과거 PC 컴퓨팅의 중심은 단연 중앙처리장치(CPU)라 해도 과언이 아닐 정도로 모든 작업이 프로세서 자원에 의존하는 구조였다. 현재는 프로세서로 구축된 플랫폼 위에 그래픽 프로세서와 여러 자원이 유기적으로 개입, 작업 효율을 끌어올리는 형태로 발전하고 있다. 따라서 프로세서 본연의 성능과 기능 못지 않게 이를 보조하는 설계는 필수가 되어버렸다.
▲ 방대한 데이터를 처리하는 시대의 흐름에 따라 그래픽카드의 중요성이 부각되고 있다
컴퓨팅 환경에서 급부상한 장치는 단연 그래픽카드다. 그래픽 프로세서는 과거 3D 가속 위주의 환경 속에서 가치를 인정받았지만, 대규모 데이터 처리에도 강점을 보이면서 쓰임새가 많아졌다. 그래픽 프로세서는 크게 프로세서에 내장되는 것과 별도의 카드를 연결하는 형태로 나뉘는데, 내장은 주로 간단한 3D 가속과 영상 재생에 외장은 본격적인 3D 가속과 여러 데이터 처리를 위해 쓰는 것으로 인식되고 있다.
이런 고정관념은 달라지고 있다. 외장 못지 않게 내장 그래픽 또한 성능을 높이며 진화하고 있기 때문이다. 여기에서 멈추지 않고 외장 그래픽카드 시장으로 확장하며 오랜 시간 경직되던 시장에 긴장감을 불어넣고 있는 곳이 있다. 바로 인텔이다.
▲ 인텔은 꾸준히 프로세서 안에 그래픽 코어를 탑재해왔다. 물론 그 그래픽 코어도 꾸준히 세대를 거듭하며 진화해왔다
그 동안 인텔은 코어 프로세서 및 다양한 데스크톱 프로세서에 자체 영상 가속이 가능한 그래픽 코어를 탑재해왔다. 인텔 UHD 그래픽스(Intel UHD Graphics)가 대표적인 예다. 초기에는 성능과 기능적 측면에서 아쉬움을 보였지만, 꾸준히 세대를 거듭하며 업그레이드를 거쳤고 성능과 기능을 높여 PC 환경의 변화를 이끌었다. 이런 인텔 UHD 그래픽스가 큰 변화를 맞고 있다.
효율적 아키텍처 도입과 다양한 기술 접목
인텔의 그래픽 프로세서 대전환의 시발점
인텔은 과거 별도의 그래픽 프로세서보다 프로세서에 내장하는 형태로 그래픽 및 컴퓨팅 가속을 지원해왔다. 코어 프로세서 및 기타 인텔 데스크톱 프로세서에 탑재되던 UHD 그래픽스(Intel UHD Graphics)가 대표적이다. 이 외에 특화된 형태로 아이리스(Iris) 계열 그래픽 장치를 제공하기도 했다. 프로세서와 연계해 최적의 성능을 제공함으로써 소비자들이 자연스레 컴퓨팅 환경을 경험할 수 있었다.
그러나 프로세서와 함께 별도의 공간을 할애하는 구조이므로 성능 제약은 감안할 부분 중 하나였다. 프로세서의 면적을 키우면 해결되지만, 발열과 전력소모에 따른 문제는 피할 수 없다. 뛰어난 성능을 갖춘 그래픽카드의 전력소모가 평균적으로 200~300W 수준에 달한다는 점을 고려하면 더욱 그렇다. 따라서 성능과 발열, 전력소모 사이에서 최적의 접점을 찾으며 인텔 그래픽 기술은 조금씩 진화를 거듭하고 있었다.
▲ 게이밍 뿐만 아니라, 인공지능과 빅데이터 등 PC 환경이 빠르게 변화하고 있다
진화를 이어가던 인텔 그래픽 기술의 전환은 시대의 변화와도 맞물려 있다. 소프트웨어가 프로세서 외에 그래픽 코어의 자원에도 손을 뻗치고 있다는 것이 크다. 현재 PC 사용자는 다양한 작업에서 최고의 성능을 갈구하고 있다. 단순히 게임을 즐기고 영상이나 인터넷 브라우저를 시청하는 것에서 멈추지 않고 영상을 직접 편집하거나 3D로 된 결과물을 생성하며, 인공지능 및 빅데이터 연산 등 엄청난 컴퓨팅 성능을 요하는 작업을 거침없이 실행한다. 시대의 요구에 대응하는 제품을 내놓을 수밖에 없는 상황이 된 셈이다.
또한 프로세서의 다양한 기능 외에 외장 그래픽카드가 함께 유기적으로 작동한다면 효과는 더욱 극대화될 것이라는 장점도 존재한다. 단순한 작업에서는 내장 그래픽을 쓰고, 복잡하고 성능이 요구되는 환경에서는 외장 그래픽이 개입해 효율과 성능을 높이는 방식이다. 유기적인 자원활용, 또한 단일로도 최적의 성능을 낼 수 있는 아키텍처. 그것이 인텔 Xe 마이크로 아키텍처의 핵심이라고 해도 무방하다.
▲ 인텔 Xe 마이크로아키텍처는 처리 구조의 변화를 통해 성능을 높이는데 초점을 두었다
Xe 그래픽은 인텔의 12세대 그래픽 아키텍처로 기본적인 성능을 끌어올리고 다양한 환경에 최적의 성능을 제공하도록 설계됐다. 이전 세대와 비교하면 부동소수첨 처리 능력은 동일하지만, 정수 처리 능력은 두 배 높였다.
대신 정수와 부동소수점 산술논리장치(FP/INT ALU)의 처리 라인을 기존 4개에서 8개로 확장했고, 2개의 확장계산 산술논리장치(Wide Extended Math ALU)도 추가해 시스템이 그래픽 프로세서의 자원을 최대한 활용하도록 했다. 이 외에도 별도의 캐시 메모리와 메모리 시스템도 근본적으로 고쳤다. 이 역시 그래픽 프로세서가 데이터를 효과적으로 처리하기 위함이다.
디스플레이 엔진과 미디어 처리 엔진에도 변화를 줬다. 대부분 입출력 인터페이스에 대응하고, 광색역과 고주사율 시스템도 지원한다. 여기에 최근 고화질 영상 시장에서 주목하고 있는 AV1 코덱을 하드웨어 처리하도록 구성했다. 타 외장 그래픽과 차별화되는 부분 중 하나다.
인텔은 11세대 코어 프로세서를 시작으로 Xe 마이크로아키텍처를 적용하기 시작했으며, 12세대에 와서는 속도를 높이는 것과 동시에 멀티-포맷 코덱 엔진의 구조를 확대하고 4개의 디스플레이를 동시에 출력 가능하도록 기능을 개선했다.
타협 필요하지만 최대 FHD 60fps 구현 가능한 성능
이전 세대 대비 뚜렷하게 향상된 3D 가속
아키텍처의 변화로 향상된 성능을 기대할 수 있는 인텔 Xe 마이크로아키텍처. 실제 적용된 제품의 성능을 확인하기 위해 테스트를 진행했다. 이전 세대 그래픽 아키텍처와의 비교를 통해 어느 정도 성능향상이 이뤄졌는지 봤다. 비교 대상은 12세대 코어 i7-12700K에 적용된 인텔 UHD 그래픽스 770과 10세대 코어 i7-10700K에 적용된 인텔 UHD 그래픽스 630이다.
인텔 Xe 마이크로아키텍처는 11세대 코어 프로세서에서 적용된 바 있다. 상위 제품에는 인텔 UHD 그래픽스 750이 적용됐다. Xe 마이크로아키텍처 기반으로 32개 실행유닛이 탑재됐으며, 350MHz에서 최대 1.3GHz까지 작동해 최적의 그래픽 성능을 냈다. 인텔 UHD 그래픽스 770은 기본은 동일하지만 작동속도를 300MHz에서 최대 1.5GHz까지 확대했다.
반면 인텔 UHD 그래픽스 630의 그래픽 프로세서는 9.5세대 아키텍처에 속한다. 24개 실행유닛으로 데이터를 처리했고 350MHz에서 최대 1.2GHz로 작동한다.
성능은 실제 게임을 실행해 초당 프레임을 측정한 결과를 바탕으로 확인했다. 우선 GTA V를 실행했다. FHD(1080p) 해상도에 그래픽 옵션은 모두 낮춘 형태다. 자체 벤치마크 항목을 실행해보니 UHD 그래픽스 770은 49 프레임을, UHD 그래픽스 630은 28 프레임을 기록했다. 20 프레임 이상 성능 차이로 UHD 그래픽스 770 쪽이 더 부드러운 화면 전환을 체감할 수 있다. 해상도는 720p로 낮춘다면 더 차이가 커질 것으로 전망된다. 문명 VI를 실행한 결과도 GTA V와 비슷한 양상을 보인다.
오버워치는 UHD 그래픽스 770이 45 프레임, UHD 그래픽스 630이 31 프레임으로 차이를 보인다. 초당 60 프레임에 도달하려면 해상도를 720p로 낮춰야 할 것으로 보이지만, 그럼에도 최신 아키텍처를 적용한 그래픽 코어의 처리 능력이 상대적으로 뛰어남을 보여준다.
리그 오브 레전드는 차이가 다소 미미한 사례다. 우선 FHD(1080p) 해상도에서 옵션을 매우 높음 고정을 적용해도 두 게임 모두 초당 60 프레임 이상 부드러운 화면전환을 보여준다. 그러나 인텔 UHD 그래픽스 770 쪽이 평균 약 15 프레임 가량 빠른 처리가 이뤄졌다. 새로운 아키텍처의 데이터 처리 방식과 상대적으로 높은 작동속도가 전반적인 게이밍 경험의 차이로 이어진다.
내장부터 외장까지 선택지 늘어날 예정
더 다양한 제품으로 확대되는 인텔 Xe 그래픽스
인텔 Xe 아키텍처는 11세대 코어 프로세서를 시작으로 현재는 12세대에도 업그레이드되어 적용 중이다. 뿐만 아니라 이 아키텍처는 더 다양한 환경에 쓸 수 있도록 외형을 넓히고 있다. 프로세서 내장형 외에도 다양한 형태의 외장 그래픽카드로도 출시될 예정이기 때문이다. 기본적으로 내장은 데스크톱으로 Xe-LP, 데이터센터와 슈퍼컴퓨터에는 Xe-HPC, 외장형으로 Xe-HPG로 구분될 예정이다.
▲ 인텔 Xe 아키텍처는 내장부터 외장까지 폭넓게 쓰일 예정이다
그만큼 인텔 플랫폼 사용자는 Xe 그래픽스를 사용할 때 누리는 이점이 클 것으로 예상된다. 우선 12세대 코어 프로세서에 탑재 중인 내장 그래픽에는 최대 32개 실행유닛(EU)를 탑재하고 있는데, 외장 그래픽 수준의 성능까지 아니더라도 만족스러운 성능을 낸다.
특히 인텔 딥링크(Deep Link) 기술을 통한 인텔 외장 그래픽과의 효율성 확대는 기대할 부분이다. 인텔 퀵 싱크 비디오(Intel Quick Sync Video)와 AV1 하드웨어 복호화 기능을 통해 영상 감상 및 편집 등에서 최고의 효과를 경험할 수도 있다. 다양한 선택지 안에서 사용자들이 혜택을 누리는 것, 인텔이 가져올 시장의 변화가 기대되는 이유이기도 하다.
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By 김현동 에디터 PRESS@weeklypost.kr
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