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11세대 인텔 코어 i9-11900K 프로세서 : 성능

2021.04.02. 10:57:53
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이전 세대와의 호환성을 유지하면서도 프로세서의 마이크로아키텍처와 기술적 구성이 바뀐 데스크톱 PC용 11세대 인텔 코어 i9-11900K 프로세서의 가장 큰 과제는, 새로운 기술들이 가진 가치의 증명이 될 것이다. 특히, 11세대 코어 i9 프로세서는 코어 i7 제품군과 같은 8코어 16쓰레드 구성인 만큼, 이전 세대 마이크로아키텍처이지만 코어 수가 두 개 더 많은 10세대 코어 i9이나, 같은 코어와 쓰레드 수를 가진 11세대 코어 i7 제품군과의 사이에서 차별화된 가치를 증명해야 할 필요가 있다. 그리고 이런 당면 과제를 극복하기 위한 중요한 특징으로는 새로운 마이크로아키텍처를 통한 성능 향상, 높은 동작 속도 달성을 위한 적극적인 부스트 전략을 꼽을 수 있을 것이다.

▲ 이전 세대보다 적은 코어 수로도 차별화된 성능을 보이는 11세대 코어 i9-11900K


▲ 테스트 시스템 구성


테스트 시스템은 코어 i9-11900K 프로세서와 에이수스(ASUS) Z590 ROG Maximus XIII Hero 메인보드를, 쿨러는 써모랩의 바다 2010 S5.0 모델을 사용했다. 메모리는 PNY XLR8 DDR4-3200 Gaming 8GB 모듈 두 개로 16GB 듀얼 채널 구성했으며, XMP 프로필을 사용해 DDR4-3200 CL16 타이밍에 1.35V 전압 설정을 적용했다. 그래픽카드는 엔비디아의 지포스 GTX 1060 6GB 모델을 사용했으며, 스토리지는 WD Black 3D M.2 NVMe (SN700) 500GB 모델을 프로세서와 연결되는 PCIe 레인에 연결했다. 파워 서플라이는 슈퍼플라워의 650W 모델인 SF-650P12SP 모델을 사용했으며, 운영체제는 윈도우 10 20H2 버전에 2021년 2월 업데이트까지 모두 적용했고, 드라이버는 테스트 당시 최신 버전들로 구성했다.

테스트는 기본적 연산 성능과 함께 프로세서와 플랫폼 중심의 애플리케이션 성능을 확인했으며, 같은 기술적 토대와 구성을 갖춘 코어 i7-11700K, 이전 세대의 플래그십 모델인 코어 i9-10900K 등과 성능을 비교했다. 코어 i9-11900K는 11세대 코어 프로세서의 플래그십 모델로, 이전 세대의 플래그십인 i9-10900 대비 코어당 성능은 최대 19%까지 향상되었지만, 코어 수는 두 개가 적고, i7-11700K와는 동작 속도의 차이 정도다. 한편, 모든 프로세서의 설정은 정규 동작 속도와 TDP 제한을 적용했으며, i9-11900K의 ‘어댑티브 부스트 기술’은 정규 동작 조건에 해당하는 만큼, 몇몇 테스트에서 이 기술의 적용 유무에 따른 성능 차이를 확인했다.

▲ Geekbench 5 테스트 결과, 높을수록 좋다


▲ Intel Linpack (2021.1.2.001) 테스트 결과, 단위 Gflops, 높을수록 좋다


프로세서의 기본 연산 성능을 확인할 수 있는 ‘Geekbench 5’에서, 코어 i9-11900K는 i7-11700K 대비 동작 속도의 차이에서 오는 성능 차이를 잘 보여준다. 이전 세대에는 코어 i7과 i9 사이에 코어와 쓰레드 수 차이로 인해 20% 가량의 성능 차이가 존재했지만, 이번 세대에서는 같은 코어와 쓰레드 수 구성에서 동작 속도만으로 차별화되는 만큼, 이전 세대만큼의 제품군별 절대적인 성능 차이는 나타나지 않는다. 또한 제품군별 터보 부스트 기술의 특성에 따라, i9-11900K와 i7-11700K간의 성능 차이는 멀티 쓰레드보다 싱글 쓰레드 쪽에서 더 큰 모습이다. 특히 멀티 쓰레드 부스트 설정에서 두 프로세서 간에는 최대 0.2GHz 차이가 나며, 그마저도 일정 시간 이후에는 차이가 줄어든다.

하지만, 인텔이 코어 i9-11900K, KF 프로세서에서 추가로 제공하는 ‘어댑티브 부스트 기술’은, 코어 i7 제품군과의 애매한 성능 격차를 좀 더 확실히 만들어주는 데 효과적이다. 이 기술은 3~8코어 활용 상황에서의 최대 부스트 동작 속도를 터보 부스트 2.0 최대 동작 속도인 5.1GHz까지 끌어올릴 수 있게 하며, 동작에서의 온도 제한 사항 역시 써멀 벨로시티 부스트의 적용 조건보다 완화된, 터보 부스트 2.0 기술의 적용 조건에 준하는 정도로 알려져 있다. 이 기술이 적용됨으로써, 코어 i9-11900K 프로세서의 멀티 코어 최대 동작 속도는 기존의 4.8GHz에서 5.1GHz로 더 올라가며, 지속성 또한 기존보다 더 개선되어, 코어 i7 모델과 비교할 때 다소 아쉬웠던 멀티 코어 성능을 상당히 높여 준다.

비교적 장시간동안 큰 부하의 연산을 진행하는 인텔 MKL 라이브러리의 린팩(Linpack) 테스트에서도, 코어 i9-11900K는 11700K 대비 좀 더 높은 성능을 보였다. AVX-512를 사용한 이 테스트에서는 프로세서의 온도와 전력 공급량 모두가 플랫폼의 제한이 적용되는 영역에서 프로세서가 동작함에도 어느 정도 성능 차이가 존재하며, 이는 프로세서 내부적으로도 제품군 간 부스트 전략 등에서 약간의 설정 차이가 있을 수 있다는 추측을 가능하게 한다. 또한, 프로세서의 전력 공급 제한을 해제하는 경우 성능이 상당히 올라가는 모습으로, 이는 테스트 환경에서 사용한 보급형 공냉 클러 정도로도 어느 정도 발열에 여유가 있다는 점을 보여 준다.

한편, AVX2를 사용한 10세대 코어 프로세서, AVX-512가 적용된 코어 X-시리즈 프로세서와 11세대 코어 프로세서의 린팩 테스트 결과 비교에서는 몇 가지 재미있는 점을 찾을 수 있다. 먼저, AVX2를 사용한 10코어의 i9-10900K와 AVX-512를 사용한 8코어의 i9-11900K 간의 린팩 테스트 결과는 큰 차이가 없다. 이 결과에서는 i9-11900K가 AVX-512를 사용함으로써 코어 두 개가 적은 부분을 극복했다고 볼 수 있을 것이다. 하지만, AVX-512 동작시 3GHz 초반 대의 낮은 동작 속도를 보이는 10코어의 i9-7900X 대비 성능이 낮은 가장 큰 이유는, AVX-512 FMA 수의 차이일 것으로 보인다. 코어 i9-7900X는 내부적으로 두 개의 AVX-512 FMA를 가지지만, i9-11900K는 AVX2 FMA 두 개를 결합해 하나의 AVX-512 FMA를 가지는 것으로 추측할 수 있는 이유다.

▲ 3DMark (Physics Test) 테스트 결과, 높을수록 좋다


▲ 3DMark (iGPU) 테스트 결과, 높을수록 좋다


▲ PCMark 10 (Discrete GPU) 테스트 결과, 높을수록 좋다


▲ PCMark 10 (Integrated GPU) 테스트 결과, 높을수록 좋다


게이밍 환경의 성능을 가늠할 수 있는 3DMark의 물리연산 테스트에서, 코어 i9-11900K 프로세서는 상황에 따라서는 두 개 더 많은 코어를 가진 10세대 코어 i9-10900K를 뛰어넘는 성능을 보인다. 특히 어댑티브 부스트 기능을 사용하는 상태의 i9-11900K는 Fire Strike 테스트의 물리연산 테스트에서 지속적인 부스트 유지와 함께 3만 점을 넘기며, 이전 세대의 성능을 뛰어넘는 결과를 보였다. 물론, 이 Fire Strike 테스트의 물리연산 테스트가 16쓰레드 이상의 환경에서 성능 효율이 떨어지는 특징도 이런 결과에 반영되었을 것이다. 멀티쓰레드 환경의 효율이 높은 Time Spy, Time Spy Extreme 테스트의 물리연산 테스트에서는 코어 수가 두 개 많은 i9-10900K 쪽이 더 높은 성능을 내는데, 성능 차이는 코어 두 개의 차이와 IPC 성능 향상을 감안했을 때 예상할 수 있는 수준의 범위다.

새로운 Xe 아키텍처 기반의 내장 그래픽 ‘UHD 그래픽스 750’은 이전 세대들 대비 성능이 높아진 DDR4-3200 메모리와 함께, 이전 세대의 9세대 아키텍처 기반 ‘UHD 그래픽스 630’ 대비 50% 가량 향상된 성능을 보였다. 하지만 9세대 아키텍처 기반의 UHD 그래픽스 630도 현실적으로 당대의 엔트리급 그래픽카드와 경쟁할 수 있는 수준의 성능이 아니었기 때문에, UHD 그래픽스 750 역시 게이밍을 즐길 수 있는 성능 수준에는 여전히 미치지 못한다. 또한 프로세서 패키지에서 전력 공급이나 쿨링을 공유하는 특성상, 양 쪽 모두에 높은 부하가 걸리는 경우에는 프로세서와 그래픽 성능 모두 어느 정도 영향을 받는 모습을 확인할 수 있었다.

일상적인 컴퓨팅 환경에서의 생산성을 가늠하는 PCMark 10 테스트에서, 코어 i9-11900K는 비슷한 시스템 구성을 사용했던 i9-10900K의 결과 대비 전체적으로 소폭 향상된 점수를 기록했다. 세부 항목에서는 특히 ‘생산성’ 부분에서 점수 향상이 두드러지며, 디지털 콘텐츠 제작 환경에서는 코어 두 개가 줄어든 만큼 약간 점수가 내려가는 모습도 보이지만, IPC 향상에 힘입어 그 폭이 그리 크지는 않은 모습이다. 또한 i9-11900K와 i7-11700K 간의 비교에서는 동작 속도의 차이에 힘입어 i9-11900K 쪽이 어느 정도 분명한 성능 우위를 보였으며, 어댑티브 부스트 기능이 제공하는 성능 측면의 장점 또한 더욱 높아지는 모습을 확인할 수 있었다.

물론, 게이밍이나 높은 GPU 성능을 요구하는 애플리케이션을 제외하면 이 UHD 그래픽스 750은 4K 디스플레이 지원이나 8K급 영상 콘텐츠의 하드웨어 디코딩에 이르기까지 충분히 만족스러운 기능과 성능을 제공한다. 내장 그래픽만을 사용한 테스트 시스템 구성에서도 코어 i9-11900K는 이전 세대 대비 향상된 그래픽 성능을 기반으로 더 높은 성능을 보이며, 특히 어댑티브 부스트 기능에서의 성능 향상 폭이 두드러지는 모습이었다. 이는 외장 그래픽카드 대비 내장 그래픽을 사용하는 상황에서 프로세서의 성능에 대한 영향이 더 커지기 때문으로도 보인다.

▲ SYSmark 25 테스트 결과, 높을수록 좋다


▲ Adobe Premier Pro 14.9 (4K H.264 Export) 테스트 결과, 단위 초, 낮을수록 좋다


▲ Adobe Creative Suite 2021 (Video Workflow) 테스트 결과, 단위 초, 낮을수록 좋다


일상에서 실제로 사용되는 애플리케이션들을 활용해 성능을 측정하는 SYSmark 25 테스트 결과에서도 코어 i9-11900K는 어댑티브 부스트 기술의 도움 없이도 코어 i7-11700K 대비 어느 정도의 성능 수준 차이를 보여 주는 모습이다. 또한 이 결과에서 눈여겨 볼 점으로는 프로세서 내장 그래픽의 경쟁력 측면이 있겠는데, 전반적인 점수는 오히려 내장 그래픽 구성이 더 높았다. 세부적으로는 생산성 측면에서는 동일 수준, 반응성 측면에서는 외장 그래픽 쪽이 좀 더 우위에 있었지만, 생산성 측면에서 예상 외로 내장 그래픽 쪽이 높은 점수를 받았다. 이는 생산성 측면의 테스트에 사용된 어도비의 소프트웨어 등에서 프로세서 내장 그래픽과 하드웨어 가속 기능을 활용한 부분이 반영된 것으로 보인다.

실제 보편적으로 사용되는 애플리케이션에서의 작업 성능 측면에서, 코어 i9-11900K는 이전 세대보다 두 개 적은 코어로 인한 성능에 대한 우려를 어느 정도는 극복한 모습을 보인다. 프리미어 프로 14.9를 사용한 4K 영상 렌더링 테스트에서, 코어 i9-11900K는 8코어 구성으로도 소프트웨어 렌더링에서 10코어 구성의 코어 i9-10900K보다 빠르게 작업을 끝내는 모습을 보였다. 물론, 이 테스트에서도 하드웨어의 영향을 완전히 배제할 수는 없는데, 렌더링과 인코딩은 프로세서를 이용해 소프트웨어로 처리하지만, 디코딩 작업은 그래픽카드의 지원을 받기 때문이다. 이에, 외장 그래픽카드를 사용하는 경우가 내장 그래픽을 사용하는 경우보다 다소 성능이 높은 결과를 확인할 수 있다.

최근의 프리미어 프로는 영상의 프리뷰와 렌더링, 영상의 디코딩과 인코딩 등에 GPU 가속을 적극적으로 활용해 성능 향상을 도모할 수 있다. 이에, 테스트에 사용한 지포스 GTX 1060 6GB 모델로도 CUDA 버전의 머큐리 플레이백 엔진, NVENC 등을 활용해 영상의 렌더링 시간을 크게 줄일 수 있었으며, 프로세서에 따른 성능 영향도 거의 없었다. 하지만 i9-11900K의 UHD 그래픽스 750은 머큐리 플레이백 엔진의 OpenCL 버전과 퀵싱크 인코더를 사용할 수 있었지만, GPU를 활용하는 작업이 많아지면 GPU 성능에서 병목 현상이 발생하여 프로세서 기반 처리보다 더 느려지기도 했다. 한편, 프로세서 내장 그래픽 기반 테스트 환경에서 의미있는 성능 향상을 볼 수 있었던 조합은 머큐리 플레이백 엔진 소프트웨어와 퀵싱크 인코더의 하드웨어 인코더를 활용한 조합이었다.

어도비 프리미어 프로 15.0과 포토샵 22.3을 이용한 비디오 워크플로우 작업의 테스트에서는, 테스트 전반에서 GPU 하드웨어 가속이 적극적으로 활용되면서 프로세서 간 성능 차이는 그리 두드러지지 않는 모습이다. 오히려, 외장 그래픽과 프로세서 내장 그래픽 코어의 특성 차이가 더 두드러지게 나타나는 모습인데, 프리미어 프로의 비디오 인코딩에서는 지포스 GTX 1060의 NVENC가 UHD 그래픽스 750의 퀵싱크 인코더보다 두 배 가량 빠른 모습이었지만, ‘Auto Reframe’에서는 오히려 UHD 그래픽스 750이 두 배 가량 빠른 모습을 보여 주는 것이 인상적이다. 그리고 워크플로우 전반에서, 프로세서 내장 그래픽만으로도 어느 정도는 실용적인 영상 작업 성능을 얻을 수 있다는 점은 의미있는 결과로 받아들일 수 있을 것이다.

▲ 11세대 인텔 코어 i9-11900K 주요 제원


새로운 마이크로아키텍처 기반의 프로세서가 선보일 때는 언제나 일정 부분의 ‘위험’이 존재한다. 새로운 아키텍처가 기존의 ‘레거시’ 환경과 언제나 궁합이 좋아서 향상된 성능을 제공할 수만은 없는데, 상황에 따라서는 이러한 문제가 미래를 위한 변화에 발목을 잡기 때문이다. 비슷한 상황으로, PC용 프로세서에서 코어 수의 확장을 통한 성능 향상도, 어느 수준을 넘어서면 소프트웨어 지원이라는 현실에 발목이 잡히는 것이 현실이다. 이러한 상황을 극복하고, 성능 향상을 이어갈 수 있게 하기 위한 궁극적인 해결책은 소프트웨어에 있는데, 소프트웨어와 하드웨어 모두가 새로운 기술과 처리 방식을 적극적으로 활용함으로써 의미 있는 성능 향상을 달성할 수 있을 것이다.

11세대 인텔 코어 i9-11900K는 현재 최고 수준의 성능을 가진 프로세서이자, 앞으로 몇 년간 인텔의 프로세서에서 기반이 될 새로운 마이크로아키텍처와 그래픽 코어가 적용된, 차세대 환경으로의 변화와 그 가치를 알리는 중요한 제품이기도 하다. 그리고 이전 세대보다 코어 수가 두 개 줄어들었음에도, 코어 당 성능을 극대화함으로써 대부분의 기존 사용 환경에서 이전 세대를 넘어서는 성능을 제공하며, 이러한 성능상의 이점은 앞으로 등장할 소프트웨어들이 새로운 프로세서가 제공하는 기술에 최적화되면서 더욱 커질 것으로 기대된다. 또한 이번 세대의 프로세서와 플랫폼에서 강조되는 ‘AI 성능’과 ‘하드웨어 가속기’의 가치 또한, 앞으로의 PC 환경에서 성능과 생산성을 극대화하기 위한 중요한 변화의 방향이 될 것이다.

한편, 인텔은 향후 등장할 12세대 코어 프로세서에서 새로운 하이브리드 형 아키텍처와 함께 DDR5 메모리 기반의 새로운 플랫폼까지 대대적인 변화를 예고한 바 있다. 하지만 이 하이브리드 형 아키텍처에서도 ‘빅 코어’는 여전히 ‘서니 코브’에 기술적 기반을 둘 것이며, 이는 현재의 11세대 코어 프로세서와도 연결되는 부분이다. 이에, 플랫폼과 메모리 규격의 전환을 앞둔 시점에 새로운 아키텍처를 도입한 11세대 코어 프로세서의 등장은, 기존의 ‘스카이레이크’ 아키텍처 기반 프로세서와 플랫폼을 사용하던 사용자들에 메모리 규격의 전환 없이 새로운 아키텍처를 만날 수 있는 특별한 기회가 될 수도 있을 것이다.



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