ZEN 마이크로 아키텍처를 채용한 AMD의 새로운 CPU "Ryzen 7". 그 최상위 모델인 "Ryzen 7 1800X"를 발매 전 차용 기회를 얻어 벤치마크 테스트로 그 실력을 확인했다.
8코어 16스레드 CPU "Ryzen 7 1800X"
Ryzen 7 1800X는 새로운 CPU 브랜드인 Ryzen 7로 먼저 투입되는 CPU 3가지 제품의 정점에 위치하는 모델이다. Ryzen 7 브랜드의 CPU 3제품은 모두 ZEN 마이크로 아키텍처를 바탕으로 14nm FinFET 프로세스에서 제조된 8코어 16스레드의 CPU다.
2011년 투입한 "Bulldozer" 마이크로 아키텍처를 개량하면서 CPU를 설계한 AMD는 "Summit Ridge" Ryzen 7에서 채용한 "Zen" 마이크로 아키텍처는 Bulldozer와는 연결선이 없는 완전히 새롭게 설계된 CPU 마이크로 아키텍처다.
Bulldozer의 마지막 CPU 마이크로 아키텍처인 "Excavator"부터 동작 클럭당 명령 실행 수(IPC)를 52% 향상시키고 싱글스레드 성능을 크게 향상시키면서 동시에 멀티스레딩 기능(SMT)을 채용하여 1스레드에서 2스레드 처리가 가능하며 멀티 쓰레드 성능도 향상시켰다.
Ryzen 7 1800X의 동작 클럭은 베이스 클럭이 3.6GHz, 부스트시 최대 4GHz에 이른다. CPU 내장 메모리 컨트롤러는 최대 DDR4-2666 듀얼 채널 동작을 지원한다.
TDP는 95W지만 이는 CPU의 tCase 온도(다이와 히트 스프레더 접합부 최대 온도)에서 tAmbient 온도(CPU 냉각팬의 공기 장치 최대 온도)를 뺀 수치를 AMD가 정한 CPU 쿨러의 열 저항으로 나눈 것으로 소비 전력과는 관계 없는 수치다. 또한 부스터 동작 동작 기준이 되는 CPU의 소비 전력 기준(파워 리미트)는 128W로 설정되어 있다.
Ryzen 7의 주요 사양| 모델 넘버 | Ryzen 7 1800X | Ryzen 7 1700X | Ryzen 7 1700 |
|---|
| 제조 프로세스 | 14nm FinFET |
| 마이크로 아키텍쳐 | ZEN |
| 개발 코드 네임 | Summit Ridge |
| 코어 개수 | 8 |
| 스레드 수 | 16 |
| 베이스 클럭 | 3.6GHz | 3.4GHz | 3GHz |
| 부스터 클럭 | 4GHz | 3.8GHz | 3.7GHz |
| 대응 메모리 | DDR4-2666 |
| TDP | 95W | 65W |
| 대응 소켓 | Socket AM4 |
이번에 AMD에게 차용한 Ryzen 7 1800X의 리뷰어용 테스트 키트는 Ryzen 7 1800X 본체와 ASUS의 AMD X370 칩셋 탑재 메인보드 "ROG CROSSHAIR VI HERO", Corsair DDR4-3000 대응 메모리 "CMK16GX4M2B3000C15", 녹투아 CPU 쿨러 "NH-U12S SE-AM4".
여기에 그래픽 카드로 ZOTAC "GeForce GTX 1080 AMP Extreme"을 추가하고 벤치마크 테스트를 진행했다.
ASUS ROG CROSSHAIR VI HERO Corsair CMK16GX4M2B3000C15 ZOTAC GeForce GTX 1080 AMP Extreme
또한 Corsair CMK16GX4M2B3000C15 메모리는 본래 "DDR4-3000/15-17-17-35/1.35V"라는 사양의 메모리지만 AMD에서 "DDR4-2666/16-16-16-36/1.30V" 라는 권장 설정이 제시됐기 때문에 AMD 권장 설정으로 테스트를 진행했다.
Ryzen 7 1800X의 비교 대상에는 Haswell-E 기반의 8코어 16스레드 CPU, Intel "Core i7-5960X Extreme Edition"을 준비했다.
최신 세대의 Broadwell-E를 준비하지 못했기 때문에 사용했지만 기본적인 아키텍처가 공통적인 Haswell-E와 Broadwell-E는 동작 클럭의 차이가 성능 차이의 주요 요소다. 클럭의 차이를 감안하면 Broadwell-E 기반의 8코어 16스레드 CPU인 Core i7-6900K과의 차이를 평가할때 참고할 수 있을 것이다.
또한 이번 테스트는 AMD의 요청에 따라 Windows 10의 "전원 관리" 설정을 표준 "균형"에서 "고성능"으로 변경했다. 이는 CPU의 부스터 기능을 효과적으로 하는 것을 목적으로 한 것으로 형평성을 위해 Core i7-5960X 환경에서도 같은 설정을 했다.
테스트 장비 목록| CPU | Ryzen 7 1800X | Core i7-5960X |
|---|
| 메인보드 | ASUS ROG CROSSHAIR VI HERO | ASUS X99-A II |
| 메모리 | DDR4-2666 8GB×2 (2ch/16-16-16-36/1.3V) | DDR4-2133 CL15 4GB×4 (4ch/15-15-15-35/1.2V) |
| GPU | ZOTAC GeForce GTX 1080 AMP Extreme |
| 스토리지 | OCZ VTR180-25SAT3-480G (480GB SSD/SATA 6Gbps) |
| 파워 | KRPW-TI700W/94+ (700W 80PLUS Titanium) |
| 그래픽 드라이버 | GEFORCE GAME READY DRIVER 378.66 |
| OS | Windows 10 Pro 64bit (1607) |
벤치마크 결과
이번에 진행한 벤치마크 테스트는 "CINEBENCH R15", "x264 FHD Benchmark", "HWBOT x265 Benchmark", "TMPGEnc Video Mastering Works 6", "PCMark 8", "SiSoftware Sandra 2016 SP3", "3DMark", "파이널 판타지 XIV 벤치마크", "Ashes of the Singularity", "오버워치", "Watch Dogs 2".
우선 CPU의 성능을 체크하는 벤치마크 소프트웨어의 결과부터 확인한다.
CPU로 3DCG 렌더링을 했을 때의 성능을 측정하는 CINEBENCH R15는 Ryzen 7 발표시 점수가 공개된 벤치마크 테스트로 Core i7-6900K를 능가하는 스코어로 많은 주목을 끌었다.
이번 테스트 환경에서도 Core i7-5960X의 싱글스레드로 약 16%, 멀티쓰레드에서는 약 23% 차이로 제쳐 싱글스레드, 멀티스레드 모두 뛰어난 성능을 나타냈다.
H.264 형식으로 동영상 인코딩 성능을 측정한 x264 FHD Benchmark에서도 Ryzen 7 1800X가 Core i7-5960X을 약 21% 웃도는 속도로 테스트를 마쳐 CINEBENCH R15에서 보였던 멀티스레드 성능의 우위를 유감 없이 발휘하고 있다.
x264 FHD Benchmark v1.0.1
H.265에 대한 동영상 인코딩 성능을 측정한 HWBOT x265 Benchmark에서는 앞의 x264 FHD Benchmark와는 달라져 Ryzen 7 1800X가 Core i7-5960X에 밀리는 결과가 됐다. 그 차이는 불과 2% 정도지만 CINEBENCH R15 등에서 보였던 20%의 성능 차이가 뒤집힌 것은 놀랍다.
HWBOT x265 Benchmark v2.0.0
"x264 FHD Benchmark"과 "HWBOT x265 Benchmark"에서 다루는 동영상 형식이 다른 것 외에 AVX2 확장 명령에 대한 대응의 유무라고 하는 차이가 있고 AVX2는 x264 FHD Benchmark에서는 지원되지 않았다.
거기서 TMPGEnc Video Mastering Works 6에서는 H.264 형식과 H.265 형식으로 동영상 인코딩 테스트 외에 AVX2 확장 명령을 이용한 경우와 무효화한 경우의 성능을 측정했다.
테스트 결과 AVX2를 유효하게 한 상태에서도 H.264 형식의 인코딩에서는 Ryzen 7 1800X가 약 17% 고속의 결과를 보였는데 H.265 형식 인코딩에서는 Core i7-5960X가 약 4% 고속을 나타냈다.
한편 AVX2 확장 명령을 무효화한 경우 H.264, H.265 모두 Ryzen 7 1800X가 고속이며 약 21~25% 정도의 차이가 있다.
흥미로운 것은 AVX2를 무효화함으로써 H.265 형식으로 인코딩 시간이 현저하게 증가한 Core i7-5960X에 비해 Ryzen 7 1800X는 어떤 형식의 인코딩이라도 AVX2 유효시보다 고속으로 처리를 완료하고 있다는 점이다.
TMPGEnc Video Mastering Works 6 (er.6.2.0.27)
이어 PC의 종합 성능 체크하는 PCMark 8의 결과다. 여기에서는 Ryzen 7 1800X가 Core i7-5960X을 약 3~5% 넘는 스코어를 기록했다. 단순히 CPU 성능 차이만이 스코어에 반영되는 테스트가 아니기 때문에 점수 차이는 비교적 작은 것이다.
PCMark 8 (version 2.7.613)
CPU의 계산 능력을 측정하는 Sandra의 "Processor Arithmetic"에서는 정수 연산에서 약 13~17%, 부동 소수 점 연산에서는 12~20%의 차이로 Ryzen 7 1800X가 앞섰다. 이는 CINEBENCH R15의 다중 스레드 테스트의 결과에 가까운 모습이다.
그런데 CPU가 갖춘 확장 명령 세트를 활용하여 멀티 미디어 처리 성능을 측정하는 "Processor Multi-Media"에서는 Ryzen 7 1800X가 Core i7-5960X에 20% 가까이 뒤지고 있다. 일단 4배 정도의 연산에서는 Ryzen 7 1800X가 역전하고 있지만 이 부분의 성능 특성이 AVX2 확장 명령 이용시 인코딩 성능이 부진한 원인이 되고 있을 가능성이 높다.
암호화 처리 성능을 측정하는 "Cryptography"에서는 Hashing Bandwidth의 스코어로 Core i7-5960X에 2배 이상의 차이를 내며 압도했다. 이는 Ryzen 7 1800X가 HSA 확장 명령을 지원한데 따른 것이다.
메인 메모리 대역폭을 측정하는 "Memory Bandwidth"에서는 DDR4-2666 메모리의 듀얼 채널 동작을 지원하는 Ryzen 7 1800X가 약 31GB/s라는 속도를 달성하고 있다.
DDR4-2133 메모리의 쿼드 채널에 대응하는 Core i7-5960X의 46~47GB/s라는 대역을 넘지 못하지만 어느정도 메모리 대역이 확보되어 있다.
Sandra 2016 SP3 (22.35) - Memory Bandwidth
Sandra Cache Bandwidth에서는 CPU가 내장하는 캐시 메모리 대역폭을 측정하는데 AMD에 따르면 Sandra와 AIDA64 등의 벤치마크 소프트웨어로는 ZEN 마이크로 아키텍처의 캐시 대역을 적절히 측정할 수 없다며 독자적으로 측정한 결과를 보내왔다.
AMD가 측정한 데이터와 Sandra의 결과를 비교하면 확실히 AMD가 공표하는 속도와 차이가 있지만 L2에서 L3캐시 영역에는 Core i7-5960X 보다 넓은 대역이 확보되어 있어 보인다. 현재 AMD는 Sandra와 AIDA64의 개발원과 협력하여 ZEN 마이크로 아키텍처에서 캐시 속도를 제대로 측정하는 방법을 준비중이라고 하며 차세대 버전에서는 보다 정확한 벤치마크가 가능할 것이다.
Sandra 2016 SP3 (22.35) - Cache Bandwidth Sandra 2016 SP3 (22.35) - Cache & Memory Latency(nsec) Sandra 2016 SP3 (22.35) - Cache & Memory Latency(Clock)
이번엔 게임 벤치마크 결과를 확인한다.
단골 3DMark에서는 DirectX 12대응 "Time Spy"와 DirectX 11대응 "Fire Strike"에서 스코어를 취득했다. Fire Strike에서는 4K 해상도(3840×2160)의 "Fire Strike Ultra"와 풀HD 해상도(1920×1080)의 "Fire Strike" 2가지를 실행했다.
결과로서 Time Spy의 스코어는 거의 호각. Fire Strike Ultra와 Fire Strike에서는 종합 스코어는 호각이면서 CPU 스코어인 Physics Score에서는 약 15~19% 앞서고 있다.
3DMark - Fire Strike Ultra
파이널 판타지 XIV에서는 DirectX 11 최고 품질 설정에서 4K와 풀HD 2해상도에서 테스트를 실행했다. 4K 해상도의 스코어는 거의 막상막하지만 풀HD 해상도에서는 Core i7-5960X에 약 13% 뒤지고 있다.
Ashes of the Singularity에서 화면 해상도는 풀HD, API는 DirectX 12로 설정하고 2종류의 렌더링 품질로 테스트를 실행했다.
"Average Framerate"은 실제로 벤치마크 중에 기록된 프레임 레이트의 평균치로 "Average CPU Framerate"는 GPU가 병목이 되지 않으면 CPU가 어디까지 프레임 레이트를 높일 수 있느냐는 가정의 평균치다.
Ryzen 7 1800X는 실제 프레임 레이트와 가정 CPU 프레임 레이트의 차이가 거의 없는데 이는 CPU가 GPU의 병목이 되고 있음을 의미하며 실제 프레임 레이트는 Core i7-5960X에 15~33% 정도 뒤지고 있다.
Ashes of the Singularity: Benchmark
FPS 게임인 오버워치에서는 풀HD 해상도에서 렌더링 품질을 표준적인 Normal과 최대한의 Epic에서 프레임 레이트의 측정을 실행했다. 결과로서 Normal과 Epic에서 거의 호각의 프레임 레이트를 기록했으며 여기에서는 두 CPU사이에 차이는 없다.
Watch Dogs 2에서는 풀HD 해상도에서 렌더링 품질을 "중"과 "최대"에서 프레임 레이트를 측정했다. Watch Dogs 2는 최대 12스레드를 활용하여 다중 스레드로 최적화된 게임 타이틀이기에 Ryzen 7 1800X의 멀티 쓰레드 성능이 발휘될 것으로 기대됐지만 결과로는 Core i7-5960X에 렌더링 품질 "중"에서 약 30%, "최대"에서는 약 18% 뒤지고 있다.
마지막으로 소비 전력 측정 결과를 소개한다.
아이들시 소비전력은 Ryzen 7 1800X 환경이 43W로 Core i7-5960X 환경의 57W보다 10W 이상 낮은 것으로 나타났다. 메인보드의 사양이나 메모리의 매수/동작 전압의 차이 등도 있기 때문에 모든 것이 CPU의 차이라는 것은 아니지만 낮은 전력을 기록하는 것은 좋은 것이다.
한편, 벤치마크 실행 중인 피크 전력은 160W 정도가 한계인 Ryzen 7 1800X와 달리 Core i7-5960X는 160~190W에 육박하고 있다. 테스트에 의해서 성능 차이는 다르지만 대체로 Ryzen 7 1800X의 전력 효율은 Core i7-5960X 보다 뛰어나다.
3D계 벤치마크 실행 중인 피크 전력에서도 Core i7-5960X 쪽이 높아지고 있지만 이는 GPU의 성능을 더 끌어낸 결과 높은 전력이 되고 있는 점도 있으므로 일률적으로 Ryzen 7 1800X가 유리하다고 설명하기 어렵다.
인텔의 하이엔드 CPU와 경쟁할 실력을 가진 Ryzen 7 1800X
이상과 같이 Ryzen 7 1800X와 Core i7-5960X의 비교를 진행했다. CINEBENCH R15 나 H.264 형식 동영상 인코딩에서 뛰어난 성능을 발휘하는 한편 AVX2 확장 명령 이용이나 게임에서는 Core i7-5960X에게 밀리는 등 테스트에 따라 장단점이 나뉘는 결과가 나타났다.
하지만 Ryzen 7 1800X는 완전히 새롭게 설계된 CPU 마이크로 아키텍처인 "ZEN"을 채용하고, 동시 멀티 스레딩 기능에 의해 8코어 16스레드를 실현한 CPU로써 당연히 기존 게임이나 벤치마크 테스트에서는 어플리케이션 측에서 최적화된 것이 없는 상황에서 Ryzen 7 1800X의 성능이 주춤한 부분도 앞으로 최적화가 진행된다면 본래의 성능을 발휘하게 될수도 있을 것이다.
주변 환경이 갖추어지지 않은 상황에서 Ryzen 7 1800X가 이만한 성능을 499달러라는 가격으로 실현하고 있다는 사실은 경이롭고 Ryzen 7의 등장은 인텔의 제품 라인업에 영향을 미치며 고성능 CPU 시장에 경쟁을 가져오는 존재가 될 것이다.
