AMD Ryzen은 2년 만에 어떻게 50% 빨라졌을까요?

AI 요약

AMD Ryzen 7의 2022년형 5800X3D(Zen 3), 2023년형 7800X3D(Zen 4), 2024년형 9800X3D(Zen 5)는 모두 8코어에 3D V-Cache를 적용한 제품입니다. Geekbench 6에서 세대별 성능을 비교하면 2년 사이 단일 코어 점수는 2,016에서 2,969로 약 47%, 멀티코어 점수는 11,832에서 18,751로 약 58% 올랐습니다. 글은 CPU 성능 향상이 멈췄다는 통념과 달리, 데스크톱 프로세서의 코어가 실제로 더 넓어지고 있다고 설명합니다.

클럭 상승만으로 설명되지 않는 성능

최대 부스트 클럭은 2022년 4.5GHz에서 2024년 5.2GHz로 약 15% 높아졌습니다. 기본 클럭은 3.4GHz에서 4.7GHz로 약 38% 상승했지만, Geekbench 점수 상승 폭은 특히 멀티코어에서 그보다 큽니다. 트랜지스터 수도 약 110억 개에서 160억 개로 50%가량 늘었습니다. 늘어난 트랜지스터 대부분은 캐시가 아니라 코어에 들어갔다고 글은 짚습니다.

코어가 넓어지고 더 많은 명령을 처리합니다

Zen 3에서 Zen 5로 넘어오며 코어당 L2 캐시는 512KB에서 1MB로 두 배가 됐고, L1 데이터 캐시는 32KB에서 48KB로 커졌습니다. 한 사이클에 명령을 내보내는 폭(dispatch width)은 최대 6개에서 8개로 늘었으며, 정수 연산 장치(ALU)는 4개에서 6개로 증가했습니다. 재정렬 버퍼(reorder buffer)도 256개에서 448개로 확장됐습니다. 더 많은 명령을 동시에 처리 대상으로 유지하고 실행 순서를 조정할 여지가 생긴 셈입니다.

데이터 병렬 처리(SIMD)에서도 Zen 5는 큰 폭으로 바뀌었습니다. Zen 3와 Zen 4는 256비트 SIMD 연산 장치 4개를 갖췄지만, Zen 5는 같은 개수의 장치를 512비트로 넓혔습니다. 메모리 접근 폭도 함께 확장돼 사이클마다 512비트 데이터를 두 번 읽고 한 번 쓸 수 있습니다. 글은 이처럼 코어 내부 처리 폭이 넓어진 모습을 실제로 구매할 수 있는 데스크톱 CPU에서 확인할 수 있다고 설명합니다.

다음 세대 Zen 6의 데스크톱 코어 구성은 아직 알려지지 않았습니다. 다만 AMD는 코드명 Venice인 256코어 Epyc 제품과 1GB L3 캐시를 언급하고 있습니다. 글은 이를 다음 세대의 방향을 가늠할 단서로 소개하면서, 데스크톱 제품의 구체적인 모습은 아직 알 수 없다고 선을 긋습니다.

Hacker News 반응

• @nly — 제가 놓친 게 있나요? 최대 부스트 클럭은 15%만 올랐는데 기본 클럭은 38% 상승했습니다. 열 관리가 나아져서 스로틀링이 줄었나요?
  • @kasabali — 더 작은 공정으로 만들어져 전체 코어 부하에서도 높은 클럭을 유지할 여지가 생겼을 겁니다. 다만 단일 코어 점수는 조심해서 봐야 합니다. Geekbench는 버전이 올라가면서 AVX나 암호화 확장 명령처럼 특정 명령어 집합을 점점 더 활용하는 것으로 알려져 있습니다. GB6도 그런지는 모르겠지만, 점수 상승에 영향을 줬을 가능성은 있습니다.
  • @ProllyInfamous — 9800X3D 같은 Ryzen 7 X3D 제품에서 큰 개선 중 하나는 캐시 위치를 다이의 한쪽에서 다른 쪽으로 옮긴 점입니다. 주요 발열원이 방열판에 가까워졌습니다. 그러니 네, 열로 인한 스로틀링이 줄었습니다.
• @kristianp — 2년이라는 기간은 너무 짧아 보입니다. 세대별 3D 캐시 제품이 서로 다른 시기에 출시된 영향인 것 같습니다. Zen 3 제품은 나중에 나온 변형 모델입니다. 첫 Zen 3 데스크톱 프로세서는 2020년 11월 5일에 나왔고, 첫 Ryzen 9000 데스크톱 프로세서는 2024년 8월 8일에 나왔습니다. 세대 간격은 약 4년입니다.
• @mcv — 프로세서 세 개만 비교해 Ryzen이 50% 빨라졌다고 말하기에는 부족한 것 같습니다. 당시에도 3D 캐시가 없는 더 빠른 Ryzen 제품이 있었습니다. 추가 캐시는 새 기술이었고 온도에도 민감했으니, 처음에는 조심스럽게 적용했다가 빠르게 개선한 것으로 볼 수 있습니다. 5800X3D는 구형 칩셋용이라 그에 따른 제약도 있습니다.
  • @Hikikomori — 그래도 온도가 오르면 CPU가 스스로 스로틀링하니 실제로 위험한 상황은 아닙니다.
• @jauntywundrkind — Linux 사용자는 커널 개선만으로도 성능이 약 8% 올랐고, 일부 작업에서는 훨씬 큰 차이를 봤습니다. 공유한 결과는 Linux 6.18부터 1년치만 비교한 것입니다. 1년 전부터 비교하면 개선 폭은 더 클 겁니다. 여기에 사용자 공간의 변화는 포함되지 않았습니다. 새 GCC와 곧 나올 x86-64v3 타깃도 성능을 꽤 끌어올릴 겁니다. 오픈소스를 쓰기 좋은 시기입니다. 앞으로도 계속 나아질 겁니다.
• @AnotherGoodName — DDR4에서 DDR5로 바뀐 점도 다루지 않은 게 의외입니다. 5800X3D에서 7800X3D로 넘어갈 때 DDR4에서 DDR5로 바뀌었습니다. DDR5는 GB당 가격이 두 배입니다. 대역폭은 높지만 훨씬 비쌉니다. 9800X3D는 7800X3D보다 더 빠르고 비싼 DDR5도 지원합니다.

원문: Daniel Lemire 블로그 / 번역·요약: Trawling