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베이트레일에 비해 GPU 강화가 큰 포인트가 되는 체리트레일

서피스3에 채택된 Atom x7-Z8700은 개발 코드 네임 Cherry Trail(체리트레일)로 알려진 Intel의 최신 모바일 SoC다. Cherry Trail은 2013년 9월에 발표된 Atom Z3700 시리즈(개발 코드 네임:Bay Trail)의 후계 제품으로 3월 스페인 바르셀로나에서 열린 MWC 2015에서 발표됐다. 두 제품을 비교하면 다음과 같다.

기존 제품인 Bay Trail과 가장 큰 차이는 GPU가 대폭 강화되고 있다는 것이다. Bay Trail의 GPU는 Intel이 자체 설계한 내장 GPU(Intel GMA) 제 7세대로 불리는 디자인과 제 3세대 Core 프로세서(개발 코드 네임:Ivy Bridge)와 같은 아키텍처다. EU로 불리는 실행 엔진은 4개로 다소 적다.

이에 비해서 Cherry Trail의 내장 GPU는 제 8세대로 강화되고 있다. 제 8세대 GMA는 제 5세대 Core 프로세서(Broadwell)에도 채용되고 있는 내장 GPU로 최신 디자인이다. 또한 EU는 한번에 4배인 16개로 늘리고 있다. 또, 소프트웨어적으로는 OpenGL 4.2, Open CL 1.2, OpenGL ES 3.0등에 새롭게 대응했다.

16개의 EU을 실현하기 위해서 제조 프로세스는 제 5세대 Core 프로세서와 같은 14nm으로 강화되고 있다. 이것에 아울러 CPU도 14nm 세대용 Airmont 코어로 변경되고 있지만 이 Airmont 코어는 22nm 프로세스용 Silvermont 코어의 미세화 버전으로 CPU의 성능 자체에는 큰 변화가 없다. 이 때문에 CPU 성능에 관해서는 Bay Trail 세대와 비슷하다.

I/O 주변도 기본적으로 큰 변화가 없다. 스토리지는 Bay Trail과 같은 eMMC 4.51 이다. 다만 메모리는 Bay Trail이 LPDDR3-1066의 듀얼 채널 구성인 것에 비해 Cherry Trail은 LPDDR3-1600의 듀얼 채널로 강화되고 있다. 최대 구성시 메모리 대역폭은 Bay Trail이 17.1GB/sec인 반면 Cherry Trail은 25.6GB/sec로 증가하고 있다.

Core 프로세서와 큰 차이는 CPU의 성능과 스토리지 인터페이스

이 Cherry Trail은 상위 버전인 Core 프로세서와는 뭐가 다를까. 이미 말한 대로 GPU의 아키텍처는 Cherry Trail도 Intel GMA의 제 8세대로 되어 차이는 EU 수에 지나지 않는다. 그래서 최대 차이는 CPU다. 다음은 Core 프로세서로 Atom의 최신 세대를 비교한 표다. 

(1) CPU의 코어 개수
(2) IPC(Instruction Per Clock cycle)
(3) 클럭 주파수

라는 몇 가지의 파라미터로 결정된다. 이들의 곱셈으로 결정되어 코어 수가 많아도 클럭 주파수와 IPC가 낮으면 성능은 높지 않다. 현재의 CPU 주파수는 1~3GHz 정도로 비교적 비슷한 클럭 주파수로 되는 경우가 많다. 그래서 주로 성능은 IPC에서 결정된다.

IPC란 요컨대 1클럭에 실행시킬 수 있는 명령수다. 캐시는 각 코어 주위에 32KB(명령)+32KB(데이터)L1캐시, 512KB의 L2캐시(Atom은 실제로 2개의 CPU 코어가 1MB의 L2캐시를 공유하는 구조)라는 곳까지는 두 제품 모두 같지만 Broadwell에는 LLC로 불리는 L3캐시가 준비되고 더 높은 IPC를 실현할 수 있다. 이 밖에도 실행 엔진의 효율 등 다양한 부분에서 Core 프로세서는 IPC를 높이는 구조가 포함되고 있다.

그러나 IPC가 올라갈수록 소비 전력은 증가하기 때문에 Core 프로세서는 15W와 28W라는 TDP(Thermal Design Power, 열 설계 전력, 제품을 디자인할 때 상정하는 전력량)이 설정되어 있다. 이것에 비해 Cherry Trail 쪽은 SDP(TDP가 SoC 온도가 90도까지 견딘다고 했을 때의 전력인 반면 SDP는 SoC가 70도까지 견딜 수 있다고 했을때의 제품 디자인 참조 전력량)이 2W로 압도적으로 낮게 설계되고 있다. Core 프로세서라면 기본적으로 냉각용 팬이 있어야 하는데 Cherry Trail은 팬리스로 설계할 수 있다.

또 다른 차이는 스토리지 인터페이스다. Core 프로세서가 PCI Express나 Serial ATA 등을 이용하고 SSD를 접속할 수 있는 반면 Cherry Trail은 eMMC로 불리는 태블릿과 스마트폰 등에서 일반적으로 이용되는 인터페이스를 이용하고 있다. PCI Express가 수 GB/sec, SATA가 600MB/sec으로 매우 높은 대역이 되는 반면 Cherry Trail에서 지원되는 eMMC 4.51은 200MB/sec로 고속은 아니다. 원래 eMMC 용으로 판매하는 플래시 메모리들은 고속은 아니므로 이것으로 충분한 것이지만 PC 용으로 보면 다소 더디다. 다만 eMMC는 압도적으로 소비 전력이 낮은 모바일 기기에는 적합하다.

테스트에 의하면 베이트레일의 1.5 ~ 3.6배, 몇 년전 하이엔드 PC 성능을 갖나?

그럼 실제 Cherry Trail의 성능은 얼마나 될까. 그것을 보기 위해 필자의 수중에 있던 3개 제품과 벤치 마크를 이용해 비교했다.

비교한 것은 Bay Trail을 탑재한 "ThinkPad 8"(2014년 발매) 제 4세대 Core 프로세서(Haswell)를 탑재한  "VAIO Duo 13"(2013년 발매), 또 제 1세대(라고는 말하지 않지만) Core 프로세서(Arrandale)를 탑재한 "ThinkPad T410s"(2010년 발매) 3가지를 준비했다.

또한 이용한 Surface 3는 전회의 기사에서 소개한 미국판 Surface 3(4GB/128GB모델, Wi-Fi), 테스트 환경은 표3, 결과는 표4.

[그래프 1] PCMark8 v2

[그래프 2] PCMark8 v2 Photo Editing v2

【그래프 3] PCMark8 v2 Web

[그래프 4] PCMark8 v2 Casual Gaming

[그래프 5] 3DMark Score

[그래프 6] WinSAT 메모리

[그래프 7] CrystalDiskMark 4.0.3(읽기)

【그래프 8] CrystalDiskMark 4.0.3(쓰기)

이를 보고 알 수 있는 것은 Bay Trail에서 Cherry Trail로의 성능 향상은 사실 꽤 크다는 것이다. 이번 비교에 준비한 ThinkPad 8은 Atom Z3770이라는 기본 클럭이 1.46GHz의 Bay Trail을 탑재하고 있으며 Surface 3에 탑재되고 있는 Atom x7-Z8700의 기본 클럭 1.6GHz에 비하면 CPU 클럭은 약간 낮다. 그래서 그 부문은 약간 에누리라고 생각할 수 있지만 그래도 PCMark8 v2의 종합 스코어(그래프 1)가 1.5배가 된 것은 충분히 주목할만 하다.

또, 5년 전의 하이엔드 PC인 ThinkPad T410s에 꽤 가까운 종합 성능이 됐으며 필자의 체감 지수는 Windows 8로 기동 속도 등이 많이 개선되고 있으므로 오히려 Surface 3가 쾌적하게 쓸 수 있다고 느꼈을 정도다.

다만 순수하게 CPU의 처리 성능을 필요로 하는 사진 편집 등은 역시 Core 프로세서 쪽이 빠르다는 것은 그래프 2의 PCMark8 v2 Photo Editing v2의 결과로 알수있다. 사진 편집과 같은 작업에서는 CPU 자체의 처리 능력과 클럭 주파수가 필요하기 때문에 Bay Trail이나 Cherry Trail은 다소 불리한 결과다. 그래도 Cherry Trail을 탑재한 Surface 3는 Bay Trail의 ThinkPad 8의 절반 시간으로 끝났고 역시 여기서도 큰 성능 향상을 확인했다.

GPU의 성능은 그래프 4와 그래프 5를 참고로 하면 Bay Trail이 초대 Core i5와 거의 비슷한 성능인 반면 Cherry Trail을 탑재한 Surface 3은 크게 성능이 향상 된 것으로 나타났다. 특히 PCMark v2의 캐주얼 게임 순위는 3.46배로 나타나 큰 성능 향상을 이루었다.

그래프 6의 WinSAT의 메모리 대역을 봐도 알 수 있듯이 메모리 대역은 얼마 올라가지 않았다. 3DMark가 상정하는 무거운 3D 게임에서는 메모리 대역에 대한 부하가 있는데 내장 GPU의 경우 메모리 대역폭을 CPU와 공유하고 있는 한편 독립 GPU처럼 메모리 대역을 충분히 확보하고 있다고 말하기 어려운 상황이다. 이 때문에 모처럼 EU가 4배가 늘어나도 성능은 4배 처럼은 안 된다.

같은 문제는 Core 프로세서의 GT2와 GT3에서도 있어 eDRAM이 탑재되지 않은 GT3의 GPU는 EU의 수가 배로 되어 있는데 역시 3DMark의 스코어는 배가 안 되는 것은 잘 알고 있다. 이 점은 향후 세대의 과제라 할 수 있다.

마지막으로 그래프 9의 스토리지에 대해서 언급하고 싶다. VAIO Duo 13의 내장 스토리지는 PCI Express SSD가 아니라 SATA 6Gbps의 SSD지만 그래도 꽤 빠른 부류의 SSD를 채용하고 있다. 그것과 비교하면 역시 eMMC 플래시 메모리는 너무 느리다. 특히 쓰기는 크게 떨어지는 결과가 엿보인다. 그러나 eMMC는 PCI Express SSD와 SATA에 비해서 소비 전력이 낮기 때문에 트레이드 오프라고 할 수밖에 없다. 물론 쾌적하게 쓸 수 있다고 보기는 어렵지만 읽기는 T410s에 저장된 초기의 SATA SSD보다 다소 늦어도 쓰기 랜덤은 T410s에 비해서 고속이다. 즉, HDD 보다는 쾌적하게 이용할 수 있고 몇 년전의 SSD 수준의 성능은 갖고 있으니 충분하다.

디지털 펜도 사용할 수 있고, 비즈니스 애플리케이션 중심의 사용자에 추천

이상과 같이 벤치마크 결과에서 보듯 Cherry Trail은 Bay Trail세대보다 크게 성능이 향상됐다. 이전의 기사에서도 말했지만 대부분의 Bay Trail 사용자는 동의하는 것으로 대용량 메모리를 사용하는 애플리케이션을 많이 실행하지 않는다면 Bay Trail의 Windows 태블릿은 충분히 쓸만했다. 즉 CPU와 GPU 성능은 Windows 8/8.1이 필요로 하는 최저 조건은 해결하고 있다고 할 수 있을 것이다. 다만 많은 제품이 메모리가 2GB, 제품에 따라서는 1GB 밖에 메모리가 탑재되지 않아 역시 대용량 메모리를 필요로 하는 어플리케이션이나 많은 애플리케이션을 동시에 실행하면 다소 힘들었던게 사실이다.

그러나 Surface 3에 탑재되고 있는 Atom x7-Z8700과 4G 메모리의 조합은 꽤 강력하고, GPU의 성능이 향상되고 있기 때문에 Bay Trail 보다 쾌적하게 이용할 수 있고, ThinkPad T410s와의 비교를 보면 몇 년전의 하이엔드 PC 수준 이상으로 Windows를 이용할 수 있다.

다만 사진 편집이나 동영상 편집과 같은 용도가 메인이라면 Surface 3은 별로 맞지 않을지도 모른다. 그것들은 CPU와 GPU의 성능을 더 필요로 하고 메모리도 8GB, 16GB 등으로 쾌적하게 조작할 수 있다. 그 의미에서 그러한 용도에도 쓰겠다고 하면 Surface Pro 3 등 Core 프로세서 + 8GB 메모리를 탑재한 제품을 선택하는 것이 행복할 것이다.

그러면 Surface 3는 누구에게 맞는 것인가 하면 역시 메인은 Office 어플리케이션이나 텍스트 에디터, 가끔 사진 편집도 한다는 비즈니스 유저다. 특히 옵션으로 준비된 디지털 펜을 이용하면 펜으로 메모를 따내기도 그렇지만 PDF 파일에 쓰고 사람에게 보내거나 하는 사용법도 가능하며 비즈니스의 생산성 향상에 큰 도움이 될 것이다. 집에서 사용하고 있는 메인 PC와 함께 이동 태블릿 겸 노트 PC로 사용하겠다는 서브 노트북적인 사용법이 상정 될 것으로 보인다.

필자 개인적으로는 역시 4GB의 메모리가 있는 편이 쾌적하게 쓸 수 있다고 생각하고 있으므로 좀 비싸도 4GB/128GB 모델을 구입하는 것을 추천으로 이 기사를 요약하고 싶다.

출처 - http://pc.watch.impress.co.jp/docs/column/ubiq/20150519_702621.html