라데온 RX 6600 XT - PCIe 4.0 vs. PCIe 3.0 벤치마크

정말 PCIe 3.0 시스템에서는 제 성능을 못내는 걸까?

퀘이사존 QM벤치
148 9728 2021.08.14 05:12


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RX 6600 XT - PCIe 4.0 vs. PCIe 3.0 벤치마크

과연 PCIe 3.0 시스템에서는 제성능을 못내는 걸까?


    안녕하세요. QM벤치입니다. 현재 이 글을 쓰고 있는 시점으로부터 바로 며칠 전, AMD는 라데온 RX 6600 XT 8GB를 출시한 바 있습니다. RDNA2 아키텍처 기반의 RX 6000 시리즈 중 막내이자, 현실적인 가격대로 메인스트림급 성능을 가진 모델입니다. 이는 QM슈아님의 퀘이사존 RX 6600 XT 벤치마크에서도 자세히 확인했고요. 하지만 당시 벤치마크에서 다루지 못했던 부분이 있습니다. 바로 PCIe 버전에 따른 성능 차이인데요. 이것이 중요한 이유는 RX 6600 XT가 퍼포먼스~하이엔드급 모델과 달리 PCIe 레인이 x8로 제한되었기 때문입니다.


    물론 PCIe 배속에 따른 성능 차이는 x1 또는 x4까지 내려가는 수준이 아닌 이상, 생각보다 그 차이가 드라마틱 하지 않다는 것을 우린 잘 알고 있습니다. 그러나 PCIe 4.0도 아닌 대역폭 지원이 절반으로 줄어드는 PCIe 3.0 플랫폼을 사용 중이라면? 아무리 RX 6600 XT가 메인스트림급 그래픽카드라 하더라도 염려가 됩니다. 그도 그럴 것이 고성능 그래픽카드의 경우 일반적으로 PCIe 4.0 x16 환경이 이상적인데, RX 6600 XT를 PCIe 3.0 환경에서 사용한다면 PCIe 4.0 x16 대비 대역폭은 무려 1/4 수준에 그치게 되기 때문이죠. 그래서 긴급하게 정밀한 검증을 거쳐, 추가 벤치마크 테스트 자료를 여러분께 공개하게 되었습니다. 이제 본론으로 들어갑시다.


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▲ PCI Express 버전에 따른 대역폭 차이(데이터 출처: 위키피디아)

RX 6600 XT를 PCIe 3.0 플랫폼에서 사용할 경우 대역폭은 약 8 GB/s 수준에 그친다. 결국 PCIe 4.0 x4 환경과 동일한 수준인 것.


    위 표를 참고하면, AMD 라데온 RX 6600 XT의 PCIe x8 배속 제한이 어째서 이슈가 되는지 알 수 있습니다. 만약 PCIe 4.0 플랫폼 사용자라면, PCIe 3.0 x16 환경과 동일한 대역폭 수준을 확보할 수 있습니다. 따라서 메인스트림급 그래픽카드의 태생적인 성능을 감안하면, 큰 변수가 되지 않을 것입니다. 하지만 PCIe 3.0 사용자라면 x8 제한으로 인해 고작 PCIe 2.0 x16 또는 PCIe 4.0 x4에 해당하는 대역폭 수준에 머물러, 그래픽카드가 제 성능을 내지 못할 것이라는 가능성을 생각해 볼 수 있습니다. 본 벤치마크 역시 바로 이 지점에 집중하여 PCIe 4.0 x8 환경과 PCIe 3.0 x8 환경을 다양한 시나리오를 적용하여 테스트를 진행했습니다. 10종 게임 그리고 3종 해상도, 나아가 평균 FPS뿐만 아니라 1% Low 프레임레이트framerate 데이터를 통해 자세히 알아보도록 하겠습니다.




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▲ RX 6600 XT - PCIe 4.0 vs. PCIe 3.0 벤치마크 시스템 사양


    퀘이사존 그래픽카드 벤치마크 시스템은 빅나비(Navi 20 GPU) RX 6800 시리즈 출시를 기점으로 AMD 라이젠 플랫폼을 사용합니다. 라이젠 5000 시리즈 프로세서 출시로 인해, 최강 게이밍 플랫폼은 이제 인텔이 아닌 AMD가 되었기 때문입니다. 그래픽카드 드라이버는 테스트 시점 기준 최신 버전인 AMD Adrenalin 2020 Edition 21.8.1 버전을 사용하였습니다. 그 외 윈도우 10, 마더보드 UEFI 및 시스템 드라이버 모두 최신 빌드 버전을 사용하였습니다.




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▲ 대원 CTS 제공: AMD 라이젠 7 5800X(8C/16T) ※ 벤치마크(링크)

    CPU는 AMD 라이젠 7 5800X로 선정하였습니다. 높은 게이밍 성능을 보장하는 것은 물론, 라이젠 5000 시리즈 중에서도 상급 게이밍 성능을 가지고 있습니다. 참고로 라이젠 5000 시리즈는 부스트 클록 알고리즘 개선과 함께 실제 게이밍 구동 시 적용되는 클록이 상당히 높아져, 게이밍 성능 향상 목적으로는 오버클록 효용성이 극히 낮습니다. 그러나 벤치마크에서는 유동적으로 변하는 CPU 클록 주파수 변인을 최소화하기 위해 올코어 4.7 GHz OC 설정으로 고정하여 테스트를 진행했습니다.


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▲ 대원 CTS 제공: ASUS TUF Gaming X570 PRO (Wi-Fi)

    X570 칩세트 기반, ASUS TUF Gaming X570 PRO (Wi-Fi) 모델입니다. 3800 MHz 메모리 오버클록 및 IF 1:1 동기화도 문제가 없었으며, 전원부 온도 또한 나쁘지 않은 녀석입니다. 특히 AMD가 발표한 스마트 액세스 메모리Smart Access Memory 활성화를 위해서는 500 시리즈 마더보드가 필수이기도 하죠. 동일한 모델은 아니지만 ASUS TUF Gaming X570 PLUS (Wi-Fi) 제품은 QM센스가 칼럼을 진행하였으며, 좋은 평가를 받기도 하였습니다.(링크)


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▲ 서린씨앤아이 제공: G.SKILL TRIDENT Z ROYAL DDR4-3,200 MHz CL14 16GB x2

    일명 보석 메모리로 통하는 지스킬 트라이던트 Z 로열 시리즈. 이제는 모르는 분들을 찾기 힘들 정도로 유명한 제품입니다. 최초 해당 제품이 등장했을 때는 특유의 고급스러운 디자인에 녹아든 화려한 보석 RGB LED가 충격적이기까지 했죠. 벤치마크에 사용된 메모리와 클록은 다르지만 QM슈아의 최신 트라이던트 Z 로열 칼럼(링크)을 통해 성능과 외형의 진면목을 확인해 보실 수 있습니다. 벤치마크에 사용된 모델은 3200 MHz CL14 모델이었으나 3800 MHz CL16까지 무리 없는 설정이 가능하였습니다. 현재 라이젠 5000 시리즈는 일부 2 슬롯 기반 마더보드를 제외하면 3800 MHz(IF: 1900 MHz)가 실질적인 한계 설정으로 파악됩니다.


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▲ 서린씨앤아이 제공: PATRIOT VIPER VPN100 M.2 NVMe 2TB(기사 링크)

    벤치마크 시스템은 수십 종 게임을 한꺼번에 테스트해야 하기 때문에, 고용량 SSD는 필수입니다. 특히 최신 게임은 100 GB를 넘어 200 GB를 초과하는 용량을 보이는 경우도 있고요. 그래서 준비한 SSD가 바로 PATRIOT 바이퍼 게이밍VIPER GAMING 저장장치, VPN100 NVMe 2TB 모델입니다. 용량도 용량이지만, 알루미늄 방열판을 기본 장착하고 있다는 점에서 발열로 인한 스로틀링 걱정을 한시름 놓게 됩니다. 또한, 해당 제품은 QM달려가 냉철한 시각으로 분석한 칼럼도 등록되었으니 참고해 주시기 바랍니다.


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▲ 마이크로닉스 제공: 마이크로닉스 Classic II 1050W 80PLUS GOLD 230V EU 풀모듈러(기사 링크)

    최신 하이엔드 그래픽카드 소비전력은 과거 250W 수준에서 벗어나 높게는 350W 수준을 보이고 있습니다.(일부 RTX 3090 비레퍼런스 모델은 전력 제한 해제 시 약 500W 에 달함) 따라서 고용량 파워서플라이는 필수라 할 수 있겠죠. 특히 AMD가 발표한 풀칩 빅나비 GPU를 탑재한 RX 6900 XT는 파워서플라이 권장 출력을 850W로 표기하기도 했습니다. 물론 그 이하 출력을 가진 파워에서도 충분히 구동은 가능하나, 파워에 가해지는 로드율, 그리고 팬소음까지 고려하면 권장 출력 이상의 파워를 사용하는 것이 쾌적합니다. 벤치마크 시스템에 사용된 마이크로닉스 클래식 II 제품은 준수한 골드 등급 효율에 팬리스 모드 온/오프 스위치 제공, 풀모듈러 구성, 우수한 전압 유동폭 등 여러모로 테스트 시스템에 적합한 요건을 갖춰 선정하였습니다.




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RX 6600 XT - PCIe 4.0 vs. PCIe 3.0 벤치마크에 동원된 게임 목록


 "퀘이사존 벤치마크는 세계 최고의 데이터 신뢰성을 지향합니다. 따라서 현시점의 제품 성능을 최대한 현실적으로 반영하기 위해, 최신 게임 타이틀을 테스트에 대거 투입합니다. 물론, 최신 게임뿐만 아니라 유저들에게 인지도가 높은 게임, AAA급 게임으로서 대표성을 지니는 타이틀 등 다양한 요소를 고려해서 구성합니다."




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※ 벤치마크 데이터 참고 사항 정리

■ RX 6600 XT는 MBA(Made By AMD: 레퍼런스) 모델이 존재하지 않아, 파워컬러 제품으로 테스트

■ 파워컬러 RX 6600 XT 레드데빌 기본 클록으로 진행(클록 조정 X)

■ AMD 드라이버 제어판은 기본 설정(텍스처 필터링 등의 요소에서 Tweak 적용 X)

■ 테스트 게임 구동 외에 불필요한 윈도우 프로세스/프로그램은 종료 상태

■ 3종 해상도 테스트 순서는 모든 게임에 대해 동일하게 적용하여 진행

-> 테스트 해상도 순서가 달라질 경우 VRAM 데이터 갱신 변수로 인해 변인 통제에 불안 요소가 커짐

■ 테스트 데이터는 3회 반복 후 평균값을 도출하여 최종 데이터에 반영(회차별 데이터 엑셀 첨부)

■ 평균 FPS와 1% Low framerate 값을 함께 도출하여 분석

■ 매 테스트 시작 시점의 GPU 온도는 동일 수준을 유지하도록 환경 조성(부스트 클록 변인 통제)




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    먼저 평균 FPS에 한정하여 결과를 살펴보도록 하겠습니다. 3종 해상도 중 가장 큰 성능 차이를 보여준 것은 역시나 FHD 해상도입니다. 단일 프레임 렌더링에 필요한 GPU 부하가 낮기 때문에 그만큼 더 많은 프레임을 생성해내기 때문이죠. 데이터 전송이 더 빈번하게 일어나게 됩니다. 이런 조건에서는 CPU 성능이 큰 변수가 되기도 하는데, PCIe 대역폭 차이 역시 고해상도보다는 저해상도에서 더 큰 차이를 보이게 됩니다. 10개 게임 평균은 비록 1.6% 차이에 그치지만, 포르자 호라이즌 4와 로스트아크와 같은 게임에서는 약 6%에 달하는 차이를 보이기도 합니다.




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    QHD 해상도로 넘어오면 FHD와 달리 게임별 성능 차이가 좁혀지게 됩니다. 즉 해상도가 높아질수록 PCIe 대역폭 차이라는 변수는 영향력이 줄어든다는 뜻이죠. 물론, 그럼에도 불구하고 로스트아크의 경우 약 4%에 달하는 성능 차이를 보여줍니다. 특이하게도 어쌔신 크리드 발할라는 FHD에서는 별 차이가 없다가 QHD 해상도에서 약 3% 성능 차이를 보이게 됩니다.


    그러나 한 가지 더 고려 사항이 있는데, 바로 게임 자체 벤치마크의 고유 특성입니다. 다양한 게임들이 매 테스트마다 성능 편차를 보이기는 하나, 어쌔신 크리드 발할라의 경우 유독 그 경향이 큰 편에 속하는 게임입니다. 3회 평균값이기 때문에 참고할 만한 가치는 있으나, 타 게임 대비 데이터 균일성 면에서 신뢰도가 떨어진다는 것을 감안해야 합니다. 어쨌든 결과적으로 QHD 해상도 10종 게임 평균 성능 차이는 1.05%로 나타났습니다.




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    마지막으로 4K/UHD 해상도에서의 테스트 결과입니다. 그리고 그래프는 역시나 3종 해상도 중 가장 분별력이 낮은 양상으로 나타납니다. 자연스러운 결과이기도 하고요. 한 땀 한 땀 렌더링 작업 자체에 GPU 부하가 너무 큰 나머지 PCIe 데이터 전송률, 즉 대역폭 차이로 인한 성능 차이는 크지 않습니다.


    그럼에도 불구하고 레인보우 식스 시즈의 경우 약 3%에 달하는 성능 차이를 보여주는 데, 이는 게임 자체의 특성을 염두에 두면 이해가 됩니다. 출시된 지 오래된 게임이기도 하고, VULKAN API 업데이트로 최적화가 굉장히 뛰어나 4K/UHD 해상도에서 수백 FPS를 기록하기 때문이죠. 심지어 RX 6600 XT 성능으로 100 FPS를 훨씬 초과하는 성능을 기록하는 게임입니다. 그 외 FHD/QHD 해상도에서 상대적으로 성능 차이가 크게 나타났던 로스트아크 역시 4K 환경에서는 차이가 크지 않습니다. 결국 최종 평균 성능 차이는 0.68% 수준으로 PCIe 환경에 따른 성능 차이는 평균 FPS 한정, 큰 의미를 발견할 수 없습니다.




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    앞선 그래프에서 평균 FPS를 기반으로 분석했다면, 이번에는 1% Low framrate 값으로 성능 차이를 알아보도록 하겠습니다. 먼저 FHD 해상도인데요. 평균 FPS와 달리 PCIe 버전에 따른 성능 차이가 좀 더 극적으로 나타납니다. 특히 포르자 호라이즌 4와 로스트아크는 무려 10%를 초과하기도 합니다.


    여기서 로스트아크는 AMD 라데온과 궁합이 잘 맞지 않기도 하고, 게임 특성상 테스트 환경 조성에 따른 편차가 제법 크다는  특징이 있지만, 이를 감안해도 차이가 큽니다. 또한 테스트 경험상 일관된 데이터로 신뢰성이 높다고 생각하는 포르자 호라이즌 4에서도 제법 큰 차이가 발생한다는 것은 의미가 큽니다. 다만, 여전히 다수의 게임들에서는 FHD 해상도임에도 성능상 큰 차이는 발생하지 않습니다. 10종 게임 평균값은 3.46% 차이인데 이는 게임 2개가 하드캐리 한 결과물로 해석해야 합니다.




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    다음은 QHD 해상도입니다. 그리고 굉장히 부자연스러운 데이터가 보입니다. 바로 로스트아크입니다. 앞서 FHD 그래프 분석에서도 언급했듯, 게임 자체의 특성으로 인해 데이터 신뢰성이 상대적으로 약하다는 것을 고려해야 할 것입니다. 그 외의 게임에서는 비교적 상식적인 범위 내에서 성능 차이가 발생하였습니다.




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    그리고 4K/UHD 환경입니다. 4K 해상도는 중구난방 날뛰는 로스트아크도 얌전하게 만들어주는 해상도입니다. 하지만 어쌔신 크리드 발할라와 레인보우 식스 시즈에서 오히려 저해상도 영역보다 성능 차이가 커졌다는 것에 주목할 필요가 있습니다. 특히 레인보우 식스 시즈는 매우 큰 성능 차이를 보여주는 데, 덕분에 평균값을 크게 끌어올렸습니다. 그 외 다수 게임은 저해상도 대비 성능 차이가 좁혀진 양상입니다.




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■ PCIe 4.0 vs. PCIe 3.0 성능 차이는 '전반적으로' 크지 않다

-> RX 6600 XT의 PCIe 배속이 8배로 제한된 것은 분명 아쉬운 요소. 그러나 PCIe 4.0 vs. PCIe 3.0으로 접근했을 때 일부 게임을 제외하고는 성능 차이가 크지 않다. 이는 RX 6600 XT의 근본적인 연산 성능 자체가 메인스트림급에 그치기 때문이며, 만약 더 높은 성능의 그래픽카드로 테스트를 진행했다면 더 큰 성능 차이를 낼 수 있었을 것. 물론, 그럼에도 불구하고 일부 게임에서는 분명한 차이가 있었기 때문에 PCIe 4.0 플랫폼 환경에서 사용하는 것이 가장 이상적이다.

■ 해상도가 높아질수록 PCIe 대역폭에 따른 성능 차이는 좁혀진다

-> 자연스러운 결과이다. 가장 높은 해상도인 4K/UHD 환경에서는 FHD의 4배에 달하는 해상도로 렌더링 작업이 이루어지기 때문에, 단일 프레임 렌더링 작업에 대한 GPU 부하가 매우 커질 수밖에 없다. 결과적으로 PCIe 대역폭 차이라는 변수는 최종 성능(=FPS: Frame per second)에 대한 관여도가 낮아진다. 다만 여기에도 예외는 있었는데 바로 레인보우 식스 시즈.

■ 일부 게임에서 무시하지 못할 수준의 성능 차이 확인

-> 사실 전체 게임 평균값으로 접근하면 성능 차이가 크지 않은 것이 사실이나, 유독 일부 게임에서는 성능 차이가 크게 나타나는 경우가 있다. 대표적으로 FHD 해상도에서의 포르자 호라이즌 4와 로스트아크가 있으며, 4K 환경의 레인보우 식스 시즈를 꼽을 수 있다. 특히 레인보우 식스 시즈는 평균 FPS보다 1% Low 영역에서 매우 큰 차이를 보여준다.

■ PCIe 대역폭 차이는 최소 FPS 영역에 더 큰 영향을 준다

-> 편의상 최소 FPS로 표현했지만, 정확히 말하면 하위 1% 구간에 해당하는 프레임 분포도, 1% Low framerate 값에서 더 큰 성능 차이를 확인할 수 있었다. 즉 PCIe 대역폭에 따른 성능 차이는 평균 FPS보다 최소 FPS 영역에서 성능 차이가 크게 난다는 것. PCIe 대역폭 스케일링 테스트에 관심이 있는 사람이라면, 앞으로도 1% Low 영역을 관심 있게 지켜보는 것이 좋다.

■ 과연 실제 게이밍 체감 성능에 영향을 줄 수 있을까?

-> 로스트아크를 제외하고, 성능 차이가 크게 나타나는 경우는 주로 높은 FPS를 기록하는 환경이라는 것을 확인했다. 고주사율 모니터 사용자라면 체감 성능에 미세한 차이를 느낄 수는 있을 것. 물론 이마저도 예민한 사람 기준이기 때문에 대부분의 게임에서는 큰 차이라고 보기 힘들다. 포르자 호라이즌 4의 경우 FHD 해상도에서 1% Low framerate 값이 제법 큰 차이로 나타나기는 했으나, 무려 150~170 FPS 영역이라는 것을 감안하면 체감 성능 차이로 이어지기란 힘들다.







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우리의 벤치마크는 계속될 것이다

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