이미 많은 분들이 소식을 접하셨겠지만, 대표적인 그래픽 카드 벤치마크 프로그램인
3DMark의 API 테스트가 업데이트되면서 AMD 맨틀의 자리를 크로노스그룹의 벌칸(Vulkan) 테스트가 대신하게
되었다.
오픈소스화가 계획되었던 AMD 맨틀은 라데온과 지포스 체제가 굳혀진 이후 PC 그래픽
분야 로우레벨 API의 시초격임에도 여러 사정으로 시장에 주력으로 떠오르지는 못하고 크로노스그룹의 OpenGL을 대체할
로우레벨 API인 벌칸(Vulkan)으로 이어졌다.
로우레벨 API 특성상 하드웨어 자원 활용에 유리하지만 그만큼 프로그래밍 난이도가 높기에
아직 DX12나 벌칸의 도입은 걸음마 수준이지만, 라이즈 오브 더 툼 레이더, 기어즈 오브 워 4, 디비전, 히트맨, 문명
6, 배틀필드 1 등 일명
AAA급 타이틀을 중심으로 DX12가 도입되고 있으며, DX12보다 부족하지만 벌칸 역시 둠(2016), 탈로스 법칙,
스타 시티즌 등 최신 타이틀에서 지원이 이뤄지고 있다.
하지만 아직 난이도 때문인지 DX12와 벌칸을 동시 지원하는 타이틀은 아직 없기 때문에
그동안 이 둘의 효율을 직접적으로 비교할 여건이 되지 않았는데, 이번에 3DMark API Overhead Feature
Teset가 업데이트되면서 이 둘을 직접 비교해볼 수 있게 되었다.
3DMark API Overhead Feature Test, DX12와 벌칸 API의 효율
비교
2015년 3DMark API Overhead Feature Test가 공개되었을 때는
DX11을 기준으로 MS DX12와 AMD 맨틀의 오버헤드를 비교할 수 있었는데, 2017년 3월 업데이트에서는 AMD
맨틀의 사실상 후속 로우레벨 API인 벌칸을 비교할 수 있도록 업데이트 되었다.
테스트 방식은 당시와 동일하게 CPU에서 GPU로의 드로우 콜 (Draw
Calls) 명령 전달 처리를 급격히 늘려 초당 FPS가 30에 달할 때까지의 초당 드로우콜을 측정하는데, API의 효율이
높을수록 화면에 그려지는 오브젝트 수가 증가하며, 결과적으로 효율이 높은 API 기반 타이틀은 동일 하드웨어에서 더 높은 그래픽 품질 또는 성능 향상을 꾀할 수 있으며, DX12와 벌칸이
주목받는 것도 이때문이다.
위 차트는 지포스 GTX 1070과 라이젠 7 1800X 환경에서의 3DMark API Overhead Feature test 결과로, 위에서
부터 차례대로 FPS/ GPU 로드율/ CPU 클럭이며, 좌에서 우로 각각 DX11 싱글 스레드(ST)/ DX11 멀티
스레드(MT)/ DX12/ 벌칸(Vulkan) 순이다.
보면 알겠지만 하이레벨 API인 DX11에서는 GPU 로드율이 30% 수준을 넘지 못하고
있는데, 이말은 곧 GPU가 낼 수 있는 힘의 70%가 봉인되어 있다는 의미와 상통한다. 반면 로우레벨 API인 DX12와
벌칸에서는 드로우 콜이 증가함에 따라 GPU 로드율이 증가하며 100% 가까이 활용 가능해진다.
한편, DX12와 벌칸의 GPU 로드율 그래프를 비교해보면, DX12는 GPU 로드율이
일정한 수준을 유지하다 어느 순간 급격히 GPU 로드율이 증가하지만 벌칸은 테스트 초기부터 GPU 로드율이 빠르게 상승해
서로 다른 특성을 보여준다.
둘 중 어느 API의 효율이 더 높을까?
그래픽 카드 시장의 양대 라이벌인 AMD 라데온 RX 480 8GB Ref.와
NVIDIA 지포스 GTX 1060 6GB FE를 통해 비교해 보자.
참고로, 양사의 드라이버는 출시 시기가 비슷한 라데온 소프트웨어 크림슨 릴리브 에디션
17.2.1과 지포스 게임 레디 드라이버 378.66 버전을 이용했다.
지포스 GTX 1060 vs 라데온 RX 480, DX12와 벌칸 효율은?
우선, 하이레벨 API인 DX11에서의 드로우콜을 비교하면 지포스 GTX 1060
6GB가 라데온 RX 480 8GB보다 대략 35% 이상 더 높은 것을 알 수 있는데, 양 그래픽 카드 모두 싱글 스레드일
때와 멀티 스레드일 때 드로우콜의 차이가 크지 않다.
DX11에서는 멀티 코어 활용이 극히 제한적인 것으로 해석되는데, 반면 DX12와
벌칸에서는 대략 10배 이상의 드로우콜이 발생하며, DX11에서와 달리 DX12에서는 AMD 라데온 RX 480 8GB의
드로우콜이 더 많이 발생, 결과적으로 더 높은 성능을 기대할 수 있다.
한편, DX12에서와 달리 벌칸에서는 지포스 GTX 1060 6GB FE의 성능이 대략
14% 가량 더 높은 것으로 측정되었는데, 이는 라데온 RX 480의 DX12에서 드로우콜보다 비교해서 약 6.5% 가량
높은 수치다.
각 API별 드로우콜 차이를 이용해 각 그래픽 카드 별 API 효율을 비교해 보면
어떨까?
효율만 놓고 봤을 때는 라데온 RX 480 8GB가 DX12와 벌칸 모두에서 지포스
GTX 1060 6GB를 능가하지만, 기준이 되는 DX11 싱글스레드 드로우콜 성능에서 지포스 GTX 1060 6GB가 약
36% 가량 높은 것을 감안하면 효율만으로 양 그래픽 카드의 우열을 결정할 수 없다.
단지, 로우레벨 API를 만났을 때 지포스 GTX 1060 6GB보다 라데온 RX 480
8GB에서 더 많은 성능 향상을 기대할 수 있다는 정도로 해석할 수 있다.
GTX 1060 6GB vs RX 480 8GB. CPU 코어와 클럭의 로우레벨 API
영향은?
위에서 지포스 GTX 1060 6GB와 라데온 RX 480 8GB의 로우레벨 API
효율은 라이젠 7 1800X라는, 테스트 시점에서 일반 소비자를 대상으로 나온 단일 CPU 최대 코어/스레드 CPU에서
확인해 보았는데, 아직 메인스트림 시장에서는 쿼드 코어 CPU가 주력인 점을 고려해 라이젠 7 1800X를 쿼드 코어(2+2)로 변형 시켜 다시 테스트했다.
이번 테스트는 8코어 16스레드에서 코어는 반절, 스레드는 1/4인 4코어 4스레드로 줄어든 환경이다. 그래픽 카드에
드로우콜을 내려줄 CPU가 줄어든 만큼 라데온 RX 480 8GB와 지포스 GTX 1060 6GB 모두 전반적인 드로우
콜 측장치는 줄었지만 전반적인 경향은 위와 동일하다.
그렇다면 라이젠 7 1800X보다 클럭이 낮은 라이젠 7 1700 환경에서는 두
그래픽 카드의 로우레벨 API 성능이 어떻게 변할까? 각 경우의 DX12와 벌칸 성능을 하나의 차트에 모아봤다.
우선 DX12와 벌칸 모두 지포스 GTX 1060 6GB와 라데온 RX 480 8GB
동일하게 드로우콜 기준 클럭 영향은 크지 않은 것으로 나타났지만, 코어수 감소에 대해서는 확실한 차이를 보여준다.
DX 12에서 라이젠 7 1800X의 코어와 스레드를 8C/16T에서 4C/4T로
감소시킨 경우 라데온 RX 480 8GB은 약 70%, 지포스 GTX 1060 6GB는 약 84%, 벌칸에서는 같은 조건일
때 라데온 RX 480 8GB는 약 66%, 지포스 GTX 1060 6GB는 약 71% 수준으로 드로우콜이 감소했다.
결과적으로, 로우레벨 API인 DX12와 벌칸에서 라데온 RX 480 8GB가 지포스
GTX 1060 6GB보다 CPU 코어 수에 영향을 더 크게 받는 것으로 나타나, 상대적으로 CPU 선택에 신중해야 한다.
로우레벨 API 시대 메인스트림 VGA 선택은?
드로우콜은 CPU가 그래픽 카드로 보내는 실제 작업 명령이라고 이해할 수 있다.
결과적으로 더 많은 드로우콜을 보낼 수 있다는 것은 그만큼 그래픽 카드의 자원을 효율적으로 쓸 수 있다는 의미지 하드웨어적 한계를 극복할 수 있다는 뜻은 아니다.
현 시점에서 CPU가 충분히 좋을 경우 DX12 위주인 게이머라면 라데온 RX 480
8GB를, 벌칸 위주인 게이머리면 지포스 GTX 1060 6GB를 선택하면 좋다. 반면 CPU 파워가 조금 부족한 경우라면 DX12와
벌칸 모두 지포스 GTX 1060 6GB를 선택하는 것이 그래픽 카드의 잠재력을 활용하는데 유리할 것이다.
한편, 현재 DX12와 벌칸의 로우레벨 API 대결은 윈도우의 절대적인 점유율을 바탕으로
DX12가 우세한 형국이다. 당장 기사 초반에 언급한 DX12 지원 타이틀이 더 많은데, 한가지 주목할 점은 DX12가
윈도우 10 이상에서만 지원하는 반면 벌칸은 윈도우 7 SP1 이상은 물론이고 안드로이드와 리눅스를 포함한 산업 전반에서
지원된다.
이에 따라 프로그래밍 난이도가 하이레벨 API인 DX11보다 어렵다고 평가되는 로우레벨
API인 DX12와 벌칸 중 한쪽을 선택해야 한다면 자연히 벌칸을 고르게 될 것이며, 스타시티즌 개발사는 이같은 이유를
들어 DX12과 DX11 지원을 포기하고 벌칸 전용으로 설계할 것이라는 입장을 밝힌 바 있다.
유명 게임 엔진들도 DX12와 함께 벌칸 지원에 나서고 있지만 이미 MS의 DX가 선점한
PC 게임 시장, 엑스박스 원까지 확대된 DX12 지원을 고려하면 게임 시장에서 벌칸의 영향력이 DX12와 대등한 수준에
달하거나 역전하기 쉽지 않을 것이다.
하지만, 기자 개인적으로는 PC 게임 시장에서 버려지다 시피했던 OpenGL의 후속
API가 거대 공룡 MS의 DX12와 경쟁하기 시작했다는 것 만으로도 응원하고 싶어진다.
