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인텔 코어 i7-6950X/6900K 하이엔드 데스크톱 프로세서 : 특징편

기사입력 : 2016년 06월 20일 11시 34분
ACROFAN=권용만 | yongman.kwon@acrofan.com SNS
인텔의 일반 소비자용 프로세서와 플랫폼 전략은 초대 코어 프로세서의 등장 이후 메인스트림과 하이엔드 급 라인업으로 완전히 나뉘어, 프로세서의 태생 또한 완전히 다른 길을 걸어 오고 있다.

이 중 하이엔드 급 라인업은 워크스테이션과 서버를 위한 제온(Xeon) E5 프로세서와 같은 플랫폼을 사용하여, 메인스트림 급 라인업과 비교할 때 더 많은 코어와 더 많은 메모리, 뛰어난 확장성을 통한 차별화를 보여 주고 있다.

이미 메인스트림 PC 플랫폼을 위한 코어 프로세서와 플랫폼은 6세대 ‘스카이레이크(Skylake)’ 아키텍처가 사용되며, 이전 세대의 4세대 ‘하스웰(Haswell)’ 이후 2년 만에 전반적인 플랫폼 교체가 이루어진 바 있다. 하지만 4세대 이후 5세대의 ‘브로드웰(Broadwell)’ 아키텍처는 모바일용 플랫폼으로 먼저 등장하고 데스크톱 PC용으로는 거의 6세대 코어 프로세서와 같은 시기일 정도로 뒤늦게 등장해, 실질적으로는 시장에 제대로 등장해보지 못하고 세대 교체가 된 모습이 되었다.

하지만 이 ‘브로드웰’ 아키텍처는 아직도 ‘현역’으로, 최근 등장한 제온 E5 v4, E7 v4 프로세서가 이 아키텍처를 기반으로 한다. 그리고 이 제온 E5 v4 프로세서와 태생을 함께 하는 코어 i7-6900, 6800 시리즈 하이엔드 데스크톱 프로세서 또한 ‘브로드웰’ 아키텍처를 기반으로 한다. 같은 ‘브로드웰’ 아키텍처라고 해도, 이 하이엔드 데스크톱 프로세서는 이전의 모바일, 데스크톱용 프로세서와는 포함한 기술적 요소들이 사뭇 다른, 새로운 아키텍처로 보일 정도다.

 
▲ 공식적으로는 네 번째 세대의 하이엔드 데스크톱 프로세서인 i7-6950X / i7-6900K

 
▲ 이번 세대의 시리즈에서는 6코어 이상, 최대 10코어라는 새로운 경지를 선보였다

인텔의 하이엔드 데스크톱 프로세서의 역사는 거슬러 올라가면 제온 듀얼 소켓 구성을 그대로 사용한 초대 스컬트레일까지 거슬러 올라갈 수 있지만, 그 틀이 제대로 잡힌 것은 초대 코어 프로세서의 i7-900 시리즈부터로 볼 수 있다. 그리고 등장 당시부터 이어져 오는 플랫폼 차원의 차별점으로는 듀얼 채널을 넘어서는 메모리 컨트롤러를 통한 대용량 메모리 구성, 40레인에 이르는 PCIe를 통한 확장성, 그리고 쿼드 코어를 넘어서는 프로세서를 사용할 수 있다는 점이었다.

고성능 PC 애호가들과 고급 사용자들에게 있어 이 세 가지 특징은 비용을 넘어, 하이엔드 플랫폼을 선택해야 하는 당위성을 제시한다. 현재 세대의 하이엔드 플랫폼은 쿼드 채널과 8개 메모리 소켓을 통한 높은 메모리 성능과 대용량 구성을 제공하고, 40레인 PCIe는 두 개 이상의 그래픽카드나 RAID 카드 등으로의 확장에서 성능적인 이점을 제공한다. 또한 6코어 이상의 프로세서를 사용할 수 있다는 점은 엔트리급 워크스테이션 등으로의 활용에도 꽤 매력적인 부분이다.

이전 세대의 i7-5900, 5800 시리즈 프로세서와 X99 칩셋 기반 플랫폼은 단일 소켓에서 최대 8코어 구성의 프로세서와 쿼드 채널 메모리 컨트롤러, 최대 40레인의 PCIe 3.0 컨트롤러 구성을 제공했다. 또한 X99 칩셋에서도 10개의 SATA3 포트와 SATA 익스프레스 등 고속 스토리지 인터페이스 지원, USB 3.0 지원 등 최신 기능 지원에 충실한 모습을 보였다. 특히 프로세서 라인업에서, 엔트리급부터 6코어 구성을 통해 메인스트림급 PC 플랫폼과는 완전히 차별화하기도 했다.

 
▲ 제온 E5 v4의 LCC 형태는 링버스 하나에 모든 구성요소가 연결되는 형태다

 
▲ 아키텍처 측면에서의 변화는 심지어 PC용 브로드웰과도 차이가 보일 정도

코드명 ‘브로드웰-E’로 알려진 코어 i7-6900, 6800 시리즈는 단일 소켓 기반 플랫폼을 위한 프로세서로, 제온 E5 v4 의 ‘브로드웰-EP’와 대부분의 기술적 특징을 공유한다. 코어 i7-6900 시리즈는 ‘브로드웰’ 아키텍처를 기반으로 최대 10코어 20쓰레드 구성과 함께 DDR4-2400 쿼드 채널 메모리 컨트롤러, 40레인의 PCIe 3.0 컨트롤러를 내장했다. 프로세서 구성에서는 단일 링버스로 전체 구성 요소가 연결되는 브로드웰-EP의 LCC(Low core count) 제품군의 모습을 따르게 된다.

틱-톡 모델에서 ‘브로드웰’ 아키텍처는 기존 하스웰 아키텍처를 기반으로 한 공정 전환과 개량의 순서가 되는데, 이번에는 아키텍처에 가해진 수정 폭이 여느 때보다 큰 편이다. 프로세서의 프론트엔드 확장과 함께 AVX 명령어 수행에서의 효율이 개선되었으며, 보안 측면에서는 기존 명령어의 개선과 새로운 명령어 추가 등이 적용되어 상당 수준의 성능 개선이 이루어졌다. 플랫폼은 기존의 LGA2011-v3 소켓을 그대로 사용하며, 기존 X99 칩셋 메인보드는 펌웨어 업데이트가 필요하다.

하스웰 아키텍처 대비 동 클럭에서 전통적인 IPC 향상은 5% 정도지만, AVX2 등을 사용할 경우에는 명령어의 지연 시간 등이 크게 줄어든 부분이 적용되어 성능 향상 폭이 커진다. 또한 14nm로의 공정 전환과 최적화를 통해 같은 코어 수일 때 동작 속도도 다소 향상되었으며, 10코어 제품이 추가되면서 i7-6900 시리즈는 8, 10코어 제품으로, i7-6800 시리즈는 6코어 제품으로 구성된 것도 눈에 띄는 변화다. 덕분에 전 세대 대비 ‘모델명’ 기준으로는 꽤 큰 폭의 향상이 보인다.

 
▲ 터보 부스트 맥스 3.0은 별도의 드라이버 설치가 필요하다

아키텍처 측면에서, 브로드웰 아키텍처는 전 세대 대비 TLB에서 STLB 사이즈 증가, 분기예측 유닛의 성능 향상과 스케줄링에서의 병렬화 향상, 스케줄러 엔트리 확장 등이 적용되었다. 또한 AVX에서 연산 수행의 지연 시간을 줄이는 등으로 성능이 향상되었으며, 보안 관련 명령어의 처리 지연 시간도 더 줄였다. 이 외에도 AVX와 스칼라 워크로드가 혼재된 상황에서 스칼라 워크로드의 처리 성능까지 AVX에 맞춰 낮아지는 부분을 해결했다.

또한 코어 i7-6900, 6800 시리즈 프로세서에서 찾아볼 수 있는 독특한 기능은 ‘터보 부스트 맥스3.0’이다. 터보 부스트 2.0과 3.0은 별도로 제어할 수 있으며, 3.0은 단일 쓰레드의 워크로드에서 특정 코어의 동작 속도를 일시적으로 기존 터보 부스트 한계 이상으로 끌어올린다. 코어 i7-6950X의 경우, 터보 부스트 2.0 기준에서는 단일 쓰레드에서 최대 3.5GHz 정도로 동작하지만, 터보 부스트 3.0을 적용하면 단일 쓰레드에서 최대 4GHz 정도까지도 동작 속도가 올라갈 수 있다.

터보 부스트 3.0의 동작 방식은 6세대 코어 프로세서에서의 ‘스피드 시프트’와도 유사한 면이 있으며, 하드웨어 제어 유닛과 운영체제의 연결로 활용된다. 이에 프로세서 설치에도 이 유닛의 설치를 위한 ‘드라이버’의 설치가 필요하며, 드라이버를 설치하고 나면 애플리케이션별 우선권 등을 설정할 수 있는 애플리케이션이 설치된다. 이를 통해, 6코어 이상의 프로세서에서 현실적으로 양립시키기 힘들었던 싱글 쓰레드 성능과 반응성을 크게 향상시킬 수 있게 한다.

 
▲ 잘 알려져 있다 시피, 브로드웰은 하스웰과 플랫폼을 공유하는 세대다

 
▲ 오버클록킹 가능한 K 시리즈라, 일부 메인보드는 아예 ‘오버클록킹’을 기본으로 놓는다

코어 i7-6900, 6800 시리즈 프로세서는 이전 세대의 LGA 2011-v3 소켓 기반 플랫폼과 X99 칩셋을 그대로 활용하며, 여느 때처럼 새로운 칩셋은 등장하지 않을 것으로 보인다. 플랫폼 수준에서 보면, PCIe 레인 28개의 코어 i7-6800K를 제외한 모든 프로세서가 40레인 PCIe를 사용할 수 있으며, DDR4-2400 쿼드 채널 메모리로 최대 128GB 메모리 구성이 가능하다. TDP는 이전과 마찬가지로 140W, 쿨러 규격은 이전의 LGA 2011 규격을 준수한다면 그대로 활용할 수 있다.

이전 세대들과 마찬가지로 이 제품군에 속하는 모든 프로세서는 오버클록킹이 가능한 K 시리즈다. 물론 코어 수가 많고 TDP가 만만찮은 만큼 메인스트림 급만큼 동작 속도가 극적으로 올라가지는 않는 편이다. 오버클록킹 방법으로는 전통적인 배수 조절 뿐 아니라, 베이스 클럭의 배수 설정도 여전히 유효하다. 그리고 모든 프로세서가 임의설정 가능한 K 시리즈인 만큼, 일부 메인보드에서는 임의 설정을 적용시키는 경우도 있으며, 제품간 특징이 분명한 건 이를 의식했을 수도 있다.

한편 이전 세대들에서는 여러 가지 이유로 얻을 수 없었던 몇몇 고급 기능들도 이제는 기본 포함되는 모습이다. 대표적인 것이 고급 I/O 가상화 기능을 위한 VT-d 기능이며, 예전에는 이를 위해 오버클록킹을 포기하고 모델을 바꿔야 하는 경우도 있었다. 또 다른 새로운 기능으로는 이전 하스웰 아키텍처에서 실질적으로 ‘봉인’되어 있었던 TSX 기능이 있는데, 하스웰 세대에서는 제온 E7 레벨에서만 공식 지원되었지만, 브로드웰 이후로는 대부분 프로세서에서 다시금 지원된다.

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