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리뷰 - 9세대 인텔 코어 i9-9900K 프로세서 : 연산 성능

기사입력 : 2018년 10월 20일 19시 46분
ACROFAN=권용만 | yongman.kwon@acrofan.com | SNS
인텔 코어 i9-9900K는 메인스트림급 데스크톱 프로세서로는 첫 ‘코어 i9’ 브랜드의 프로세서이자, 9세대 코어 프로세서의 플래그십 모델이다. 또한 이 프로세서가 제공하는 8코어 16쓰레드, 최대 5GHz의 상징적인 동작 속도는 지금까지의 어떤 프로세서에서도 찾을 수 없는 특징이기도 하다. 특히 기존의 14nm 공정과 95W TDP를 유지하면서도, 코어와 쓰레드 수, 동작 속도가 모두 올라간 모습이다. 덕분에 어떠한 상황에서도 높은 성능을 기대할 수 있음과 함께, 하이엔드 데스크톱 플랫폼의 코어 i9 프로세서들과의 비교에서도 큰 손색이 없는 성능을 갖추고 있다.

 
▲ 메인스트림 플랫폼에서 하이엔드급 성능을 선사하는 코어 i9-9900K

 
▲ 테스트 시스템 구성

테스트 시스템은 코어 i9-9900K 프로세서와 ASUS의 PRIME Z390-A 메인보드를 사용했고, 8GB DDR4-2666 메모리 두 개를 사용해 16GB의 듀얼 채널을 구성했다. 그래픽카드는 ASUS STRIX GTX1080 8GB 모델을 사용했으며, 스토리지는 WD Black 3D NVMe 500GB 모델의 단일 드라이브 구성이다. 프로세서의 쿨러는 써모랩 트리니티 모델을 사용했다. 메인보드 바이오스와 드라이버는 테스트 당시 메인보드 제조사에서 제공하는 최신 버전들을 사용했으며, 운영체제는 윈도우 10 1803 버전의 최신 업데이트를 적용한 상태다.

테스트 구성은 크게 연산 성능과 실제 애플리케이션 성능으로 나누었다. 연산 성능에서는 프로세서와 플랫폼 부분에서의 연산 성능을 확인할 수 있는 테스트나 렌더링 성능 등을 확인했고, 애플리케이션 성능에서는 테스트 시스템 구성에서의 실제 애플리케이션, 게이밍 성능과 이에 관련된 벤치마크를 진행했다. 테스트에서 비교 제품군인 코어 i9-7900X는 하이엔드 데스크톱 플랫폼의 코어 i9 프로세서 중 가장 낮은 사양을 갖추고 있으며, 10코어 20쓰레드에 최대 터보 부스트 4.5GHz 동작 속도를 갖추고 있다.

 
▲ SiSoft Sandra Titanium SP2 (Processor Arithmetic) 테스트 결과, 높을수록 좋다

 
▲ SiSoft Sandra Titanium SP2 (Processor Multimedia) 테스트 결과, 단위 Mpix/s, 높을수록 좋다

 
▲ SiSoft Sandra Titanium SP2 (Cryptography) 테스트 결과, 단위 GB/s, 높을수록 좋다

 
▲ SiSoft Sandra Titanium SP2 (Memory Bandwidth) 테스트 결과, 단위 GB/s, 높을수록 좋다

SiSoft Sandra Titanium SP2의 테스트 결과에서는 몇몇 흥미로운 부분들을 발견할 수 있다. 먼저, 멀티쓰레드 성능은 코어 수 뿐 아니라 각 코어의 역량까지 감안해야 하며, 이 때 i9-9900K의 높은 동작 속도를 갖춘 8코어는 비교적 낮은 동작 속도를 가진 i9-7900X의 10코어와 멀티쓰레드에서는 거의 비슷한 성능을, 싱글 쓰레드에서는 더 높은 동작 속도를 통해 높은 성능과 순발력을 기대할 수 있게 된다. 그리고 프로세서의 순수 연산 성능에서, 코어 i9-9900K는 i9-7900X 대비 두 개 적은 코어 수에도 더 높은 동작 속도로, 성능 차이를 8~9% 정도까지 좁혀 내는 데 성공했다.

물론 ‘프로세서 멀티미디어’ 부분에서는 코어의 차이가 큰 성능 차이를 만들고 있다. ‘커피 레이크’기반의 코어 i9-9900K는 256비트 폭의 AVX2, FMA3까지 지원하지만, ‘스카이레이크-X’ 기반의 코어 i9-7900X는 512비트 폭의 AVX-512 명령어셋을 지원하며, 이 명령어 셋의 성능 차이를 결과에서 확인할 수 있다. 테스트 결과에서, i9-9900K는 i9-7900X 대비 정수 연산에서는 80% 정도의 성능을 보이며, AVX-512의 장점이 두드러지는 부동소수점 연산에서는 두 배 가까운 성능 차이가 나기도 한다. 또한 AVX-512의 성능이 반영되는 암호화 부분에서도 두 배 가까운 성능 차이가 있다.

같은 ‘코어 i9’ 안에서, 코어 i9-9900K는 AVX-512를 활용하지 않는 경우 높은 동작 속도에 기인해 두 개 더 많은 코어에서 오는 성능 격차를 꽤 많이 줄였다. 그리고 높은 동작 속도와 16쓰레드 환경을 모두 갖춰, 어떠한 워크로드 특성에서도 높은 만족도를 줄 수 있는 구성을 갖춰, 작업 유형을 특정할 수 없는 환경에 대한 높은 대응력을 기대할 수 있다. 한편, i9-9900K의 메모리 성능은 듀얼 채널 정도 구성에서 기대할 수 있는 성능을 보여 주고 있으며, 8세대 코어 프로세서와의 성능 차이는 거의 나타나지 않는다.

 
▲ 3DMark (Firestrike) 테스트 결과, 높을수록 좋다

 
▲ 3DMark (Time Spy) 테스트 결과, 높을수록 좋다

 
▲ 3DMark (Time Spy Extreme) 테스트 결과, 높을수록 좋다

3DMark는 PC의 그래픽 카드 성능 측정 뿐 아니라 다양한 유형의 게이밍에서 프로세서의 성능을 확인하는 데도 좋은 도구다. 그리고 3DMark에서 프로세서 성능에서, 코어 i9-9900K의 성능은 더 많은 코어 수를 가진 코어 i9-7900X를 뛰어넘는 모습을 보이는 것을 확인할 수 있다. 3DMark의 Firestrike와 Time Spy 테스트 모두에서, 높은 동작 속도의 8코어 구성을 갖춘 i9-9900K는, 비교적 낮은 동작 속도의 10코어 프로세서인 i9-7900X를 근소한 차이지만 더 적은 코어 수로도 뛰어넘는 모습을 보여준다.

이들 테스트의 프로세서 성능은 실제 게임에서의 프로세서 활용보다 좀 더 멀티쓰레드 활용에 적극적인 성격을 가지고 있어서, 일반적으로는 코어 수에 따라 성능이 나오는 모습이었기 때문에, i9-9900K의 성능이 더 많은 코어를 가진 i9-7900X를 넘어섰다는 것은 단순한 스코어 이상의 의미로 해석될 수 있다. 특히 코어 두 개의 열세를 더 높은 동작 속도로 극복했다는 점에서, 멀티쓰레드 활용폭이 더 적은 일반적인 게임은 물론, 향후 멀티쓰레드 활용이 커질 앞으로의 게이밍 환경까지 어떠한 조건에서도 현존 최고의 게이밍 성능을 갖춘 프로세서라 볼 수 있겠다.

한편 ‘Time Spy Extreme’ 테스트에서는 코어 i9-7900X가 i9-9900K보다 조금 더 높은 프로세서 성능을 보여 주는데, 이는 이 테스트가 AVX2 등의 명령어셋을 적극적으로 활용하여, 테스트 상황에서 i9-9900K의 동작 속도가 코어 수의 차이를 극복하지 못했기 때문으로 해석할 수 있겠다. AVX2 명령어 셋 사용 등의 고부하 환경에서는 TDP와 열 등의 상황에 따라 최대 터보 부스트 성능이 언제나 보장되지는 않기 때문이다. 또한 이 프로세서에서 거의 사용되지 않을 구성이긴 하지만 내장 GPU 사용시 프로세서 스코어가 다소 떨어지는 부분은 패키지의 TDP와 열 관리 문제에 관련된 것으로 보인다.

 
▲ Cinebench R15 테스트 결과, 높을수록 좋다

 
▲ Blender (Gooseberry Benchmark) 테스트 결과, 단위 초, 낮을수록 좋다

 
▲ POV-ray 3.7.1 beta 9 벤치마크 테스트 결과, 단위 PPS, 높을수록 좋다

 
▲ Intel Linpack (MKL 2018.3.011) 테스트 결과, 단위 GFlops, 높을수록 좋다

프로세서의 멀티쓰레드 성능과 생산성 측면을 가늠할 수 있는 렌더링 테스트에서, 코어 i9-9900K는 기대 이상의 높은 생산성을 보여 준다. 먼저, Cinebench R15 테스트의 경우 코어 두 개가 더 많은 코어 i9-7900X의 성능을 넘어서는 모습이 보인다. 이 테스트의 경우 AVX 등의 명령어를 제대로 활용하지 않아, 멀티쓰레드를 활용하지만 개별 코어의 부하는 그리 크지 않고 테스트 시간도 짧다. 이런 경우, 코어 i9-9900X의 터보 부스트 설정은 8코어에서도 상황에 따라 최대 4.7GHz 수준까지 올라가며, 이 때는 코어가 두 개 더 많은 i9-7900X의 성능을 뛰어넘을 수도 있게 된다.

Blender의 ‘Gooseberry Benchmark’ 렌더링 테스트는 전체 렌더링이 끝나는 데 30분 이상이 걸리는, 비교적 긴 시간동안 부하가 지속되는 워크로드 특성을 가지고 있다. 이 테스트에서 코어 i9-9900K 프로세서 기반의 테스트 시스템은 32분 정도에 작업을 마쳤으며, 코어 i9-7900X와의 시간차는 1분 10초 정도였다. 이 테스트에서 i9-9900K는 8코어 전체에 부하가 걸릴 때 4~4.2GHz 정도에서 동작 속도가 유지되는 모습이었는데, 같은 상황에서 i9-7900X는 3.7~3.8GHz 정도의 동작 속도를 보였고, 이 동작 속도에서의 우위가 코어 두 개의 격차를 크게 좁히는 상황을 만들었다.

POV-ray 3.7.1 beta 9은 최신 명령어셋인 AVX2, FMA3까지 지원해 최신 인텔 프로세서에서 향상된 성능을 기대할 수 있다. 그리고 POV-ray의 벤치마크 모드에서 i9-9900K 프로세서는 싱글쓰레드 620 PPS, 멀티쓰레드 4849 PPS의 성능을 냈는데, 이는 7900X의 것과 비교하면 싱글 쓰레드에서는 큰 폭의 성능 차이가 있고, 멀티쓰레드에서는 거의 동급의 성능을 보여 주고 있다. 한편 i9-9900K의 싱글쓰레드 대비 멀티쓰레드 성능은 8배에 조금 미치지 못하는데, 이는 싱글쓰레드의 높은 동작 속도 대비, 멀티쓰레드에서 동작 속도의 떨어지는 폭이 상대적으로 컸기 때문이기도 하다.

인텔 MKL 라이브러리에 포함된 Linpack 테스트에서, 코어 i9-9900K의 연산 성능은 대략 370GFlops 정도 수준을 보여 주며, 이는 i7-8700K 대비 코어 수가 늘어난 데 비해서는 성능 향상 폭이 크지는 않아 보인다. 또한 일반적인 결과는 연산 크기가 커질수록 결과값이 상향 안정화되는 것에 비해, i9-9900K는 다소 하향 안정화의 추세도 보인다. 이 부분 또한 프로세서의 패키지 차원에서 TDP와 열과 관련된 제약 측면이 성능이 영향을 미친 것으로도 보인다. 고부하 멀티쓰레드 워크로드에서의 지속적인 높은 성능을 기대한다면, 이 부분에 대한 대비가 필요할 것이다.

 
▲ 메인스트림 급 플랫폼에서 하이엔드 급 성능을 선보이는 ‘9세대 코어 i9-9900K’

메인스트림급 데스크톱 플랫폼에서의 첫 ‘코어 i9’ 브랜드인 ‘코어 i9-9900K’ 프로세서의 성능 특성에서 두드러지는 부분은 동작 속도에 기반한 ‘순발력’이다. 코어 i7이나 i5보다 더 많은 코어와 쓰레드를 갖췄으면서도, 동작 속도까지 더 높은 코어 i9-9900K는, 순간적으로 높은 성능이 필요한 워크로드에서 현존하는 프로세서 중 가장 뛰어난 반응성을 기대할 수 있다. 그리고 이러한 부분은 워크로드의 부하가 자주 변하고, 높은 반응성이 요구되는 게이밍 등에서 현존 최고의 성능을 기대할 수 있게 하는 이유가 되며, 그 능력은 ‘3DMark’ 테스트에서도 확인할 수 있었다.

순발력에 비해 다소 아쉽게 느껴지는 것이 오랜 시간 동안의 지속적인 워크로드에서의 ‘지구력’이지만, 객관적으로 봤을 때는 이 ‘지구력’ 또한 나쁘지 않은 것이 코어 i9-9900K다. 8코어 16쓰레드를 모두 사용하는 고부하 상황에서도 4~4.2GHz 정도를 꾸준히 유지하는 것은, TDP 140W 이상의 하이엔드 데스크톱 플랫폼의 프로세서들에도 만만치 않은 일이기도 하다. 여기에 최대 5GHz, 전체 코어 부하에서도 최대 4.7GHz로 설정된 터보 부스트는, 상황에 따라 아주 짧은 시간동안이라도 남아있는 약간의 여유를 사용할 수 있도록 했다는 데서 그리 아쉽게만 볼 것만도 아닐 것이다.

프로세서 자체의 역량으로 봤을 때, 코어 i9-9900K는 메인스트림 급 데스크톱 플랫폼을 사용하지만 충분히 ‘코어 i9’ 브랜드의 하이엔드 프로세서로 대접을 받을 만한 성능과 가치를 가지고 있다. 특히 이 프로세서에서 돋보이는 부분은 ‘가격’ 부분인데, AVX-512를 제외하면 비슷한 성능이 되는 코어 i9-7900X와 비교하면 프로세서와 플랫폼 전체의 비용 측면에서 거의 두 배에 가까운 비용 차이가 난다. 이에 게이밍과 개인 콘텐츠 크리에이터들의 작업 환경에 있어, 코어 i9-9900K는 현존 최고의 성능과 가치를 제공할 수 있는 특별한 존재라 할 수 있을 것이다.

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