[취재] 4세대 인텔 코어 프로세서 'PC방 살린다'

올해는 여러 논란이 있기는 하지만, 국가적인 차원에서 전력난이 대두되면서 과거 여느 때보다 더욱 전력 사용량 측면에서 전방위적으로 절약이 강조되는 한 해가 되고 있다. 비단 사회적인 분위기 뿐 아니라, 불경기에 팍팍한 주머니 사정에 나가는 돈을 조금이라도 줄여 보고자 '절전형 가전'이 여느 때 이상으로 중요한 점으로 부각되고도 있다.   IT에서 이런 '절전'의 움직임은 몇 해 전부터 '그린 IT'라는 이름으로 꾸준히 강조되어 왔고, 최근 몇 년간 뚜렷한 성과도 내고 있다. 그리고 데이터센터에서부터 심각하게 받아들여지던 '그린 IT'의 성과는 비단 서버 뿐 아니라, 개인용 PC에서도 영향을 주고 있다. 예전 성능이 올라가는 만큼 전력 소비도 심했던 PC는 이제 성능이 높아지면서도 이전 세대 대비 전력 소비는 더 적어지는 모습을 보여 줄 정도다.   그리고 이제 다른 가전 제품들과 마찬가지로 PC에서도 전력 소비 측면이 중요해지고 있다. 가정에서 PC의 전력 소비량은 소비자의 지출과 직결되며, 전기요금 누진제를 생각한다면 더욱 민감하게 반응할 수밖에 없다. 또한 여러 대의 PC를 이용하게 되는 PC방 등의 환경은 데이터센터 환경에 못지 않게 전력 소비 측면에 민감해지게 된다. 그리고 이런 환경에서 최근의 '더 적은 전력 소비량으로 더 높은 성능을 내는' 최신 시스템의 의미는 더욱 각별하다.     ▲ 폼팩터야 예전처럼 ATX 규격 그대로이지만, 그 안에 담긴 것들은 상전벽해가 따로 없다.     ■ 에너지 효율이 극대화된 4세대 코어 프로세서   최근 PC 플랫폼에서 중요하게 다루어지는 요소 중 하나로 전력 소비량이 있다. 그리고 PC의 성능을 결정하는 프로세서에 있어, 성능은 '무어의 법칙' 에 따라 향상되면서도 전력 소비량의 증가는 최대한 억제하거나, 오히려 더 줄여야 하는 상황에 처하게 되었다. 물론 이런 상충되는 목표를 동시에 달성하기란 쉬운 일이 아니지만, 실제로 최근의 플랫폼들에서 전력 소비는 줄고 있다.   PC 플랫폼에서 성능을 올리면서 전력 소비량을 줄이기 위해서는 다양한 방법이 활용되고 있다. 그 중 가장 대표적이면서, 가장 확실한 방법으로는 미세공정의 전환이 있으며, 대부분의 경우 미세공정의 전환을 통해 전력 소비량의 감소를 얻는다. 인텔의 경우 32nm 공정에서 22nm 트라이게이트 공정으로 이전하면서 이전 세대 대비 성능을 더 올리면서도 전력 소비를 크게 낮추는 성과를 얻기도 했다.   또한 전력 효율에 최적화된 설계와 각종 전력 관리 기능을 통해, 성능과 에너지 효율을 최적화하기도 한다. 4세대 코어 프로세서는 지금까지의 여느 프로세서 이상으로 높은 수준의 성능과 에너지 효율을 달성하고 있으며, 이전 세대보다 더 높은 성능을 내면서도 전력 소비량은 더 적은 것이 특징이다. 그리고 이런 특징은 비단 노트북 PC 등 모바일 환경 뿐 아니라, 데스크톱 PC에서도 그대로 누릴 수 있다.   ▲ 2년 전과 비교하면, 이제 확연한 성능 차이가 있다.   4세대 코어 프로세서는 기존 3세대 코어 프로세서에서 성공적으로 도입된 22nm 트라이게이트 공정을 이용하며, 2, 3세대 코어 프로세서와 비교할 때 전반적인 구성은 유사하지만 각각의 구성 요소들에서 다양한 형태의 개선이 이루어졌다. 그리고 이런 개선 요소들은 이전 세대 대비 같은 동작 속도에서 더 높은 성능, 더 낮은 전력 소비량이라는 특징을 제공한다.   성능 측면에서, 4세대 코어 프로세서는 이전 세대 대비 프로세서 내부 실행 유닛의 확장과 새로운 명령어 셋이 추가되었다. 특히 새로운 명령어 셋 AVX2를 이용할 경우 이전 세대 대비 피크 성능은 최대 두 배 가량의 향상을 기대할 수 있을 정도다. 하지만 이런 새로운 명령어 셋을 사용하지 않는다 해도, 프로세서 내부의 실행 유닛 확장과 캐시 대역폭 확장 등을 통해 같은 동작 속도에서도 더 높은 성능을 제공한다.   게이밍 환경에서 프로세서의 성능을 확인할 수 있는 3Dmark 11의 피직스 테스트 결과에서, 4세대 코어 프로세서는 이전 세대의 2세대 코어 프로세서 대비 10% 이상 빠른 성능을 제공한다. 특히 3DMark 11의 결과는 4세대 코어 프로세서의 특징인 AVX2 등 새 명령어를 이용하지 않은 상태에서도 분명한 성능 향상이 있음을 잘 보여 주는 부분이다.   ▲ 전력 소비량은 같은 공정을 쓰는 3세대 코어 프로세서보다도 확연히 적다.   또한 4세대 코어 프로세서의 돋보이는 장점은 전력 소비량 측면이다. 4세대 코어 프로세서는 설계 단계부터 에너지 효율적인 성능 향상을 목표로 했고, 이전 세대 대비 성능을 높이면서도 전력 소비량은 오히려 줄였다. 이는 프로세서 차원에서의 최적화된 설계와 함께 다양한 전력 관리 기술을 프로세서에 접목해 이루어낸 결과로, 에너지 효율을 위한 각종 기능들은 이전 세대보다 더 정교하게 동작하도록 개선되었다.   프로세서가 언제나 100%로 일하는 것은 아니며, 최근의 프로세서들은 유휴 상태의 프로세서가 소비하는 전력은 최대한 줄이고,프로세서의 일부만 일하는 경우에는 그 일부에 여유 리소스를 집중해서 더 빠른 성능을 낼 수 있도록 하고 있다. 4세대 코어 프로세서에서는 이를 위해 사용되던 터보 부스트 2.0, 클럭과 전압 조절 등을 위한 EIST, C-state 등이 더욱 효율적으로, 정교하게 동작하도록 개선되어 성능에 미치는 영향을 최소화하면서 에너지 효율을 높이고 있다.   4세대 코어 프로세서는 이전 세대 대비 유휴 상태의 클럭과 전압이 더 낮아져, 워크로드가 낮은 대기 상태 등에서의 프로세서 전력 소비를 최소화했다. 또한 프로세서의 각 구성 요소들마다 별도의 전력 관리가 이루어져, 사용하지 않는 유닛의 경우 즉각적으로 전원 공급이 중단되는 등 워크로드에 따른 적극적인 전원 관리가 이루어진다. 사용하는 부분에서만 전력이 소비되도록 하기 위해 C-state 레벨은 더욱 세분화되었으며, 각 레벨간의 변환 시간도 더 신속해졌다.   ▲ 4세대 인텔 코어 프로세서는 전력 관리 기능이 더욱 정교해졌다는 점이 큰 특징.   플랫폼 측면에서도 에너지 효율을 위한 여러 가지 시도가 적용되었다. 더 세분화된 C-state 레벨을 통해, 데스크톱 PC에서도 운영체제 등의 몇 가지 조건을 만족한다면 노트북이나 태블릿에서나 볼 수 있던 절전 모드와 빠른 복귀 등의 장점을 누릴 수 있다. 4세대 코어 프로세서에서 새롭게 추가된 대기 모드는 대기 상태에서 전력 소비를 최소화하면서도 빠른 복귀를 가능하게 하는데, 이를 위한 요건으로는 12V 0.05A의 정상적인 출력이 가능한 파워 서플라이가 필요하며, 최근 많은 파워 서플라이가 이 요건의 지원을 발표하고 있다.   또한 4세대 코어 프로세서는 이전 세대와 달리, 메인보드에 있던 VR을 프로세서 안으로 가져갔다. 이를 통해, 이전에는 5개 정도의 전압 레일이 프로세서에 인가되던 데 비해, 이제는 프로세서 쪽에 단일 레일 형태로 전압이 인가되고, 내부에서 전압이 다시 나누어지는 구성이다. 여기에 시스템 에이전트에서 정밀한 모니터링과 빠른 변동이 가능하게 해, 더 효율적이고 정밀한 전압 컨트롤이 가능하게 했다.   전반적으로 프로세서와 플랫폼이 이용하는 전력 소비량이 줄어들고, 프로세서 쪽으로 VR이 통합되면서 메인보드의 신뢰성에서 전원부가 차지하는 비중은 다소 줄어드는 부분도 있다. 덕분에 4세대 코어 프로세서는 3~4페이즈 정도의 전원부 구성을 가진 메인보드로도 정규 동작 조건으로 동작시키는 데 충분할 정도다. 이는 고가의 고급형 메인보드가 아니더라도 장시간 가동 등의 가혹 조건에서 문제가 생길 여지를 더 줄일 수 있다는 의미로도 해석할 수 있다.     ■ 소비전력 감소로 더 빠른 투자비용 회수 가능   ▲ 테스트 시스템 구성 비교표   게이밍 성능에서 중요한 PC 구성 요소로는 프로세서와 그래픽 카드가 꼽힌다. 그리고 이 중 프로세서의 성능은 전반적인 시스템 성능을 좌우하고, 게임에서의 전반적인 성능을 좌우하게 된다. 그래픽카드의 성능도 프로세서의 성능과 연관이 있는데, 프로세서 의존도가 높은 최근의 게임용 그래픽카드의 경우 최신 게임들에서 그 역량을 충분히 발휘하기 위해서는 고성능 프로세서와의 조합이 필요하다.   또한, 게이밍 PC에서 전력 소비량 측면을 생각하면 꽤나 복잡한 계산이 필요하다. PC 게이밍 환경에서 전력 소비가 가장 심한 부분이 프로세서와 그래픽카드인데, 이 중 그래픽카드는 세대에 따라 다소의 차이는 있지만 성능 수준에 따라 어느 정도 ‘한계’에 가깝게 전력을 사용하고 있고, 성능을 위해서는 쉽게 양보하지 못하는 부분도 있다. 즉, 그래픽카드의 교체는 소비전력 감소 측면도 있지만 선택에 있어 ‘최대한의 성능’을 고려하는 측면이 강하다.   하지만 프로세서는 구 세대 플랫폼에서 새로운 플랫폼으로 오면서 전반적인 성능 향상과 함께 실질적인 전력 소비량도 줄일 수 있으며, 특히 유휴 상태나 대기 상태에서의 소비전력 감소 부분은 장시간 PC를 켜 두는 상태인 PC방 환경 등에서 운영 효율을 높일 수 있게 해 준다. 또한 최신형 프로세서와 플랫폼은 성능과 전력 소비 측면 뿐 아니라, PC방의 마케팅 측면에서도 높은 성능을 강조하는 데 있어 훌륭한 역할을 한다.   ▲ 3Dmark 11 (CPU Physics), 높을수록 좋다   ▲ 전력 소비량 측정(단위 W), 낮을수록 좋다   실제로 아직 많이 사용되는 2세대 코어 프로세서 제품군인 코어 i5-2500과 4세대 코어 프로세서 제품군인 코어 i5-4670을 비교했을 때, 성능은 4세대 코어 프로세서 쪽이 높아진 동작 속도와 개선된 실행 효율을 통해 분명한 우위를 보인다. 프로세서 성능 측면을 확인할 수 있는 3Dmark 11 피직스 테스트 결과에서, 코어 i5-2500과 코어 i5-4670의 격차는 생각보다 크게 벌어지는 것을 확인할 수 있다.   재미있는 것은, 전력 소비량 측면에서도 코어 i5-2500과 코어 i5-4670의 차이가 상당하다는 것이다. 부팅 직후 유휴 상태에서 코어 i5-2500 프로세서를 사용한 시스템의 소비 전력이 90W 정도인 데 반해, 코어 i5-4670은 80W를 갓 넘기는 정도로 약 10W 정도의 차이를 보인다. 또한 유휴 상태로 들어가 전력 사용량이 안정화되기까지의 시간도 4세대 코어 프로세서 쪽이 훨씬 더 빨리 이루어지며, 이는 전 세대 대비 개선된 전력 관리 기술을 통해, 불필요한 전력 소비를 최소한으로 줄이고 있다고 볼 수 있다.   3DMark 테스트 중 프로세서의 역량을 최대한 활용하는 피직스 테스트에서의 소비전력 측면도 흥미롭다. 코어 i5-4670을 이용한 시스템은 이 테스트에서 약 150W 정도가 나왔는데, 이는 코어 i5-2500의 170W 정도와 비교할 때 약 20W가 더 줄어든 것이다. 이 결과와 앞서 소개한 이 테스트에서의 ‘성능’ 측면을 함께 생각해 보면, 그 의미가 더 각별하게 다가온다.   ▲ 전력 소비량 측정(단위 W), 낮을수록 좋다   3DMark 11의 각 테스트 단계에서 전력 소비량은 실제 이와 비슷한 게임 환경에서의 전력 소비량을 어느 정도 가늠할 수 있게 해 준다. 그리고 실제 고사양 게임들처럼 그래픽카드와 프로세서에 집중적인 부하가 함께 걸리는 환경에서, 코어 i5-4670을 기반으로 한 시스템은 코어 i5-2500을 이용한 시스템에 비해 대부분의 테스트에서 10~20W 정도 적은 전력 소비량을 나타냈다.   실제 최신 게임들의 벤치마크 툴을 이용한 테스트에서도 이런 성향은 유사하게 나타난다. ‘Metro : Last Light’ 나 ‘툼 레이더’, ‘바이오쇼크 인피니트’ 등의 최신 게임을 풀 옵션에서 벤치마크 모드로 구동할 경우의 소비 전력은, 정도의 차이는 있지만 테스트한 모든 게임에서 코어 i5-4670이 코어 i5-2500에 비교해 10~20W 정도 낮은 것으로 측정되었다.   또한 이 테스트에서의 ‘성능’ 측면을 보자면, 사실 프로세서의 차이로 인한 성능 차이는 거의 없었다. 이는 테스트에 사용한 GTX470이 다소 오래된, 최신 게임을 풀 옵션으로 돌리면서 프로세서의 역량 차이까지 받아내기엔 성능이 다소 모자라기 때문이다. 물론 전력 효율이 높은 최신 그래픽카드를 함께 이용한다면 전력 소비량은 예전보다 더 줄어들면서, 성능은 더 높은 이상적인 형태의 새로운 시스템을 얻을 수 있을 것이다.   ▲ 전력 소비량(예상, 단위 kWh), 낮을수록 좋다   4세대 코어 프로세서는 2세대 코어 프로세서와 비교했을 때, 게임 뿐 아니라 대부분의 작업 상황에서 10~15W 정도의 전력 소비 절감 효과를 기대할 수 있다. 그리고 이 정도의 전력 소비 절감은 사용하는 상황에 따라 그 체감이 달라지는데, 가정에서라면 누진제 단계가 높다면 약간의 체감이 되겠지만 대부분의 경우 최대 월 몇 천원 정도 절감하는 정도의 효과를 기대할 수 있다.   하지만 PC방처럼 다수의 PC를 24시간 운영하는 경우에는 이 정도의 차이가 더욱 커진다. 테스트 시스템의 구성에서 하루 8시간 풀 로드 게이밍, 16시간 대기가 이루어진다는 가정으로 계산하면, PC 대당 한 달에 9kWh 가량, 1년에는 118kWh의 전력 절감 효과가 있다. 그리고 성능과 효율, 수리 등의 관리 비용 등까지 생각했을 때, 오래된 PC 플랫폼을 유지하는 것보다, 새로운 플랫폼으로 리프레시 하는 것이 여러 모로 유리하게 된다.   새로운 프로세서와 플랫폼의 PC가 주는 절감 효과는 단순히 전기 요금으로만 계산되지 않는 부분도 있다. 예를 들면, 최대 전기 공급량이 제한되어 있는 경우 4세대 코어 프로세서를 이용한 PC는 주어진 조건에서 더 많은 PC 댓수를 제공할 수 있으며, 혹은 냉, 난방 장치의 운용 측면에서도 더 유연한 대처가 가능하게 된다. 더 많은 PC의 운용을 통한 직접적인 수익 증가나, 환경 측면에서 얻을 수 있는 간접적인 측면을 생각하면 PC 리프레시 뒤 비용 회수 기간도 이전보다 짧아진다.     ■ 꾸준한 리프레시가 필요한 'PC'   ▲ 전기 부족이 연일 뉴스에 나오는 상황 속에서, 4세대 인텔 코어 프로세서는 나름의 대안이 된다.   PC는 다른 가전제품에 비해 매년 성능 향상이 뚜렷하며, 사용하는 프로그램들에서 나오는 성능에 따라 그 가치가 결정되는 특징을 가진다. 그리고 이는 언제나 새로운 기술을 사용해, 나날이 화려해지고 무거워지는 게임을 다루는 경우 더욱 민감해진다. 덕분에 PC의 교체는 부품의 고장 때문인 경우도 있지만, 실질적으로는 ‘성능’이 문제가 되는 경우가 더 많다.   이제 ‘총소유비용’이라는 개념은 기업의 재무 부서에서만 따지는 것이 아니다. 현대 생활에서 안 쓸 수 없는 PC라면 필요한 목적을 달성하는 수준에서 최대한 적은 비용으로 쓰는 것이 현명하다. 그리고 PC의 총소유비용을 최소화하는 데 있어서, 적절한 시기에 낡은 PC를 새 PC로 교체하는 것의 효과는 이미 검증되어 있다. 이는 새로운 PC가 주는 생산성 향상, 그리고 낡은 PC의 노후화로 인한 수리, 관리 비용의 증가 등을 고려하기 때문이다.   특히 최신 게임들을 위한 성능, 그리고 전체적인 비용의 최적화가 요구되는 PC방 환경에서는 이 ‘총소유비용’ 이라는 측면과 ‘생산성’이라는 부분을 생각하지 않을 수 없다. 그리고 이런 부분을 모두 고려할 때, 2세대 코어 프로세서나 그 이전의 프로세서를 사용한 시스템을 4세대 코어 프로세서 기반 시스템으로 교체하는 것은, 투자 비용 이상의 생산성 증가와 총소유비용 감소라는 측면을 얻을 수 있는 선택이 될 것이다. z

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