘하고, 인텔 코어 i9-10900K보다 2.8배 향상되었다. AMD가 따로 설명을 한 것은 아니지만, 이는 노트북 컴퓨터용 침에도 큰 도움을 줄 것으로 판단된다.

지연 향상과 전력 절감은 최종적인 목표인 성능에 도움을 준다. AMD는 IPC(Instructions per Clock)를 20% 개선하는 것이 목적이었다고 밝혔는데, 이 목표를 달성한 것으로 보인다.
 
ⓒ AMD


테스트 방법

이제부터 소개할 벤치마크 결과는 너무나 뚜렷해서 초보 사용자에게는 지나치게 편향된 것으로 보일 수도 있을 정도다.

리뷰를 위해 AMD는 가장 우수한 칩 2종을 제공했다. 12코어 라이젠 9 5900X와 16코어 라이젠 9 5950X다. 비교 대상으로 인텔의 최신 10세대 코어 i9-10900K, AMD의 라이젠 9 3900XT를 사용했다.

AMD CPU는 MEG X570 갓라이크(Godlike) 메인보드에서 테스트했고, 인텔 CPU는 에이수스 막시무스 XII 익스트림(Maximus XII Extreme) 보드에 설치했다.

4개 CPU 모두 윈도우 10 2H20 버전, 최신 공개 드라이버가 적용된 지포스 RTX 2080 Ti GPU를 이용해 테스트했다. 두 장치 모두 메모리는 32GB Corsair DDR4/3600(XMP 프로필 로딩)이었다.

또, NZXT X62 280mm 수냉 쿨러를 사용했고, 팬과 펌프는 수동으로 최대 속도로 설정했다. 둘 모두 케이스를 개방한 상태에서 테스트했고, 메인보드와 그래픽 카드 방향으로 작은 탁상용 선풍기를 사용했다.

AMD 시스템의 스토리지는 Corsair MP600 PCIe 4.0 SSD, 인텔 시스템은 삼성 960 프로 SSD였다. PCIe 4.0인 AMD CPU에 유리한 구성이다. 현재 데스크톱 칩 가운데 PCIe 4.0을 지원하는 유일한 제품이 AMD이기 때문에 PCIe 3.0로 제한을 주는 것이 불공평하다고 판단했다.

공정한 결과가 나오도록 대다수 항목에서는 거듭 테스트를 실시했다. 운영체제와 그래픽 드라이버가 그렇게 중요하지 않은 일부 테스트에서는 기존 결과를 다시 사용하고 기록했다.
ⓒ AMD


라이젠 5000 렌더링 성능 벤치마크

ⓒ IDG
 
ⓒ IDG
 
ⓒ IDG
 
ⓒ IDG
 
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라이젠 5000 콘텐츠 제작 성능 벤치마크

ⓒ IDG
 
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2020.11.09

AMD 라이젠 5000 리뷰 | 단연 CPU 1인자, '싱글 쓰레드와 게임 성능에서도 인텔에 완승'

Gordon Mah Ung | PCWorld
2020년 11월은 많은 이에게 컴퓨팅 연산 능력에 역사적인 변화가 도래한 때로 기억될 것이다. AMD가 마침내 라이젠 5000 데스크톱 CPU로 인텔을 KO시켰다. AMD는 글러브를 낀 손을 하늘 높이 들어올리면서 승리를 알렸고, 곳곳에서 플래시가 터지고 심판이 AMD를 승자로 선언했다. 이 시합의 헤드라인은 무엇일까? ‘라이젠 9 5900X와 5950X가 인텔 코어 i9에 완승을 거뒀다!’일 것이다.

젠 3 코어를 사용한 라이젠 5000 칩은 역대 최고의 일반사용자용 데스크톱 CPU라고 말할 수 있다. 라이젠 5000은 모든 작업에서 인텔 최고의 경쟁 제품을 무찌른다. 무거운 멀티코어 작업? AMD가 승자다. 가벼운 싱글 쓰레드 작업? 역시 AMD가 앞선다. 게임? AMD가 이긴다. PCIe 4.0? AMD가 먼저다. 메인보드를 바꾸지 않고 그냥 써도 되는 호환성은? 이것 역시 AMD다.

각각 800달러와 550달러에 출시된 라이젠 9 5950X와 5900X는 인텔 코어 i9을 압도했다. 여전히 이 승리와 패배, 그리고 압도적인 결과로 인한 놀라움이 가시지 않았을 정도다. 그러나 동시에 놀라서는 안 되는 일이기도 하다. AMD는 2016년 8월 처음 공개한 후부터 지금까지 젠 코어를 계속 발전시켜왔다. 아이러니하게도 당시 발표 행사장 건너편에서는 인텔이 20번째이자 마지막인 인텔 개발자 포럼을 마무리하고 있었다.
 

라이젠 이전과 라이젠 이후

지난 5년 간의 일반용 데스크톱 컴퓨터 역사를 요약한 다음 표를 보면, 라이젠이 얼마나 파괴적으로 혁신을 이끌었는지 알 수 있다. 파른색 칸은 경쟁 상대가 없었던 인텔이다. 인텔은 CPU 가격을 얼마나 비싸게 책정할지 한계를 테스트하고 있었다(힌트 : 1,723달러).

맨 처음 붉은색 칸은 AMD의 오리지널 라이젠 프로세서이다. 1년 전 인텔이 책정한 가격의 절반도 안 되는 가격에 8코어 CPU를 선보였다.
 
ⓒ IDG

그 다음부터는 파란색과 붉은색이 번갈아 등장한다. 인텔 칩 아키텍처는 14나노에서 정체된 상태였고, AMD는 힘이 빠진 상대를 주시하며 기회를 노렸다. 라이젠 7 2700X는 공정을 개선했고, 성능을 조금 더 향상했으며, 가격을 훨씬 더 인하했다
.
라이젠 9 3950X는 합리적인 가격에 7나노 기반의 16코어 CPU를 제공해 세상을 놀라게 했다. 표에는 없지만 이 제품과 동급인 인텔 코어 i9-9660X는 성능이 더 낮은데도 가격은 1,600달러였다.

젠 아키텍처와 라이젠이 업그레이드될 때마다 AMD는 인텔을 코너로 몰아붙였다. 얼마 남지 않은 인텔 데스크톱의 경쟁 우위 요소가 조금씩 줄어들었다. 그러나 그 남은 것이 정말 중요한 것이기는 했다. 인텔은 아직 싱글 쓰레드 성능과 게임 성능에서 우위를 차지하고 있었다. 

그러나 AMD는 라이젠 5000과 젠 3로 마지막 일격을 날렸다. 그러면서 인텔 코어 CPU는 무너져 내렸다.
 
ⓒ AMD

이전 세대 라이젠 칩의 가장 놀라운 점은 그다지 급격한 변화 없이 승리를 가져왔다는 것이다. 물론 TSMC의 첨단 7나노 공정으로 이전 라이젠 3000 시리즈의 크기를 줄인 것이 도움은 됐지만, 실제 코어 설계는 크게 바뀌지 않았다.

AMD는 라이젠 5000의 경우 성능과 지연, 전력 효율성이라는 3가지 목적을 위해 코어를 사실상 완전히 새롭게 설계하기 시작했다고 밝혔다.  코어 자체의 경우, 정수 성능, 부동 소수점 성능, 분기 예측 성능을 향상했다.  그러나 가장 크게 업그레이드된 것은 지연 문제였다. AMD는 칩의 기본 구성요소인 CCX(Core Complex)를 다시 설계하는 작업에 착수했다.

단일 실리콘에서 CPU를 만드는 인텔과 다르게, AMD는 여러 칩릿(chiplet)에서 라이젠을 조립한다. AMD가 수율(Yield)과 구성(Construction)에서 훨씬 유연성을 얻은 이유다. 예를 들어 젠 3에는 젠 2와 동일한 PCIe 4.0 레인과 메모리 컨트롤러가 포함된 IO 다이가 사용된다. 최신 코어는 어떤 방해도 받지 않고 기존 메인보드와 소켓에 적용될 수 있다.
 
ⓒ AMD


이전까지 라이젠 칩은 각 CCX를 4개 x86 코어로 구성하고 다시 두 번째 CCX에 연결해 하나의 CCD를 만들었다. 이 설계의 문제점은 코어가 4코어 CCX 외부에서 통신을 해야 했기 때문에 지연이 발생한다는 것이다. AMD가 밝힌 지연률은 78ns~95ns였다. 통합 8코어 CCX는 지연이 거의 없다.
 
ⓒ AMD


새 통합 8코어 CCX의 또 다른 장점은 가용한 L3 캐시의 증가이다. 이전 설계는 각 4-코어 CCX의 16MB의 L3 캐시를 제공하지만, 공유할 수는 없었다. 이제 모든 코어를 하나의 CCX로 통합하면서 8개 코어 모두 32MB 메모리를 공유한다.

지연 감소와 캐시 크기 증가로 게임 성능이 크게 강화되었다. AMD 엔지니어는 더 커진 L3가 최신 게임 플레이에 아주 큰 영향을 가져왔다고 말했다.

사용되지 않는 코어를 정지하는 공격적인 클럭 게이팅(Clock gating) 향상도 중요한 특징이다. 클럭 게이팅은 라이젠 5000의 클럭 향상에 도움을 주며, 전력도 절약한다. AMD에 따르면 정지된 코어는 전력을 사용하지 않고, 당연히 발열도 없다. 이는 라이젠 5000의 성능과 전력 효율성에 도움을 준다.

이 칩은 아주 효율적이다. AMD에 따르면, 추가 전력 없이도 이전 7nm 라이젠 3000 CPU보다 훨씬 더 높은 성능을 발휘하고, 인텔 코어 i9-10900K보다 2.8배 향상되었다. AMD가 따로 설명을 한 것은 아니지만, 이는 노트북 컴퓨터용 침에도 큰 도움을 줄 것으로 판단된다.

지연 향상과 전력 절감은 최종적인 목표인 성능에 도움을 준다. AMD는 IPC(Instructions per Clock)를 20% 개선하는 것이 목적이었다고 밝혔는데, 이 목표를 달성한 것으로 보인다.
 
ⓒ AMD


테스트 방법

이제부터 소개할 벤치마크 결과는 너무나 뚜렷해서 초보 사용자에게는 지나치게 편향된 것으로 보일 수도 있을 정도다.

리뷰를 위해 AMD는 가장 우수한 칩 2종을 제공했다. 12코어 라이젠 9 5900X와 16코어 라이젠 9 5950X다. 비교 대상으로 인텔의 최신 10세대 코어 i9-10900K, AMD의 라이젠 9 3900XT를 사용했다.

AMD CPU는 MEG X570 갓라이크(Godlike) 메인보드에서 테스트했고, 인텔 CPU는 에이수스 막시무스 XII 익스트림(Maximus XII Extreme) 보드에 설치했다.

4개 CPU 모두 윈도우 10 2H20 버전, 최신 공개 드라이버가 적용된 지포스 RTX 2080 Ti GPU를 이용해 테스트했다. 두 장치 모두 메모리는 32GB Corsair DDR4/3600(XMP 프로필 로딩)이었다.

또, NZXT X62 280mm 수냉 쿨러를 사용했고, 팬과 펌프는 수동으로 최대 속도로 설정했다. 둘 모두 케이스를 개방한 상태에서 테스트했고, 메인보드와 그래픽 카드 방향으로 작은 탁상용 선풍기를 사용했다.

AMD 시스템의 스토리지는 Corsair MP600 PCIe 4.0 SSD, 인텔 시스템은 삼성 960 프로 SSD였다. PCIe 4.0인 AMD CPU에 유리한 구성이다. 현재 데스크톱 칩 가운데 PCIe 4.0을 지원하는 유일한 제품이 AMD이기 때문에 PCIe 3.0로 제한을 주는 것이 불공평하다고 판단했다.

공정한 결과가 나오도록 대다수 항목에서는 거듭 테스트를 실시했다. 운영체제와 그래픽 드라이버가 그렇게 중요하지 않은 일부 테스트에서는 기존 결과를 다시 사용하고 기록했다.
ⓒ AMD


라이젠 5000 렌더링 성능 벤치마크

ⓒ IDG
 
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라이젠 5000 콘텐츠 제작 성능 벤치마크

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