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 SATA3와 USB 3.0 성능, 대역폭 확보에 따라 성능 결정?
차세대 인터페이스로 알려진 SATA3 (6Gbps)와 USB 3.0은 린필드 지원 P55를 시작으로 블룸필드 지원 X58 칩셋, AMD 700 시리즈 칩셋 (AMD 790FX/ 770 등)들도 지원하기 시작했다. 하지만, AMD와 인텔을 통틀어 SATA3와 USB 3.0을 지원할 수 있는 칩셋이 지금 당장은 없기 때문에 별도의 컨트롤러를 이용한 지원이 가장 현실적인 방법이다.
하지만, 별도의 컨트롤러를 이용하면서 장치 사용시의 대역폭 확보가 중요해졌고 대역폭 확보를 위한 방법은 제조사마다 약간씩 차이를 보이고 있다. 대역폭 확보를 위한 기본적인 방법은 PCIe 브릿지 칩셋을 추가하는 것과 노스브릿지 PCI-Express Lane을 이용하는 것이다.
PCI-Express Lane 확장을 위한 PCIe 브릿지 칩셋 적용은 ASUS와 MSI 등이 대표적이고 GIGABYTE는 린필드 CPU 또는 노스브릿지 PCI-Express Lane을 끌어다 사용하는 방법을 사용하고 있다.
PCIe 브릿지 칩셋을 이용하는 경우 브릿지 칩셋을 추가하는 비용이 소요되지만, PCI-Express Lane이 부족한 경우 대역폭을 확보하면서 성능 저하를 줄일 수 있다. 반면, CPU의 PCI-Express Lane이나 노스브릿지 PCI-Express Lane을 끌어 사용할 경우 PCI-Express Lane이 부족한 경우 그래픽 카드 사용에 필요한 Lane을 SATA3나 USB 3.0 대역폭 확보에 사용하므로 대역폭이 부족해질 수 있다.
SATA3와 USB 3.0 대역폭 확보 방법 (AMD 770 + SB710 vs 린필드 + P55)
[AMD 770 + SB710, SATA3와 USB 3.0은 770 PCIe 2.0 2 Lane 이용]
[P55 칩셋, SATA3와 USB 3.0은 CPU PCIe 2.0 16Lane 이용]
| 구분 |
AMD 770 + SB750/ 710 |
린필드 + P55 |
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AMD 770 + SB750/ 710 vs 린필드 + P55, PCIe Lane 비교
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PCIe 2.0 Lane 수
(노스 또는 CPU 제공) |
26개 |
16개 |
PCIe 1.1 Lane 수
(사우스브릿지 제공) |
4개 |
8개 |
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PCIe Lane 활용
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| PCIe 2.0 Lane |
16 Lane (그래픽용)
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16 Lane
(x16 또는 x8 + x8, 그래픽용) |
6 Lane
(SATA3/ USB 3.0 + 온보드장치)
4 Lane
(A-Link, 사우스브릿지 연결) |
8 + 8 Lane 분할
(그래픽 x8, 나머지 x8 SATA3/ USB 3.0 대역폭 확보, Turbo SATA3/ USB 3.0)
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| PCIe 1.1 Lane |
4 Lane
(A-Link, 사우스브릿지 연결)
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8 Lane
(x4 그래픽용 + x4 온보드 장치) |
린필드 + P55 조합은 블록다이어그램을 보면 알 수 있듯이 P55 칩셋에서 제공되는 PCIe 1.1 8 레인 (Lane) 중 4개는 온보드 장치에 4개는 그래픽용으로 활용되거나 온보드 장치에 추가 활용된다. 반면, AMD 770 + SB710은 AMD 770 칩셋 자체에서 총 26개의 레인을 제공하고 그래픽용으로 16 레인이, 나머지 10개 중 4개를 사우스브릿지와 연결 (A-Link)에 사용되고 나머지 6 Lane을 온보드 장치 등에 활용할 수 있다.
이에 따라 AMD 770 + SB710 조합은 26 레인 제공으로 SATA3나 USB 3.0 컨트롤러 대역폭 확보에 문제가 없어 린필드 + P55 조합과 달리 그래픽용 8 레인을 이용할 필요가 없어지기 때문에 고성능 그래픽카드 사용시에도 그래픽용 PCIe 레인 부족으로 인한 성능 저하 문제를 피할 수 있다.
AMD 780G (26 레인)/ 785G (26 레인)/ 790GX (26 레인)/ 790FX (42 레인) 칩셋도 AMD 770 (26 레인)과 동일하며, X58 칩셋이나 기타 충분한 레인수를 확보할 수 있는 칩셋들은 린필드 + P55 조합처럼 그래픽용 PCIe 레인을 희생하지 않아도 된다.
기가바이트, 린필드 + P55 조합의 또다른 문제
또, 린필드와 조합되는 P55 칩셋의 경우 그래픽카드 2개를 장착하거나 멀티 GPU 기술인 SLI나 CrossFire X를 구성하게 되면
USB 3.0과 SATA3의 PCIe Gen2 (Turbo SATA3/ Turbo USB 3.0)는 자동으로 비활성화되어 PCIe 2.0 Lane 대역폭을 활용하지 못하게 된다. 즉, P55 칩셋의
PCI-Express x1 Lane (단방향 250MB/s)만 활용할 수 있게 된다.
또한, GIGABYTE가 대역폭을 구현하기 위해 사용한 방법은 동시에 두 컨트롤러를 사용하지 못하는 문제도 있어
USB 3.0 또는 SATA3 중 어느 하나의 컨트롤러만 선택하여 PCIe 2.0 대역폭을 할당할 수 있다. 또, 1번 (단독 PCIe 2.0
x16, 멀티 PCIe 2.0 x8)과 2번 PCI-Express x16 모양 슬롯 (P55 칩셋 PCIe 4 Lane)에 그래픽카드가 장착되면 USB 3.0과
SATA3 컨트롤러는 PCIe Gen1로 동작된다.
대역폭 확보 방법은 차이가 있지만, 성능 차이는 크지 않다
린필드 + P55 조합을 사용할 경우 린필드의 PCI-Express 8 레인을 그래픽용에 나머지 8 레인을 SATA3나 USB 3.0에 할당하여 대역폭을 확보한다. 그래픽 8 레인을 사용하지 않을 경우 (Turbo USB Off) PCIE 1.1 1레인 (250MB/s)의 대역폭만을 활용하므로 성능이 떨어지는데 이도 USB 2.0보다 크게 향상된 성능을 제공해주며, 8 레인을 활용할 경우 (Turbo USB On)는 USB 3.0의 대역폭을 더 확보하여 HDD의 성능을 더 끌어낼 수 있게 된다. 테스트는 린필드 코어 i5 750과 Seagate Barracuda 7200.12 7200RPM 1TB HDD를 이용했다.
하지만, 차세대 USB 3.0은 기대에 부응할 수 있을까? 기사를 통해 살펴본 것처럼 실질적으로 GIGABYTE와 ASUS/ MSI 등의 서로 다른 구현 방법은 USB 3.0 장치에 필요한 대역폭 확보 수준 (각 방법은 PCIe 1.1 x4 Lane의 1000MB/s 수준을 제공하는 것으로 파악됨)이 서로 큰 차이가 없어 성능차도 크게 나타나지 않는다. (ASUS U3S6 PCIE x1은 PCIE 2.0 규격으로 500MB/s 대역폭, GIGABYTE PCIE x1은 1.1 규격으로 250MB/s, GIGABYTE PCIE 2.0은 Turbo USB 3.0 1000MB/s)
AMD 770 + SB710 조합의 성능 : HD Tune 4.01
AMD 770 + SB710 조합은 앞서 언급했던 것처럼 칩셋 자체에서 대역폭을 확보 (PCIe 2.0 1레인, 500MB/s)할 수 있게 레인을 할당할 수 있으므로 USB 3.0에서는 USB 2.0보다 충분한 대역폭 확보를 통해 SATA2/ 3 인터페이스를 사용하는 것과 큰 차이없는 성능을 얻을 수 있게 된다. SATA2와 SATA3 인터페이스는 전송속도가 2배로 증가되지만, 현재의 HDD는 SATA2 (3Gbps)면 충분한 대역폭 확보가 가능하여 전송속도가 6Gbps (SATA3)으로 늘어나도 성능에 큰 영향을 주지 못한다. 다만, SSD처럼 고속으로 동작하고 대역폭을 HDD보다 더 필요로 하는 경우 SATA3 인터페이스는 장점으로 작용된다. SATA2/ 3의 변화 부분과 성능에 대한 내용은 대역폭 600MB/s, SATA3의 현재와 전망은? 기사를 참조하자.
AMD 770 + SB710 조합의 성능 : CrystalMark 2.2
HD Tune 4.01의 결과와 마찬가지로 SATA2와 SATA3 인터페이스 간의 성능 차는 거의 없는 것으로 나타났으며, USB 2.0과 USB 3.0 사이는 대역폭이 크게 늘어난 USB 3.0에서 읽기와 쓰기 성능이 크게 향상되고 있다. USB 3.0의 결과는 SATA2/ 3의 결과보다 전반적으로 더 높은 읽기/ 쓰기 성능을 내줬다. 이는 SATA2에 웨스턴디지털 밸로시랩터 300GB와 시게이트 바라쿠다 7200. 12 1TB가 장착되고 USB 3.0 포트에 시게이트 바라쿠다 XT 2TB가 장착되어 USB (마우스와 USB 무선랜 장치가 USB 2.0 포트에 장착되고 시게이트 바라쿠다 XT 2TB가 USB 3.0 포트에 장착)보다 대역폭을 더 사용하기 때문으로 보여진다.
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