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PC CPU 시장에 일대 혁신을 불러온 라이젠 시리즈가 벌써 4세대에 이르렀다.
그동안 4코어에 머물고 있던 메인스트림 CPU 시장에 다코어 경쟁을 다시 불러왔고,
하이엔드 모델에서나 볼 수 있던 16코어 모델이 메인스트림 모델로 나왔다. AMD 라이젠은 세대를 거치면서 크고 작은
변화가 있었지만, 이번 Zen3 아키텍처의 라이젠 5000 시리즈는 특별히 주목할 점이 있다.
바로 CPU의 기본 구조였던 CCX가 4코어기반에서 8코어 기반으로 변화한 것.
이를 통해 전체 L3 캐시가 동일해도 라이젠 3000 시리즈는 한 다리 건너야하는
경우라도, 라이젠 5000 시리즈에서는 코어당 L3 캐시 용량이 두 배로 늘어난 효과를 제공하며, 메모리 레이턴시 개선을
이끌어 내고, 그동안 경쟁사에 비해 고질적인 약점으로 지적받아온 게임 성능 개선도 기대된다.
그 외에도 메이저 넘버가 바뀐 만큼 크고 작은 아키텍처 변화가 있었는데, 이번 기사에서는
Zen2 아키텍처 기반 라이젠 3000 시리즈와 비교해 Zen3 아키텍처의 라이젠 5000 시리즈가 어떤 차이를 보이는지
알아보는 시간을 갖도록 하겠다.
Zen3, 싱글 스레드/ 레이턴시/ 전성비 추구
AMD의 Zen3 아키텍처는 기본적으로 인텔에 비해 약점으로 지적받아온 싱글 스레드
성능과 레이턴시를 개선하는데 중점을 두면서도, 꾸준히 강조해온 소비전력 대 성능비를 개선하는데 중점을 둔 것이 특징이다.
기사 초기에 언급한 4코어 CCX에서 8코어 CCX로의 변화가 대표적인 변화이지만, Zen2 아키텍처와 비교해서도 세밀하게
개선되었다.
프론트 엔드 단에서는 분기 예측 향상을 위해 L1 BTB가 512서 1024로 두 배
늘어난 반면 L2 BTB는 7K서 6.5K로 줄어들었다. ITA(indirect target array)는 1K서
1.5K로 50%늘어 잘못된 예측에 위해 발생하는 레이턴시를 줄이고, 대부분의 분기 예측에서 버블을 줄였다.
OP 캐시 페치(fetches)시 시퀀싱 속도를 높이고, 파이프에서 I 캐시와의 스위칭
정밀도를 높이면서 예측 실패시 회복 성능과 함께 분기 예측 정확성을 높였다.
Zen3 아키텍처는 프론트 엔드단에서 꺼내온 자료를 처리하는 실행 엔진에서도 튜닝이
가해졌다.
정수 연산 관련 스케쥴러는 92에서 96으로, 물리 레지스터 파일은 180에서 192로,
사이클당 이슈는 7에서 10으로, ROB는 224서 256으로 늘었다. ALU와 AGU는 각각 4개와 3개로 Zen2와
동일하지만 2개의 대역폭 조절 장치 BRU(Bandwidth Regulation Unit)이 더해졌다.
2개의 BRU중 1개는 ALU 역할을 겸하며, 사이클 당 이슈도 Zen2의 3개에서
10개로 늘었고, 개별적으로 ALU와 AGU를 제어하던 스케쥴러는 Zen3에 와서 ALU와 AGU가 공유하는 방식으로
조정되었다.
부동 소수점(Floating Point)엔진과 관련해서는 대역폭이 2 늘고, FMAC
사이클도 1 빨라지는 개선이 이뤄졌다.
한편, 로드/ 스토어 처리는 더 많은 실행 리소스 처리를 위해 전반적인 대역폭 확대가
이뤄졌는데, 로드/ 스토어 대역폭 모두 Zen2와 비교해 1이 늘어났으며, 스토어 큐 엔트리도 48에서 64로 확대되었다.
로드/ 스토어 동작의 유연성을 확대하는 한편 메모리 의존도 탐지 개선, TLB의 테이블
워커(table walkers) 4 증가한 것이 특징이다.
한편, 캐시 정책과 관련해서는 L1D 캐시의 로드/ 스토어가 각각 2/ 1에서 3/ 2로
확대되었고, L3 필터링과 캐시 전송 성능 개선을 위해 L2 태그가 L3에 복제되며, 8코어 단일 CCX 구조로 변하면서
32MB로 늘어난 공유 L3 캐시는 시스템 메모리 의존도를 낮추고, 코어간 레이턴시와 캐시 레이턴시 감소 효과를 제공한다.
지난 10월 5일 온라인으로 발표에서도 언급되었지만, 메모리 컨트롤러와 PCIe
Lane등 I/O 기능을 제공하는 라이젠 5000 시리즈의 cIOD는 Zen2와 완전히 동일하고, 이에 라이젠 5000
시리즈의 공식 지원 메모리 클럭은 라이젠 3000 시리즈와 동일한 DDR4 3200MHz이다.
한편, 라이젠 5000 시리즈를 위한 신규 메인보드 칩셋은 나오지 않지만 500 시리즈
칩셋 보드는 제품 출시와 함께 지원 바이오스가 배포되고, 400 시리즈 칩셋 메인보드는 2021년 부터 라이젠 5000
시리즈 지원 바이오스 배포가 예정되어 있으므로, 라이젠 5000 시리즈 구매자는 이 점을 감안할 필요가 있다.
Zen3 아키텍처는 전체적인 튜닝을 통해 AMD 자체 테스트 결과 25 종류의 작업에서
평균 19%의 IPC 상승을 이뤄냈으며, 전력 효율 상승은 물론이거니와 눈에 띄는 싱글 스레드 성능 개선, 경쟁사 대비
약점으로 지적받아온 게임 성능을 큰 폭으로 업그레이드해냈다는 것이 AMD측의 주장이다.
그렇다면 당연히 검증 과정이 따라야할 것.
8코어 메인스트림 모델인 라이젠 5 5800X와 라이젠 5 3800X의 비교 테스트 진행
결과를 정리해 보겠다.
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