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3D V-Cache가 인텔 CPU에 도움이 될까요?

블랙웰

23 5586 10 2024.05.28 20:28

<img src="https://img2.quasarzone.com/editor/2024/05/28/62e86fd8630ff8b7604d4c313325c56f.webp" alt="퀘이사존"> HUB Q&A 시리즈에서 여러 번 받은 질문 중 하나는 "왜 인텔은 자체적인 3D V-Cache를 개발하지 않나요?"였습니다. 특히 몇 가지 단점에도 불구하고 3D V-Cache가 AMD의 Ryzen 칩에 얼마나 유익했는지를 고려할 때 매우 흥미로운 질문입니다.
 이러한 단점으로는 코어 클럭 속도 저하, 전력 사용량 증가, 작동 온도 상승 등이 있습니다. Ryzen CPU의 경우, 애초에 클럭 속도가 그리 높지 않기 때문에 클럭 속도 감소는 크지 않으며, 더 큰 L3 캐시로 인한 성능 향상으로 클럭 속도 감소를 상쇄할 수 있습니다. 전력 사용량도 큰 문제가 되지 않으며, Ryzen 프로세서의 경우 발열이 문제가 될 수 있지만 스로틀링은 쉽게 피할 수 있습니다. <img src="https://img2.quasarzone.com/editor/2024/05/28/f49abaeee5db526808b97cf64699b571.png" alt="퀘이사존"> 인텔 CPU의 경우, 적어도 현재 13세대 및 14세대 코어 시리즈의 경우 전력 예산이 거의 최대치에 도달했습니다. 이 문제는 지난 몇 년 동안 많은 논의의 대상이 되어 왔으며 최근에 결론을 내렸습니다.
 또한 인텔은 부품을 최대한 활용하기 위해 클럭 주파수에 크게 의존한다는 사실도 알고 있습니다. 따라서 더 많은 L3 캐시가 클럭 속도와 전력 소비를 줄임으로써 문제를 해결하는 동시에 현재보다 게임 성능을 향상시킬 수 있는지 궁금할 수 있습니다. <img src="https://img2.quasarzone.com/editor/2024/05/28/2774dc8e0808ca8bb1588a0479caec05.png" alt="퀘이사존"> 더 많은 L3 캐시가 도움이 되는지 알아보기 위해 10세대 코어 시리즈에서 수행한 몇 가지 테스트를 최신 14세대 부품(일명 랩터 레이크)을 사용하여 다시 수행했습니다. 기본적으로 이것은 코어 대 캐시 벤치마크입니다.

 코어 i9-14900K, 코어 i7-14700K, 코어 i5-14600K를 가지고 E-코어를 완전히 비활성화하고 P-코어를 5GHz로 고정하고 링 버스를 3GHz로 설정한 다음 세 가지 구성을 테스트했습니다: 14900K 및 14700K를 사용한 8코어, 세 프로세서 모두 사용한 6코어, 세 프로세서 모두 사용한 4코어. <img src="https://img2.quasarzone.com/editor/2024/05/28/a19a3dee83dc59d494856fe4bdd5a453.png" alt="퀘이사존"> 이 테스트 방법을 통해 10세대 시리즈를 비교하고 당시 게임에서 성능 향상의 대부분을 차지한 요인이 무엇인지에 대한 훌륭한 통찰력을 얻을 수 있었습니다(이 경우 해답은 L3 캐시였습니다). 하지만 10세대 시리즈는 코어 i9의 경우 20MB, i7의 경우 16MB, i5의 경우 12MB에 불과할 정도로 L3 캐시가 상당히 적었습니다. 현재로 넘어오면 14600K는 24MB로 10900K보다 L3 캐시가 더 많고, 14700K는 33MB, 14900K는 36MB입니다.
 코어 자체의 클럭은 더 높지만, 특히 E-Core가 비활성화되어 구성이 많이 변경되었습니다. 마지막으로 DDR5-7200 메모리와 GeForce RTX 4090도 사용하므로 벤치마크 결과가 어떻게 나오는지 살펴봅시다.
 벤치마크
 어쌔신 크리드 미라지의 결과부터 살펴보면, 이 데이터는 10세대 테스트와는 전혀 다른 모습입니다. CPU가 제한되어 있는 것처럼 보이는 결과는 매우 예상치 못한 결과이며, 실제로도 그렇습니다. 하지만 코어를 6개에서 8개로 더 추가하거나 L3 캐시 용량을 늘린다고 해서 성능이 향상되지는 않습니다. 오히려 6코어 및 8코어 구성의 병목 현상은 5GHz의 클럭 주파수인 것으로 나타나 14세대 아키텍처의 주요 한계는 적어도 이 예에서는 L3 캐시 용량이 아니라 주파수임을 시사합니다. <img src="https://img2.quasarzone.com/editor/2024/05/28/ab002b2715185d8fd707af7bd9566a0c.png" alt="퀘이사존"> 코어가 4개로 줄어들면 성능이 떨어지고 캐시 용량은 매우 작은 역할을 합니다. 그럼에도 불구하고 이 테스트에서 P코어의 절반만 활성화한 상태에서 14900K가 20% 미만의 성능 저하를 보인 것은 놀랍습니다.
 <img src="https://img2.quasarzone.com/editor/2024/05/28/6568598ae401122f2aa03c9d218cc2cf.png" alt="퀘이사존"> 헬다이버 2는 활성 코어가 8개에서 6개로 줄어들면 성능이 약간 저하되지만, 평균 프레임 속도는 7% 정도만 감소하고 최저 1% 구간에서는 그보다 훨씬 적은 감소폭을 보입니다. 코어를 4개로 줄이면 성능이 저하되며, 특히 1% 저해상도에서는 40%가 조금 넘는 성능 저하가 발생하여 이상적인 경험에 미치지 못합니다.
 <img src="https://img2.quasarzone.com/editor/2024/05/28/b4d0a0e4f47aec0676c2239b786ace6a.png" alt="퀘이사존"> 래칫 앤 클랭크는 어쌔신 크리드 미라지와 마찬가지로 6코어와 8코어 구성 간에 성능 차이가 거의 없는 것으로 나타나, 코어 클럭 주파수가 주요 병목 현상임을 다시 한 번 알 수 있습니다. 활성 P코어 수를 4개로 줄여야만 약간의 성능 저하를 볼 수 있으며, 여기서 성능 저하는 L3 캐시 용량에 관계없이 거의 동일합니다.
 <img src="https://img2.quasarzone.com/editor/2024/05/28/aa9069499e91ea9ad82cbc367f732933.png" alt="퀘이사존"> 스파이더맨 리마스터의 결과는 몇 가지 이유로 흥미롭습니다. 첫째, 8개의 활성 코어가 있는 14900K와 14700K는 5GHz에서 거의 동일한 결과를 제공했기 때문에 이 예에서도 클럭 주파수가 주요 병목 현상이었습니다. 하지만 6코어로 내려가면 캐시가 더 중요해지는 것 같습니다. 차이가 크지는 않지만, 예를 들어 14700K는 14900K보다 3% 정도 느렸습니다.
 그리고 아주 이상하게도 4코어로만 내려가면 8코어 결과와 비교했을 때 성능이 22%밖에 떨어지지 않음에도 불구하고 다시 주파수가 제한됩니다. <img src="https://img2.quasarzone.com/editor/2024/05/28/d41b29f86b059c595d9573ad6aae6063.png" alt="퀘이사존"> 사이버펑크 2077: 팬텀 리버티는 8코어 구성 간 차이가 거의 없습니다. 14700K는 14900K보다 3% 느리고, 6코어 활성화 시에는 7%의 성능 저하가, 8코어에서는 22% 감소하여 4코어에 불과합니다. 활성화된 코어 수에 관계없이 5GHz에서는 캐시 용량이 매우 작은 역할을 하는 것으로 보입니다.
 <img src="https://img2.quasarzone.com/editor/2024/05/28/25e89545c5fe1f802f916f714ef0ff92.png" alt="퀘이사존"> 호그와트 레거시는 8코어 구성에서 성능 차이가 없으며, 6코어에서 약간의 차이가 있습니다. 여기서 14600K와 14900K의 차이는 5%에 불과하며, 4코어만 활성화하면 그 차이는 더욱 줄어듭니다. 활성 코어 8개와 6개 사이의 성능 차이도 매우 작으며, 4코어의 경우 프레임 속도가 20%에 약간 못 미치는 수준입니다.
 <img src="https://img2.quasarzone.com/editor/2024/05/28/4e3d429552483e8970ebd92c03f483fb.png" alt="퀘이사존"> 호라이즌 포비든 웨스트는 코어 구성에 관계없이 캐시 용량에 차이가 없기 때문에 주로 주파수 제한이 있는 것으로 보이는 또 다른 게임입니다. 8코어에서 6코어로 낮추면 14900K의 성능은 5%만 감소했고, 8코어에서 4코어로 낮추면 일반적으로 예상되는 22%의 성능 저하를 보였습니다.
 <img src="https://img2.quasarzone.com/editor/2024/05/28/328c42f73779e69a0498a30895ea5ee5.png" alt="퀘이사존"> 드래곤즈 도그마 II는 CPU를 많이 사용하는 게임으로 알려져 있지만, 테스트한 대부분의 타이틀과 마찬가지로 L3 캐시 용량을 늘렸을 때 성능이 크게 향상되지 않았습니다. 예를 들어, 8개의 P코어가 모두 활성화되었을 때 14900K는 14700K보다 4% 더 빨랐습니다.
 6코어의 경우 14700K는 14600K보다 9% 빨랐고, 14900K는 다시 14700K보다 4% 빨랐습니다. 그리고 4개의 코어만 활성화된 상태에서는 코어 수가 주요 병목 현상이 됩니다. <img src="https://img2.quasarzone.com/editor/2024/05/28/aed381052817dde4cf65bad685e2dcb5.png" alt="퀘이사존"> 발더스 게이트 3의 성능은 14700K 또는 14900K를 사용해도 거의 동일했으며, 6코어로 낮췄을 때 최대 5%의 성능 저하만 보였습니다. 그리고 4개의 활성 코어만 있는 14900K는 8코어 구성과 비교했을 때 14% 느려졌습니다.
 <img src="https://img2.quasarzone.com/editor/2024/05/28/39c1f570130511336893303f0adbcc57.png" alt="퀘이사존"> 더 라스트 오브 어스 파트 1에서 흥미로운 결과가 나왔습니다. 이 예시에서는 8코어가 활성화된 상태에서 14900K에서 14700K로 실행할 때 5%의 성능 저하가 있었습니다. 하지만 6코어만 사용하면 그 차이는 2%로 줄어들고 4코어에서는 전혀 나타나지 않습니다. 오히려 이 예제에서 가장 큰 차이를 만드는 것은 코어 수입니다.

 예를 들어, 14900K는 8코어에서 6코어로 전환할 때 평균 프레임 속도가 10% 감소했고, 1% 최저 프레임 속도는 36% 감소했습니다. 그런 다음 6코어에서 4코어로 변경하면 평균 프레임 속도가 24% 더 떨어지고 1% 최저 프레임 속도는 32% 감소합니다. 따라서 이 예시에서는 활성 코어가 8개에서 4개로 줄어들면서 1% 로우코어가 절반 이상 감소했습니다. <img src="https://img2.quasarzone.com/editor/2024/05/28/4e27ebb8f2c2c4b96eef4179ae485e6b.png" alt="퀘이사존"> 스타필드는 코어 수에 따라 잘 확장되는 또 다른 게임으로, 캐시 용량이 이 테스트에 거의 영향을 미치지 않는 또 다른 예입니다. 14900K는 코어가 8개에서 6개로 줄어들었을 때 11%의 성능 저하를 보였고, 6개에서 4개로 줄어들었을 때는 24%의 추가 성능 저하를 보였습니다.
 5.7GHz에서의 오버클러킹
 이 테스트를 마무리하기 전에, 코어 클럭을 5.7GHz에서 14% 더 높이고 링 버스를 4GHz에서 33% 높인 상태에서 몇 가지 벤치마크를 다시 실행했습니다. <img src="https://img2.quasarzone.com/editor/2024/05/28/53b7b572468244e6bc69eef52f9219c3.png" alt="퀘이사존"> 14세대 프로세서는 더 높은 클럭을 낼 수 있고 5GHz는 비현실적이라는 이유로 이 테스트가 쓸모없다고 말하는 사람들이 있을 것으로 예상했기 때문입니다. 병목 현상은 실제로 클럭 주파수와 경우에 따라서는 캐시 용량이 아닌 코어 수라는 것을 이미 알고 있음에도 불구하고 말입니다. 따라서 이러한 부분을 더 높게 클럭하면 성능이 향상되기는 하지만 그 이상으로는 새로운 것을 배울 수 없습니다.
 <img src="https://img2.quasarzone.com/editor/2024/05/28/38d5c4374f3ad0f9887fc6076f30b1c5.png" alt="퀘이사존"> <img src="https://img2.quasarzone.com/editor/2024/05/28/87f9e86d4478883cf8f0c43f3de7a50c.png" alt="퀘이사존"> 어쨌든 몇 가지 게임을 테스트한 결과 비슷한 경향을 발견했기 때문에 14세대에서 한계는 클럭 속도입니다. 더 많은 캐시는 도움이 되지 않는 것으로 보입니다.
 우리가 배운 것
 이러한 결과는 3년 전에 기록했던 10세대 결과와 매우 달라서 상당히 놀라웠습니다. 당시에는 대부분의 게임에서 동일한 주파수로 고정했을 때 코어 i5, i7, i9 프로세서 간에 큰 차이가 없는 것으로 나타났습니다. 차이가 있는 경우에는 주로 L3 캐시 때문이었습니다.
 하지만 14세대에서는 캐시 용량이 크게 중요하지 않은 것으로 보입니다. 대부분의 예제에서 24MB면 충분했습니다. 이상하게도 코어 수가 적을 때 캐시 용량을 늘리는 것이 가장 큰 도움이 되는 경우가 많았지만 항상 그런 것은 아니었습니다. <img src="https://img2.quasarzone.com/editor/2024/05/28/18d03d1bf481cdecade456205c44a083.png" alt="퀘이사존"> 가장 큰 차이를 보인 것은 코어 수로, 4코어에서 6코어로 업그레이드했을 때 큰 차이를 보인 경우가 많았지만, 코어가 4개인 부품은 없었습니다. 6코어에서 8코어로 업그레이드했을 때 상당한 차이를 보인 사례도 몇 가지 있었습니다.
 따라서 이 데이터를 통해 인텔 14세대 코어 CPU에 3D V-Cache를 추가하는 것은 (적어도 오늘날의 게임에서는) 게임 성능을 저하시키는 데만 도움이 될 가능성이 높다는 결론을 내릴 수 있으며, 이는 놀랍습니다. <img src="https://img2.quasarzone.com/editor/2024/05/28/7b9492f8a24b812c01785ab5c72a9315.png" alt="퀘이사존"> 또한 오늘날의 게임에서 10코어 또는 12코어의 P-코어로 전환해도 8코어에 비해 성능 향상은 매우 미미할 것으로 예상됩니다. 따라서 인텔의 경우 현재 아키텍처에서 앞으로 나아갈 수 있는 유일한 방법은 클럭 속도뿐이며, 이것이 적어도 여기까지 온 이유를 설명해 줍니다.

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