흔히 컴퓨팅(연산) 환경이라고 말하면 전문적인 분야를 떠올리기 쉽지만 넓은 표현으로 접근해 보면 PC를 활용한 모든 작업이 컴퓨팅 환경이라고 볼 수 있다. 게임을 하거나 영화를 보거나 심지어 간단한 문서 또는 인터넷 검색을 해도 PC의 성능을 활용해 원하는 결과를 도출하는 연산 작업 중 하나다. 단지 그 무게에 따른 프로세서 처리 부하의 차이가 존재할 뿐이다.

우리가 쉽게 또는 흔히 즐기는 연산의 대부분은 프로세서와 그래픽카드, 메모리와 고속 저장장치 등이 조화롭게 맞물려 이뤄진다. 그리고 이들은 지난 10년 동안 듀얼 또는 쿼드코어 정도면 충분한 성능을 내었다. 이 부분은 지금도 마찬가지다. 쓰레드 처리 능력에 차이는 존재해도 주력은 듀얼 또는 쿼드코어 기반 프로세서들이 대부분이었다.

그러나 시대는 변하고 있다. 한 두 가지 작업을 동시에 수행해 최적의 효율로 결과값에 도출하는 것에서, 현재는 더 다양한 형태의 애플리케이션 처리 능력을 요구하고 있다. 게임을 즐기면서 그 화면을 온라인에 실시간 방송한다거나 가상현실 콘텐츠를 즐기거나 하는 작업은 기본이고 편집한 대용량 이미지를 동시에 처리하거나 딥러닝 연구 등 묵직한 작업에서도 효과적인 처리 능력이 필요하게 됐다. 듀얼이나 쿼드코어 프로세서만으로 벅찬 환경이 도래하게 된 것이다.

이를 극복하기 위해 인텔은 특별한 프로세서 라인업을 별도 운영하고 있었다. 코어 i7 익스트림 프로세서가 그 주인공이다. 이전에도 존재했지만 1세대 인텔 코어 프로세서가 운영되던 시절의 이후의 익스트림 프로세서 라인업은 쿼드코어만으로도 처리하기 어려운 과도한 부하를 원활히 처리하기 위해 설계되었다. 당시 적게는 4개, 많게는 6개의 코어를 담아내면서 일찌감치 고성능 데스크톱(HEDT) 시대를 준비하고 있었다.

이후 세대를 거듭하면서 코어 i7 익스트림 프로세서는 코어의 수를 꾸준히 늘려가며 효율성을 높여왔다. 그 결과 코어 i7-6950X 익스트림 에디션은 한 다이에 10코어를 품을 수 있게 되었다.

이 정도면 충분히 고성능 시대에 대비할 수 있다 생각할지도 모른다. 그러나 빠르게 진화하는 컴퓨팅 환경의 수요는 기술을 쉽게 앞선다. 이에 인텔은 기존의 틀을 깨고 새로운 HEDT 컴퓨팅 시대를 준비하기 위한 카드로 ‘인텔 코어 X-시리즈’를 꺼내 들었다.

■ 강력한 성능 품은 인텔 코어 X-시리즈

코어 X-시리즈는 최대 18코어 36쓰레드(18C/36T) 구성의 HEDT 프로세서다. 인텔 데스크톱 프로세서 중 플래그십에 속하는 이 라인업은 이전 세대 주력 프로세서의 아키텍처에 기반해 설계됐다. 예로 코어 i7-6950X는 6000대 사용하는데, 해당 라인업의 아키텍처 이름인 스카이레이크(Skylake)가 아니라 브로드웰-E(Broadwell-E)였다. 

코어 X-시리즈는 두 가지 코드명을 동시에 사용한다. 코드명은 스카이레이크-X와 카비레이크-X, 반면 7000대 넘버링을 채택했지만 인텔은 코어 X-시리즈를 7세대가 아닌 6세대 HEDT 프로세서라 부른다. 코어 익스트림 프로세서에 2000번대 넘버링이 존재하지 않아서다.

8코어 이상의 코어 X-시리즈 프로세서는 스카이레이크 아키텍처에 기반하기에 해당 기술은 고스란히 품었다. 그러나 아키텍처를 제외한 나머지는 데스크톱 프로세서와 완전히 다른 노선을 걷고 있다. 최적의 설계 및 성능을 구현하기 위해서다.

지원 메모리 컨트롤러의 대응 속도도 2,133MHz에서 2,600MHz로 빨라졌고, 명령어 구성과 캐시 구조도 뿌리 자체가 다르다. 고급 벡터 확장(AVX) 명령어는 2.0은 물론 AVX-512가 새로 추가됐다.

캐시도 기존과 달리 코어당 1.375MB에 해당하는 용량을 코어에 배정한 형태다. 통합 캐시 용량은 기존과 비교해 줄어든 셈이다. 이는 인텔이 캐시 사용 정책에 변화를 줬기 때문. 현재 코어 프로세서는 L1부터 L3까지 3단계로 캐시를 구성하고 있다. L1과 L2 캐시는 코어에 바로 붙어 있어 즉시 데이터를 주고 받을 수 있고 L3는 코어에 모두 공유되어 접근 가능한 방식이었다.

그러나 코어 X-시리즈는 모든 캐시가 직접 운영되는 구조를 취했다. 그 대신 상대적으로 용량이 적은 L2 캐시의 용량을 1MB로 크게 늘렸다. 기존에는 256KB를 써왔기 때문에 차이가 두드러진다. L3 캐시 용량을 줄이고 L2를 늘려 반응성 자체를 개선했다는 점은 두드러지는 부분이라 하겠다.

새로운 접근 방식을 채택했기 때문에 설계 자체에도 변화가 있었다. 기존 인텔 HEDT 프로세서는 코어와 캐시, 메모리 컨트롤러와 기타 내부 장치들이 원형으로 배치되는 링버스(Ring-Bus) 방식의 설계로 만들어졌다. 데이터가 순차적으로 내부를 돌며 통신함으로써 불필요한 접근을 줄이고 전체 성능을 개선할 수 있었다.

문제는 코어의 수가 많아지는 HEDT 프로세서의 구조로 인해 자연스레 링버스 구조는 데이터 전송과 처리가 지연되는 문제가 생긴다. 이를 해결하기 위해 인텔은 작동 속도를 높이거나 메모리 대역을 높이는 등의 노력을 기울여 왔다. 그러나 10 코어 이상 탑재하려면 기존의 링버스 설계로 한계가 따를 수 밖에 없다. 덩치가 엄청나게 커지거나 밀도를 높여야 하지만 둘 다 비효율적이다.

인텔이 고안한 것은 바로 각 코어와 컨트롤러, 캐시 등 핵심 요소들을 그물처럼 엮은 메시 아키텍처(Mesh Architecture)의 도입이다. 이 설계 방식은 각 구성들이 빠르게 데이터 통신이 가능한 점이 특징이다. 또한 요소들을 블록화 해 직렬 배치하면 되므로 설계나 생산 측면에서도 이점을 얻는다. 코어를 늘리는 데에도 유리하다. 대역폭 확보가 쉽기 때문에 낮은 작동속도에서도 뛰어난 성능을 이끌어내는 것도 가능하다.

■ 어떤 컴퓨팅 환경에서도 최적의 효과 기대할 수 있어

인텔 코어 X-시리즈 프로세서는 최대 18코어/36쓰레드(18C/36T)까지 구성되어 있어 어떤 컴퓨팅 환경에서도 최적의 효과를 낼 수 있도록 라인업 구축이 이뤄졌다. 코어 i7만 존재했던 제품명도 코어 i5/i7/i9 등으로 세분화 되었다. 코어의 수와 등급 등으로 인해 선택의 폭이 넓어진 것이 장점이다. 그렇다면 코어 X-시리즈 프로세서가 어디서 활약할 수 있는지 알아보자. 

먼저 코어 X-시리즈 프로세서로 최적의 효과를 볼 수 있는 환경은 고성능 게이밍 및 가상현실(VR) 게이밍 등이다. 최근 게이밍 환경은 단일 코어를 활용하는 것을 넘어 다중 코어를 적극 활용하도록 변화하고 있다. 단순히 게임 애플리케이션의 실행과 간단한 명령어 처리로 끝나는 환경이 아니기 때문이다. 온라인으로의 이동과 화려한 그래픽, 그래픽 프로세서와의 연계 등 프로세서가 해야 할 일은 많아졌다.

다중 코어는 최적의 게이밍 성능을 구현하기에 적합하다. 코어를 분산시켜 하나는 애플리케이션 실행을 돕고 다른 코어들을 활용해 게임 내 플레이어 및 물리연산 등을 처리하도록 유도할 수 있어서다. 이렇게 구성하면 싱글 코어만 사용하던 것에 비해 시스템 자원을 최대한 활용 가능해진다.

가상현실도 마찬가지다. 같은 화면을 두 개 그려내야 하기에 그래픽 프로세서의 성능도 중요하지만 앞서 언급한 것처럼 게임 내에서 처리되는 효과들을 사전에 처리하려면 여러 코어를 적극 활용하는 것이 바람직하다. 

3D 프린팅을 위한 렌더링, 그리고 대용량 이미지 작업과 디자인 업계에서도 인텔 코어 X-시리즈 프로세서는 큰 도움을 준다. 초고가의 워크스테이션 대비 합리적인 비용으로 그에 준하는 시스템을 구성할 수 있는 것은 물론이고, 최적의 업무 효율을 기대할 수 있다. 고가의 워크스테이션 못지 않게 준비된 다수의 코어와 쓰레드 처리 능력 때문이다.

포토샵이나 일러스트, 인디자인과 같은 이미지 처리/편집 애플리케이션은 다수의 픽셀을 다루거나 혹은 벡터 연산을 통해 이미지를 구현하기 때문에 많은 시스템 자원이 필요하다. 최대 18코어로 32쓰레드 처리를 지원하는 인텔 코어 X-시리즈 프로세서는 이들의 처리 속도를 최대한 앞당겨 효율을 높여준다.

영상을 제작할 때에도 마찬가지다. 최근 가상현실(VR)과 증강현실(AR)과 같은 새로운 콘텐츠가 등장하면서 다양한 시도가 이뤄지고 있는 상황. 여기에 4K UHD 영상이 보편화되고, 1인 크리에이터들은 자신들이 기획한 영상을 실시간 또는 편집해 온라인으로 전송하고 있다. 시장이 고화질을 요구하게 되면서 자연스레 용량은 증가했고, 이를 빠르게 처리하기 위한 시스템 파워도 덩달아 높아지고 있다.

고화질 영상을 단독 처리하거나 효과를 실시간 적용하면서 확인하는 등의 작업은 시간과의 싸움이다. 온라인이 주를 이루며 빠르게 콘텐츠 소비가 이뤄지는 요즘에는 더욱 그렇다. 인텔 코어 X-시리즈 프로세서는 이 고민을 앞당겨 해결 가능하다.

플랫폼적 이점도 존재한다. 편집작업에는 프로세서 외 그래픽 프로세서의 성능을 함께 활용해 효율을 극대화하는데, 코어 X-시리즈 프로세서의 X299 플랫폼은 다수의 그래픽카드 연결을 지원하도록 여유로운 PCI-Express 슬롯 수와 대역폭 등을 제공한다. 확장 카드를 여럿 활용하면서 시스템 자원을 최대한 운영 가능한 점이 최대 매력 중 하나다. 

컴퓨팅 연산 자체에 대한 기대감을 인텔 코어 X-시리즈 프로세서는 충족 가능하다. 특히 최근 부각되고 있는 딥러닝 기술 연구와 빅데이터 분석 등은 일반 데스크톱 프로세서와 비교할 수 없는 수준의 성능을 기대할 수 있다. 전체적인 시스템 비용은 워크스테이션에 비해 줄일 가능성도 열려 있다.

유한요소 해석이나 구조해석, 유동해석 등 컴퓨팅 파워를 최대한 활용해 자료 분석이나 연산 등을 수행할 때에도 코어 X-시리즈 프로세서의 강력한 성능은 큰 도움을 준다. 나스트란이나 ANSYS, 아바쿠스 등 관련 애플리케이션은 시스템 성능을 최대한 끌어내는 것으로 유명하다. 이 때 여러 코어가 동시에 작업을 수행하면 그만큼 최적의 결과를 도출하는게 가능하다.

전반적으로 대학 연구실이나 대규모 그래픽 또는 벡터 연산 수행이 이뤄지는 중공업, 대용량 이미지 또는 영상을 다루는 상업 사진영상 시장, 대규모 데이터를 다루는 통계회사 등에 최적의 효율과 만족도를 주는 프로세서라 하겠다.

인텔 코어 X-시리즈 프로세서는 지금까지 데스크탑 프로세서가 보여주지 못한 것들을 아낌 없이 경험할 수 있는 최고 사양의 HEDT 프로세서다. 고성능을 추구하는 게이머는 물론이고 시간과 비용을 절약하는 기업 환경에서도 최고의 성능을 제공하고 있다.

베타뉴스 신근호 기자 (danielbt@betanews.net)
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