인텔 코어 i9 심층 리뷰: 라이젠과의 전쟁을 준비하는 가장 빠른 소비자용 CPU

치열한 CPU 전쟁이 예고되는 가운데 PCWorld는 첫 코어 i9 칩(인텔 코어 i9-7900X 10코어)을 리뷰 중이다. 물론 코어 i9는 인텔이 일반 소비자용으로 판매하는 CPU 중에서 역대 최강의 성능을 자랑하며 현존하는 가장 빠른 코어 시리즈 CPU이기도 하다. 그러나 앞길은 험난하다. AMD 라이젠 5와 라이젠 7이 하위 제품군에서 강력한 경쟁 상대인데다 하이엔드 영역에는 12코어, 16코어 쓰레드리퍼(Threadripper) CPU도 곧 들이닥치기 때문이다.

코어 i9에 대해서는 할 이야기가 너무 많은 관계로 여기에는 가격과 기능, FAQ 등을 따로 정리하지 않았다. 이 리뷰에서는 성능과 직결되는 몇 가지 내부적인 문제를 먼저 짚어보고, 그 다음 벤치마크를 통해 실제 성능을 확인한다.

코어 i9의 내부
코어 i9는 인텔이 10년 만에 처음 선보인 새 “코어 i”다. 인텔은 비밀을 철저히 지키고 사전 정보 유출을 방지하기 위해 리뷰용 샘플 등의 라벨을 “코어 i7”로 꾸미기까지 했다. 이 사진에서도 리뷰 샘플이 코어 i9가 아닌 코어 i7로 식별됨을 볼 수 있다.

코어 i9 제품군은 단순히 새 CPU가 아닌 새로운 플랫폼이다. 즉, 새 칩셋(X299), 새 소켓(LGA2066) 모두 이전 CPU와는 호환되지 않는다.

또한 이전 세대에서는 볼 수 없었던 점으로, 새 플랫폼에서는 두 개의 CPU 제품군이 하나로 통합된다. 이전까지 인텔의 최신 케이비 레이크 코어를 원하는 사람은 LGA1511 소켓을 사용하는 메인보드를 구입해야 했다. 그리고 예를 들어 인텔 코어 i7-6800K와 같은 6코어 스카이레이크 CPU를 사용하려는 경우에는 LGA2011 V3 기반 메인보드를 구입해야 했다.

X299와 LGA2066 플랫폼은 4코어 코어 i5 케이비 레이크 CPU부터 스카이레이크 18코어 코어 i9 익스트림 에디션까지 모두 포괄하므로 입맛대로 고르면 된다. 명확하게 정리를 좀 하자면 케이비 레이크 CPU(케이비 레이크 X라고도 함)는 코어 i5-7640X와 코어 i7-7740X다. 나머지 코어 i7과 코어 i9 CPU는 스카이레이크, 통칭 스카이레이크 X라고 한다.

이 통합은 일부 혼란과 우려를 일으켰다. X299 메인보드의 가격은 비쌀 가능성이 높다. 250달러짜리 CPU를 장착하기 위해 350달러짜리 메인보드를 구입할 사람이 얼마나 있겠냐는 것은 지극히 타당한 의문이다.

인텔의 케이비 레이크 X는 오버클럭 열풍을 노린 것일 수도 있다. LGA1151 소켓인 케이비 레이크와 달리 케이비 레이크 X 칩에는 통합 그래픽 기능이 없다. 사실 다이에 아예 물리적으로 IGP가 없다는 이야기도 있다. 덕분에 두 케이비 레이크 X 칩은 LGA1511 버전에 비해 오버클럭 잠재력이 훨씬 더 높다. 실제로 타이페이에서 열린 최근 컴퓨텍스에서 인텔은 X299에서 케이비 레이크 칩 역사상 가장 높은 오버클럭 기록이 수립됐다고 말했다.

생각만으로는 누구나 18코어 CPU를 사용하겠지만 현실에서는 고가의 메인보드에 저렴한 CPU를 장착하는 사람들도 있다. 케이비 레이크 X는 그런 사람들을 위한 CPU다.

PCIe 레인 : 여전한 제약
어쨌든 케이비 레이크 X와 스카이레이크 X 소켓의 통일은 혼란을 일으킬 수밖에 없다. 대표적인 예는 PCIe 제한이다. 예를 들어 코어 i9-7900X에서는 CPU에서 직접 쿼드 채널 메모리와 44개의 PCIe Gen 3 레인을 지원한다. 그러나 같은 빌드에 CPU를 코어 i7-7740X로 낮추면 메인보드는 듀얼 채널 메모리로 제한된다. 더 나쁜 점은 PCIe 레인도 16개로 줄어든다는 것이다. 케이비 레이크 코어는 그 이상의 레인을 지원하지 않기 때문이다. 이는 메인보드의 슬롯 일부 성능이 저하되거나 아예 비활성화됨을 의미한다.

케이비 레이크 X의 16레인 제한은 CPU 설계 때문에 어쩔 수 없다고 하더라도, 인텔은 스카이레이크 X에서는 의도적으로 PCIe 레인을 제한한다. 10코어 버전은 44개 레인을 이용하지만 6코어, 8코어 버전 스카이레이크 X는 28개 레인뿐이다. 우리가 알기로 이 제한에 기술적인 이유는 없다. 단순히 “마케팅을 위한 구분”이다. 비즈니스 스쿨 식으로 말하자면 “더 비싼 값을 받아내기 위한 방법”이다.

인텔 VROC
PCIe 제한보다 더 많은 논란을 일으키는 부분은 인텔 VROC(Virtual RAID on CPU)다. VROC은 최대 20개의 NVMe PCIe 드라이브를 부팅 가능한 하나의 파티션으로 RAID 구성할 수 있는 스카이레이크 X의 유용한 기능이다.

문제는 인텔이 이 기능에 웃돈을 요구하려는 낌새를 보인다는 것이다. 세부 내용은 아직 공개되지 않았지만 컴퓨텍스에 참가한 여러 업체에 따르면 RAID 0은 무료지만 RAID 1은 99달러, RAID 5와 RAID 10은 299달러에 제공된다고 한다. 돈을 내면 그 액수에 맞게 기능 잠금을 해제하는 하드웨어 동글을 받게 된다.

이게 끝이 아니다. VROC은 인텔 SSD, 그리고 더 값비싼 스카이레이크 X 제품군하고만 호환된다. 케이비 레이크 X를 구입하는 사람에겐 그림이 떡이다. 또한 VROC은 CPU의 PCIe 레인을 통해 직접 작동하는 PCIe RAID에만 적용된다. X299는 칩셋을 통해서도 다양한 RAID 0, 1, 5, 10을 지원하지만 칩셋 RAID로는 VROC을 통해 얻는 성능에 근접할 수 없다.

최종적인 판단은 인텔이 공식 가격을 발표할 때까지 유보하겠다. 컴퓨텍스에서 사람들의 반응은 황당하다는 것이었는데, 과연 어떻게 전개될지 흥미진진하다.

코어 i9를 통한 스카이레이크의 변화
플랫폼의 혼란과 논란을 넘어가면 보상이 기다린다. 스카이레이크 X 칩 자체는 이전의 어느 하이엔드 인텔 소비자용 칩과도 다르게 제작된, 분명 동경할 만한 물건이다.

이전의 “마니아용” 또는 “익스트림” CPU는 대부분 동일했다. 즉, 4코어 하스웰 코어 i7-4770K는 쿼드채널 RAM 지원을 제외하면 8코어 하스웰-E 코어 i7-5960K와 별반 다르지 않았다.

스카이레이크 X에서 인텔은 그 전통을 깨고 내부에 대대적인 변화를 기했다. 가장 눈에 띄는 점은 늘어난 L2 캐시 용량이다. 인텔은 작년 브로드웰-E의 코어당 256KB에서 4배 높아진 코어당 1MB의 L2 캐시를 넣었다. L3 캐시 용량의 경우 반대로 이전 브로드웰-E 칩의 2.5MB에서 1.375MB로 줄었지만 인텔은 더 늘어난 MLC와 비포함(non-inclusive) 캐시 설계를 통해 이를 보상한다. 필요 없는 데이터가 저장될 가능성이 있는 브로드웰-E의 인클루시브(inclusive) 설계와 비교 시 비 인클루시브 캐시는 캐시에 저장해야 할 요소를 추적해 가용 공간을 더 효율적으로 사용할 수 있다.

또한 케이비 레이크와 스카이레이크를 포함해 몇 년 동안 사용해온 링 버스 아키텍처도 버리고 새로운 메시 아키텍처를 채택했다. 쿼드코어 CPU를 버스 노선으로 연결된 4개의 집이라고 생각해 보자. 버스는 각각의 집 앞에서 정차한다. 이 구조는 잘 돌아가지만 예를 들어 집이 늘어나 12개, 18개가 되면 이야기가 달라진다. 버스 노선 2개를 연결할 수 있지만 그렇게 해도 속도는 한 집에서 다음 집까지 단순하게 이동하는 방법(메시 아키텍처)에 미치지 못한다.

인텔은 CPU에 추가되는 코어가 갈수록 늘어나는 상황에서 메시 설계를 채택함으로써 쓰레드리퍼와의 경쟁에서도 숨통을 트게 됐다. AMD의 라이젠 시리즈는 AMD가 인피니티 패브릭(Infinity Fabric)이라고 칭하는 기술을 사용하는데, 이는 기본적으로 초고속 메시 네트워크다.

마지막으로 언급할 만한 특징은 개선된 터보 부스트 맥스 3.0이다. 이 기능은 인텔 공장에서 “최우수급”으로 분류된 CPU 코어에 적용되는 기술로, 부스트 속도를 조금 더 높여준다. 브로드웰-E CPU에서는 코어 하나에만 적용됐지만 스카이레이크 X에서는 “최우수급”으로 판정되는 코어가 두 개로 늘어나 이제 코어 두 개가 몇 백 MHz 정도 더 빠르게 작동할 수 있다.

성능
인텔은 코어 i9-7900X와 에이수스 프라임 X-299 디럭스 메인보드를 PCWorld에 보냈다. 운영체제는 윈도우 10 1주년 기념 업데이트를 사용했는데, 최신 업데이트를 사용하지 않은 이유는 기존 CPU와의 비교를 위해서이다.

모든 시스템은 지포스 GTX 1080 파운더스 에디션과 32GB DDR4/2133 RAM, 하이퍼X 240GB 새비지 SATA SSD를 사용했다. 어도비 프리미어 CC 2017 테스트를 위한 소스 프로젝트와 대상 드라이브로는 플렉스터 M8pe PCIe SSD를 사용했다. 다만 코어 i5와 라이젠 5 CPU는 삼성 960 프로 NVMe SSD를 사용했는데, 라이젠 5의 메인보드가 플렉스터 드라이브를 인식하지 못했기 때문이다.

비교를 위해 가져온 테스트는 모두 코어 i9 7900X에 사용한 것과 동일한 엔비디아 드라이버와 운영체제, 하드웨어를 사용했다. 하지만 기존 10코어 브로드웰 E 코어 i7-6950K의 경우 원래 초기 애즈록 X99 메인보드를 사용해 인텔의 최신 터보 부스트 3.0 기술을 온전하게 지원하지 못하기 때문에 테스트 환경을 업데이트했다.

시네벤치 R15 성능
첫번째 테스트는 맥슨의 시네벤치 R15로, 이 무료 벤치마크는 맥슨의 시네마4D 제품군과 같은 렌더링 엔진을 사용한다. 코어 수와 클럭 속도에 따라 확장이 잘 되기 때문에 순순한 CPU 성능 테스트에 적합한 프로그램이다. 테스트 결과는 10코어 CPU가 8코어 CPU보다 높았다. 쓰레드 수는 22% 높아졌는데, 성능은 거의 30%가 증가했다.

10코어 브로드웰 Core i7-6950X과 10코어 스카이레이크 Core i9-7900X과으 성능 차이는 예상보다 적었다. 인텔은 멀티 쓰레드 작업에서 10%, 싱글 쓰레드 작업에서 15%의 성능 차이가 있다고 주장했지만, 실제로 확인된 것은 3.5%에 불과했다.

영향을 미친 요소로는 메인보드를 꼽을 수 있다. 에이수스가 1년여 다듬은 X99 플랫폼은 막 나온 메인보드보다 CPU의 성능을 더 끌어낸 것으로 보인다. Core i7-6950X의 첫 테스트 점수는 1,792점이었지만 이번 테스트에서는 2,107점이 나온 것이 이를 반증한다. 초기 점수를 기준으로 비교하면, Core i9-7900X이 Core i7-6950X보다 거의 20% 빠르다고 볼 수 있다.

시네벤치 15R의 싱글쓰레드 테스트도 진행했는데, 대다수 애플리케이션과 게임이 여전히 멀티 쓰레드를 이용하지 않기 때문이다. 일반 사용자의 실제 애플리케이션 환경에서는 싱글쓰레드 테스트가 멀티쓰레드 테스트만큼 중요하다. 이 테스트에서는 10코어 브로드웰 E는 10코어 스카이레이크와 큰 차이를 보였다. 대신 6코어와 8코어 칩이 상위로 올라섰다. 하지만 10코어 Core i9-7900X를 앞지르지는 못했다.

POV-Ray 성능
다음으로 주목할 테스트는 레이 트레이싱 프로그램인 POV-Ray이다. 내장 벤치마크를 사용한 테스트에서 10코어 코어 i9은 10코어 코어 i7을 8% 차이로 앞질렀는데, 인텔이 주장하는 10% 성능 향상과 근접한 결과이다. 8코어 코어 i7-6900K와는 무려 36%의 격차를 보였다.

POV-Ray 싱글쓰레드 테스트에서는 코어 i9이 코어 i7-7700K에 뒤졌지만, 격차는 크지 않았다. 를 따라잡지 못했다. 인텔은 Core i7-6950X와 Core i9-7900X의 싱글쓰레드 성능 격차가 15%라고 밝혔는데, 실제 테스트는 13%로 인텔의 주장에 근사한 결과를 보였다.

블렌더 성능
최신 3D 렌더링 테스트에는 오픈소스 블렌더(Blender)를 사용했다. 피터팬의 인기 BMW 벤치마크를 사용했는데, Core i7-6950X와 Core i9-7900X의 차이는 2%에 불과했다.

참고로 블렌더에서 AMD의 맞춤형 라이젠 워크로드를 사용한 테스트에서는 Core i7-6950X와 Core i9-7900X의 차이는 극히 미미했다.

WinRAR 성능
압축 성능 테스트에는 WinRAR의 내장 벤치마크를 사용했다. 참고로 이 테스트에서는 라이젠 5 1600X와 코어 i5-7600K는 제외했다. 이 두 CPU는 RAM을 DDR4/2933으로 설정했는데, 3D 렌더링 테스트에서는 중요하지 않지만 압축 테스트에서는 결과에 영향르 미칠 수 있기 때문이다.

압축 테스트에서 Core i7-6950X와 Core i9-7900X의 순위가 바뀌었다. WinRAR 최신 베타 버전으로 테스트해도 결과는 마찬가지였다. 신형 칩의 캐시 설계 때문인 것으로 추정했지만, 나중에 인텔과의 논의 후에 인텔은 새로운 메시 설계 때문일 수 있다고 제시했다.

7-Zip 성능
두번째 압축 테스트는 7-Zip 내장 벤치마크를 이용했다. WinRAR 테스트처럼 7-Zip 역시 Core i7-6950X를 더 선호할 수 있다고 생각했다. 결과는 문제될 만큼은 아니었지만, 어떤 애플리케이션은 스카이레이크X보다 브로드웰 E를 더 선호하는 것으로 나타났다.

어도비 프리미어 CC 2017 성능
비디오 편집 테스트에서는 소니 4K 카메라로 촬영한 비디오의 내보내기 작업을 진행했다. 내보내기 설정은 블루레이 프리셋에 프리미어에서 허용하는 최대 렌더링 옵션을 사용했다. 또한 GPU보다는 CPU 의존도가 높은 머큐리 소프트웨어 엔진을 사용했다.

Core i9-7900X은 Core i7-6950X보다 약 7% 높은 성능을 보였는데, 인텔의 주장하는 10%에 근접하는 결과였다.

비디오 인코딩에 GPU를 주로 사용하는 최근의 동향을 반영해 프리미어 CC 2017에서 머큐리 CUDA 엔진을 사용해 동일한 테스트를 진행했다. 즉 힘든 작업의 상당 부분을 지포스 GTX 1080이 처리하는 것이다.

내보내기에 걸리는 시간은 눈에 띄게 짧아졌지만, 여전히 CPU는 중요하다는 결과가 나왔다. 실제로 10코어 CPU가 확연한 성능 차이를 보였기 때문이다. 만약 여러 시간이 걸리는 작업을 한다면, 10코어 CPU는 투자 가치가 충분할 것으로 보인다.

핸드브레이드 인코딩
마지막 인코딩 테스트는 무료 핸드브레이크(Handbrake)를 사용해 30GB 용량의 1080p MKV 파일을 안드로이드 태블릿 프리셋으로 변환했다. 결과는 Core i9-7900X이 Core i7-6950X를 10% 이상의 격차로 따돌렸다. 코어 수에 따른 성능 차이도 극명했는데, 10코어 Core i9-7900X는 8코어 Core i7-6900K보다 30%, 6코어 Core i7-6800K보다 60% 빠른 성능을 보였다.

3DMark 파이어 스트라이크 성능
게임 성능 면에서는 우선 퓨처마크의 3DMark 파이어 스트라이크를 먼저 실행했다. 여기서는 CPU 성능과 관련된 물리학 부분의 테스트 결과만 공개한다. 이 테스트는 실제 물리 엔진을 사용하며, 코어 수에 따라 확장된다. 이상하게도 Core i7-6950X가 Core i9-7900X를 앞질렀는데, 캐시의 차이나 메시 구조 때문인 것으로 보인다. 참고할 것은 이 결과는 어디까지나 이론적으로 CPU의 모든 코어에 부하를 주었을 때의 상황을 테스트한 것이다. 실제로 게임이 이만큼 물리 엔진에 치중하는 경우는 없다.

툼레이더 성능
실제 게임을 이용한 테스트에는 유비소프트의 툼레이터를 1920×1080 해상도에 일반 품질 설정으로 구동해 CPU의 성능을 확인했다. 지포스 GTX 1080에는 매우 낮은 해상도와 품질 설정을 사용함으로써 CPU 성능의 영향이 두드러지게 만든 것이다. 결과에서 라이젠 X 1800X가 뒤처지는 모습을 보였는데, 이는 AMD 마이크로아키텍처에 최적화되지 않은 코드 때문으로 보인다.

IPC 성능
이들 대부분 벤치마크로는 구별하기 어려운 것이 하나 있는데, 바로 각 CPU 마이크로아키텍처의 효율성이다. 이를 확인하는 방법 중의 하나가 싱글쓰레드로 클럭 속도를 동일하게 설정하고 테스트하는 것이다. 대부분 CPU를 2.5GHz에 고정하고 터보 부스트 기능을 끈 상태로 시니벤치 R15.037을 실행했다.

PCWorld는 샌디 브리지 이후로 IPC(Instructions Per Clock)는 서서히 증가해 왔는데, 스카이레이크 X는 케이비 레이크도 앞지르는 결과를 보였다.

참고로, FX-8370은 클럭 속도를 2.5GHz로 설정할 수 없어 원래의 4GHz로 테스트한 결과이다. 그럼에도 하스웰 2.5GHz보다 성능이 낮다는 것을 알 수 있다.

마지막으로 다양한 CPU 모델의 시네벤치 R15 점수를 하나의 차트로 정리했다. 물론 모든 CPU의 테스트 환경이 동일하지는 않은데, 일부 CPU는 RAM의 클럭이 높거나 DDR3 RAM이기도 하다. 하지만 시네벤치가 CPU 중심의 벤치마크라는 점에서 CPU의 성능을 가늠하는 데 큰 영향을 미치지는 않을 것이다.

결론
샌디브리짓부터 최신 케이비 레이크까지 모든 인텔 CPU의 결과를 보면, 신형 Core i9-7900X는 역대 최강의 일반 소비자용 CPU임에 틀림없다. 여기에 예약 판매 가격이 1,000달러라는 점도 PC 애호가들이 환영해 마지 않는 일이다.

문제는 다른 데 있다. 1,000달러짜리 10코어 칩이 8코어 라이젠 7보다 두 배 비싸고 성능은 30% 더 높다는 것. 게다가 AMD의 12코어 또는 16코어 쓰레드리퍼 칩의 가격은 아직 알려지지도 않았다. 만약 AMD가 12코어 제품의 가격을 850달러로 책정한다면, 1,000달러짜리 10코어 코어 i9은 빛이 바랠 것이다. editor@itworld.co.kr

Gordon Mah Ung editor@itworld.co.kr
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