▲ 컴퓨텍스 2019 기가바이트 어로스 신제품 발표장에서 PCI Express 4.0이 공개되고 있다

지난해 여름, 

PCI Express 4.0(이하 PCIe 4.0)이 

시장에 공개되던 순간을 다들 기억하실 겁니다. 

AMD 라이젠 3000번대 프로세서, 

그리고 AMD X570 칩셋을 사용한 메인보드들과 함께 

화려한 조명을 받으며 등장했었죠. 

▲ 화려한 조명이 PCI Express 4.0을 감싸네

<가수 비, <깡> 뮤직비디오 중에서 캡쳐, 유튜브 채널 GENIE MUSIC> 

사실 PCI Express 규격은 

PCIe 3.0에서 꽤 오래 정체되어 있었습니다. 

PCIe 3.0 기술을 적용한 제품이 

2010년대 초반에 등장했으니 말이죠. 

그래서 많은 사용자들이 .

'신상' PCIe 4.0의 등장을 기대하고 

지난해 PCIe 4.0이 공개되자 

큰 환호를 보내기도 했는데요, 

하지만, 공개 직후

활용성에 대한 의문이 제기되면서

PCIe 4.0이 등장한지 1년 가량 지난 지금까지도

관련 제품들의 후기나 댓글을 보면

PCIe 4.0의 활용성이 충분하다 vs 아니다로

여전히 말이 오고간다는 것을 알 수 있습니다.

그래서 이 글을 준비해 봤습니다.

PCIe 4.0은 지금 당장 활용 가능한 것일까요? 

만약 그렇다면, 누가 써야 하는 것일까요?

"저... 그런데, PCI Express가 뭔가요?"

PCIe 4.0을 언급하기 전에 

PCI Express가 뭔지 헷갈리는 분들을 위해

개념부터 정리하고 가겠습니다.

PCI Express란 

Peripheral Component Interconnect Express

의 줄임말인데요, 직역하면 

'주변기기 구성요소 상호연결 급행' 

정도가 됩니다. 

PC를 전체적으로 통제하는

'CPU & 메인보드 칩셋'과

기타 주변기기들을 직렬로 연결해주는

부품 연결용 표준 정도로

보시면 되겠습니다.

▲ 사진에 보이는 익숙한 슬롯들이 바로 PCI Express 가 적용된 슬롯들이다

대표적인 예로는 

여러분의 메인보드에 있는 

그래픽카드 장착 슬롯이 바로 PCI Express 입니다.

PCI Express에서 마지막에 붙은 Express는 

다양한 뜻으로 해석할 수 있는데요, 

PCI Express가 기존에 있던 PCI(1992~2003)를 

더 빠른 전송속도로 업그레이드하며 등장했기 때문에

'급행'으로 보는게 무난할 것 같네요

(TMI) PCI Express가 등장하기까지 부품 연결 표준의 변화

386~인텔 펜티엄 3까지 

1990년대에 PC를 구매해본 분들은

ISA 슬롯을 본 적 있으실 겁니다. 

메모리 슬롯과 비슷한 거대한 ISA 슬롯이 

메인보드에 있었죠. 

▲ 순서는 ISA → PCI → AGP → PCI Express

ISA는 (구)PCI가 등장하기 전에

주로 사용되던 부품 연결 표준이었습니다. 

그러다가 3D의 시대가 오면서,

그래픽카드의 성능이 ISA의 한계를 넘어서자 

새롭게 등장한 것이 (구)PCI입니다.

하지만, 

새롭게 등장한 (구)PCI 조차도 

3D 그래픽카드의 발전 속도를

오래 버티지 못했습니다. 

그래서 90년대 후반에는

하나의 PCI 슬롯으로는 

2D + 3D의 연산을 버티지 못하니

꼼수로 2D 그래픽카드와 

'3D 가속 카드'를 따로 장착하기도 했습니다. 

▲ 이제는 박물관에서나 볼 수 있는 3D 가속 카드, 사진은 3DXF사의 Voodoo 2

추억의 제품들인 세비지3D, 부두(Voodoo)가 

바로 그 당시 유명세를 떨치던 

3D 가속 카드들이죠.

그럼에도 불구하고 

그래픽카드의 성능 향상은 더욱 빠르게 진행되었고,

AGP라는 그래픽카드 전용 슬롯이 흥행하여

PCI와 공존하면서 몇 년간 쓰이기도 했는데요,

PCI Express는 

AGP 조차도 한계가 슬슬 드러나고 있던

2004년부터 시장에 등장했습니다.

PCI Express 버전별 성능 차이

▲ 정확한 수치는 골치 아프니, 보기 쉽게 반올림하여 표기했습니다

PCI Express는 

기존 ISA, PCI, AGP 보다 

더 우수한 성능과 확장성을 지니며 

슬롯의 크기도 훨씬 작게 만들 수 있고, 

부품 장착과 교체가 손쉬운 등의

많은 장점을 지니고 있었습니다. 

그래서 PCI Express가 등장한 2004년 이후로는 

확장 카드 연결 표준이 

PCIe로 거의 통일되다시피 한 것이죠.

PCIe는 세대가 바뀔 때마다 

전 세대에 비해 약 2배씩 대역폭이 향상 되는데요, 

위 표를 보시면, 

최신 기술인 PCIe 4.0은 

1세대에 비해 데이터 전송 대역폭이 

약 8배 가량 큰 것을 볼 수 있습니다. 

이 대역폭이 상당히 중요한 부분입니다. 

PCIe 4.0이 누구에게 필요한가? 라는 질문은, 

다시 말하면 PCIe 4.0의 대역폭을 

다 쓸 수 있는 작업은 무엇이고, 

그런 작업을 하는 사람은 누구인가? 와 같거든요.

확대해서 좀 더 자세히 보겠습니다. 

자 PCIe 4.0의 대역폭은 

현재 우리가 흔히 쓰고 있는 PCIe 3.0의 두 배입니다. 

NVMe SSD들이 주로 사용하는 PCIe 3.0 x4는 

초당 4GB(정확히는 3.94GB/s)의 대역폭을 지니고 있죠. 

이것은 PCIe 4.0 x2와 동일합니다. 

또 그래픽카드를 주로 사용하는 16레인은

(x16, 또는 편의상 16배속으로 읽기도 합니다)

PCIe 3.0은 초당 16GB (정확히는 15.75GB/s) 

PCIe 4.0은 초당 32GB (정확히는 31.51GB/s)에 달합니다.

"이야 엄청난데요? 

그러면 무조건 PCIe 4.0을 쓰는게 

성능에 이득인 거 아닌가요?"

당연히 이렇게 생각하실 수 있겠죠. 

하지만, 아쉽게도 

'무조건 성능이 올라가는 것은 아닙니다'. 

두 가지 이유로 그러한데요. 

일단 첫 번째로 현존하는 PC부품 가운데 

기존 PCIe 3.0의 대역폭이 부족할 정도로 

강력한 성능을 지닌 부품은

'있긴 하지만 그리 많지 않습니다'.

▲ PCIe 4.0 지원 NVMe SSD는, 몇 안 되는 PCIe 4.0 적용 제품 중 하나다

그리고 두 번째로는 

PCIe 3.0의 대역폭이 부족할 정도로 

어마어마한 연산을 요구하는 

'일반적인' 작업들이 

지금 당장으로서는 그리 많지 않습니다. 

머지 않아 PCIe 3.0으로는 못 버틸 정도로 

게임이나 작업들의 연산 요구량이 

많아질 것이라고 예상은 되지만, 

지금 당장은 

주로 특수한 용도에서만 

수요가 발생하는 수준이기 때문입니다.

PCIe 4.0을 누리기 위해서는 

지원하는 CPU와 메인보드가 필수라서

시스템을 새로 맞춰야하는 번거로움도 있어요. 

그런 이유로 

인텔은 아직 PCIe 4.0에 소극적이기도 하고요.

"그러면 PCIe 4.0은 지금은 전혀 도입할 필요가 없는 기술인가요?"

그렇진 않아요. 

아직은 지원하는 부품이 많지 않지만,

조금만 생각해 보면 쓸 곳은 꽤 있어요.

그리고 앞으로는 폭발적으로 늘어날 것이고요.

자 우선, PC 부품을 '자동차', 

PCI Express는 '도로'로 바꿔보자구요.

스펙상 최고 속도가 60km/h인 자동차를 

제한 속도 120km/h인 도로에 달리게 해도 

최고 속도는 60km/h 밖에 안 나오듯이, 

일반적인 PC 부품을 

PCIe 3.0에서 4.0으로 옮긴다고 해서 

그 부품 자체의 성능이 올라가진 않습니다.

하지만, 반대의 경우라면 

이야기가 다르겠지요. 

PCIe 3.0의 한계에 묶여서 

제 성능을 못내던 부품이 있다면?

그것을 PCIe 4.0 버전으로 새롭게 만들면 

그동안 버려지던 성능을 모두 활용하게 되어 

성능이 대폭 향상될 것입니다. 

그러니까 PCIe 4.0은 이를테면 

도로를 고속주행에 알맞도록 매끈하게 다지고, 

제한속도 규제도 두배로 풀어버린 것입니다. 

그러니 어쨌든 지원하지 않는 것보다는 

지원하는 것이 우리에게 좋은 건 사실입니다. 

애초에 PCIe 4.0을 지원하는 구성을 맞추면

앞으로 부품을 업그레이드 할 때도 

PCIe 4.0때문에 CPU나 메인보드를 

몽땅 안 바꿔도 된다는 점도 좋고요.

"오호~ 그렇다면 PCIe 4.0의 대표 제품은 뭐가 있나요?"

지금 시점에서 PCIe 4.0을 사용하기 위해서는

AMD의 라이젠 3000번대 CPU와 

최신 메인보드(X570, B550)를 사용해야 합니다. 

필수 조건인 것이죠. 

그러니 가장 대표적인 제품들은 우선

AMD의 라이젠 3000번대 CPU와 

X570, B550 메인보드가 되겠습니다.

▲ PCIe 3.0x4를 사용하는 대표적인 NVMe SSD. WD Black SN750

필수 항목을 제외하고 보면

성능으로 가장 크게 와닿는 부품은 NVMe SSD입니다. 

시중에 유통 중인 대부분의 NVMe SSD는 

PCIe 3.0 x4를 사용하는데요. 

이들은 PCIe 3.0 x4의 최대 대역폭인 

3.94GB/s 에 근접하는 속도를 보여주고 있습니다.

그런데 PCIe 4.0 x4는 

최대 7.88GB/s까지 감당할 수 있다 보니 

PCIe 4.0 x4를 지원하는 일부 NVMe SSD는 

최대 전송 속도 5,000MB/s 이상을 기록하기도 합니다. 

▲ 출시하면 일반 소비자용 단일 제품 최강자로 올라설 삼성전자 980 PRO M.2 NVMe SSD

삼성전자에서 곧 출시할 예정인

PCIe 4.0 지원 신제품 '980 PRO'는 

최대 6,500MB/s를 넘는다는 소문도 있습니다. 

어마어마하죠?

"그래픽카드는 어떤가요? 효과가 크지 않다고 하던데.."

다빈치 리졸브처럼 

GPU 자원을 많이 활용하는 영상 편집 프로그램은

고해상도 영상 작업시

처리량이 PCIe 3.0의 한계를 넘어서는 경우가 있다고 합니다.

그래서 영상 후반 작업을 전문적으로 하는 곳에서는 

지금도 많은 PCIe 레인을 보유한 서버용 CPU에 

여러 개의 그래픽카드를 

다중으로 연결해서 사용하곤 하는데요,

PCIe 4.0을 적용하면 성능면에서 이점도 있겠고

시스템 구성도 한결 편해질 겁니다. 

같은 대역폭을 쓰더라도

PCIe 3.0보다 레인 수를 절반만 사용하기 때문이죠.

AMD에서 지난해 PCIe 4.0과 

라데온 5700XT를 홍보할 때 

다빈치 리졸브로 

8K 영상을 처리하는 모습을 보여준 것도 

비슷한 맥락이었을 겁니다.

▲ 유명 유튜브 채널 테크노팟(Technopat)의 영상을 보면 지난해 6월 AMD가 PCIe 4.0 + 5700XT + 다빈치 리졸브 8K 영상으로 PCIe 4.0을 홍보했음을 알 수 있다.

한편, 3D 게임에서는

불칸 API를 활용한 게임에서

PCIe 3.0보다 PCIe 4.0의 성능이 

더 높게 나오는 경우가 있습니다만

흔한 경우는 아닙니다.

▲ PCIe 버전별로 성능이 다르게 나오는 몇 안 되는 게임인 '울펜슈타인2'의 벤치마크 결과. 울펜슈타인2 처럼 불칸 API를 활용한 게임에서는 PCIe 4.0에서 성능 향상이 일부 있을 수 있다. <출처 : 테크파워업, Techpowerup.com>

무엇보다도 아직 그래픽카드의 성능이 

PCIe 3.0 x16의 한계까지 도달하지 못했기 때문에

당장 플랫폼 업그레이드를 통해 

게이밍 성능 향상 효과를 기대하긴 어렵습니다.

다음 세대를 대비하는 정도,

플랫폼을 준비하는 정도로 보시면 되겠네요.

"어째 점점 더 복잡해지는 느낌이네요,

PCIe 4.0이 필요한 경우를 정리해주세요"

PCIe 4.0은 기존 PCIe 3.0 체제에서 

대역폭의 한계때문에 손해를 보는 분들이 쓰는 게 좋겠지요. 

예컨대 수백 수천 기가바이트가 넘는 

대용량 데이터를 자주 복사하거나 백업하는 경우, 

PCIe 3.0x4 NVMe SSD에서 

PCIe 4.0x4 NVMe SSD로 넘어가면 

작업에 들어가는 시간을 

최대 절반까지도 단축할 수 있을 겁니다.

또 다중 GPU를 이용하기 위해서

값비싼 서버 플랫폼을 써야했던 개인이나 기관

혹은 고해상도 영상을 처리하는 프로덕션에서는 

PCIe 레인 수를 아낄 수 있으므로 

플랫폼 구축 비용이 크게 줄어들 가능성이 있으니

도입을 고려해봐도 좋겠습니다.

미리 투자하는 개념으로도 추천할만 합니다. 

예컨대 앞으로 PCIe 4.0 SSD나 그래픽카드로 

업그레이드 할 생각이 있는 분이라면, 

CPU와 메인보드는 

미리 PCIe 4.0을 지원하는 제품으로 

구매하는 것이 좋겠습니다. 

종합해서 아래와 같이 정리해봤습니다.

PCI Express 4.0

for 영상편집자(특히 다빈치 리졸브) : 

4K 이상의 고해상도 소스로 작업한다면 

PCIe 4.0을 도입해봄직 합니다. 

4K와 8K는 원본 소스의 크기가 워낙 커서

옮기고 복사하는 일도 만만치 않은데요, 

일단 PCIe 4.0 지원 SSD만 당장 도입해도 

이런 자잘한 시간 낭비를 크게 줄일 수 있습니다.

다빈치 리졸브를 주로 사용하거나

다중 GPU를 활용하는 경우에도 유용하겠죠.

PCI Express 4.0

for 연구소, 기관, 기업 (그래픽카드를 활용한 데이터 연산) : 

머신 러닝이나 AI 연구, 클라우드 서비스처럼 

엄청난 분량의 빅데이터를 다루는 환경에서는 

AMD의 라데온 인스팅트 MI50~MI60 같은 

전문가용 그래픽카드와 함께 PCIe 4.0을 도입하면 

더 작고 더 강력한 시스템을 만들 수 있을 겁니다. 

지금까지는 (PCIe 3.0 x16)으로 

그래픽카드를 3개 사용하려면

어마어마하게 비싼 메인보드와 CPU가 필요했는데요,

PCIe 4.0을 도입하면 

앞으로는 절반의 PCIe 레인 수로도 같은 효과가 있으니까

플랫폼 구축 비용도 줄일 수 있을 겁니다. 

PCI Express 4.0 

for 게이머 : 

게이머는 지금 당장 PCIe 4.0에 목을 멜 필요는 없습니다.

기존에 쓰던 시스템이 아직 성능이 충분하다면

특별한 이유 없이

굳이 다 갈아 엎고 넘어갈 이유는 없다는 것이죠.

 

다만 SSD나 그래픽카드 중에서 

새롭게 등장할 PCIe 4.0 지원 신제품이 

매우 높은 성능을 내뿜을 가능성이 있으니까,

새로 시스템을 구입하거나

대폭 업그레이드할 예정인 분들은 

미래의 업그레이드 편의성을 생각한다면 

PCIe 4.0 시스템은 합리적인 선택입니다.

기획, 글 / 송기윤 iamsong@danawa.com

(c)가격비교를 넘어 가치쇼핑으로, 다나와(www.danawa.com)