싱글채널 VS 듀얼채널. 과연 얼마나 차이날까?

	2003.06.09

최근 선보이는 가장 인기 있는 칩셋을 꼽아보라면, 인텔의 스프링데일, i865와 AMD를 기반으로 하는 엔비디아 엔포스2를 들 수 있다. 이 칩셋들의 한결같은 또 다른 공통점은, 바로 메모리를 싱글채널이 아닌 듀얼채널로 쓴다는 점이다. 부족한 메모리 대역폭을 메모리클럭을 올리지 않은 대신, 채널을 늘려 대역폭을 늘리는 기술을 쓰는 듀얼채널. 과연 기존의 싱글채널에 비해 어떤 장점이 있는지를 알아보도록 하자.

클럭을 올리지 못한 대신, 듀얼채널로 대역폭을 늘려. 컴퓨터를 이루는 부품 가운데 어느 하나 중요하지 않은 것이 없지만, 그 가운데 가장 기본은 역시 CPU와 메인보드라고 할 수 있다. CPU가 컴퓨터의 모든 작업을 연산 형태로 처리한다면, 메인보드는 이런 CPU를 비롯한 모든 컴퓨터 부품이 연결되는 통로이다. 또한 이런 중요한 역할을 하는 메인보드의 핵심은 바로 칩셋이다. 구분 쓸 수 있는 메모리 최고 메모리 클럭(MHz) 듀얼 / 싱글 채널 메모리 대역폭 845PE DDR 333 싱글 2.7GB/s 850E 램버스램 533 듀얼 6.4GB/s E7205 DDR 266 듀얼 4.2GB/s 865 DDR 400 듀얼 6.4GB/s 875 DDR 400 듀얼 6.4GB/s 표를 살펴보면 각종 칩셋들의 메모리 대역폭을 볼 수 있다. 문제는 얼마전 선보인 FSB 800MHz 신형 펜티엄4의 메모리 대역폭 요구량이 칩셋이 제공하는 메모리 대역폭을 훨씬 뛰어넘는다는 점이다. 시스템의 전체적인 성능에 관여하는 FSB(Front Side Bus)가 지금까지의 400MHz에서 533MHz로 빨라지면서 CPU와 노스브리지에 해당하는 MCH(Memory Controller Hub)사이의 메모리 대역폭은 3.2GB/s(400×8)에서 4.2GB/s(533×8)로 FSB가 높아진 만큼 늘어났다. FSB 800MHz는 물론 그만큼 더 늘어나게 된다. 그동안 인텔이 고집스러울 정도로 850E와 램버스램의 조합을 남겨두고 있었던 것도 이런 넉넉한 대역폭 때문이다. 문제는 더 이상 램버스램이 시장에서 사랑 받는 메모리가 아니라는데 있다. DDR메모리의 경우 DDR266이나 DDR333은 물론 최신 DDR400이라고 하더라도 3.2GB/s수준으로 펜티엄4가 요구하는 메모리 대역폭의 겨우 절반에 불과하다. 이론적으로는 DDR 메모리 클럭이 800MHz는 되어야 FSB 800MHz 펜티엄4와 완벽한 궁합을 이룬다는 것인데, 지금의 DDR기술로는 불가능한 클럭이며, 앞으로 선보일 DDR II에서나 쓸 수 있을 빠른 클럭이다. » 부족한 메모리 대역폭을 듀얼채널로 늘린 것이 865/875의 핵심 기술이다. » 싱글채널과 듀얼채널의 바이오스 설정. 바이오스에서도 확실히 구분된다. 이런 딜레마를 해결하기 위한 방법으로 제시된 것이 바로 듀얼채널이다. 뭉치면 살고 흩어지면 죽는다는 우리 격언처럼, 메모리의 클럭을 높이는 대신, 메인보드 칩셋에서 메모리를 병렬로 묶어 쓰는 것이다. 결국 메모리의 속도가 아닌 통로를 넓혀 데이터 처리속도를 끌어올리며, 결과적으로는 CPU와 메모리 사이의 데이터 병목현상을 해결하는 것이 바로 듀얼채널의 원리이다. 이런 듀얼채널은 이미 처음 선보였던 펜티엄4용 칩셋인 850을 시작으로 E7205에 이르러서는 DDR에도 적용되었다. 하지만 역시 최근 선보인 865/875칩셋에서 듀얼채널 DDR400을 쓰면서 본격적인 관심을 모으고 있는 실정이다. » 듀얼채널 DDR400을 쓸 수 있도록 만들어주는 865/875칩셋의 MCH(Memory Controller Hub). 그동안 인텔이 듀얼채널 DDR에 상대적으로 냉정했던 이유는 DDR이라는 메모리 자체가 이미 한 번 뻥튀기 된 것이기 때문에 듀얼채널로 묶어 쓰기 매우 불편한 까닭이 큰 이유를 차지한다. 2비트에 불과한 램버스램은 이런 문제에서 훨씬 자유롭다. 865/875칩셋의 또 다른 점은 반드시 듀얼채널로 묶어 써야 동작하는 직렬방식의 램버스램과는 달리, 병렬방식인 까닭에 듀얼채널로도 쓸 수 있고, 경우에 따라서는 싱글채널로도 쓸 수 있는 유연성이 큰 장점이다. 이제는 CPU와 완벽한 균형을 맞추는 듀얼채널 DDR400. 하지만 무턱대고 메모리 두 개를 장만한다는 것은 무엇인가 격에 맞지 않는다. 과연 듀얼채널 DDR400은 싱글채널에 비해 얼마나 많은 장점을 가지고 있는지 실험을 통해 알아보기로 하자. 실험설정 듀얼채널 DDR400을 쓸 수 있는 칩셋은 크게 두 가지. 865와 875이다. 물론 최적의 메모리타이밍을 찾아 레이턴시를 줄이는 PAT모드를 갖춘 875보드가 좀 더 뛰어난 성능을 보이는 것으로 알려져 있다. 하지만 우리가 찾고자하는 것은 PAT모드를 통한 875의 성능 향상이 아니라, 듀얼채널과 싱글채널의 메모리 비교이므로, 보다 대중적인 865보드를 이용했다. 보드는 안정성과 성능에서 검증된 인텔의 오리지널 보드를 이용했다. 참고로 듀얼채널 DDR400은 FSB 800MHz의 신형 펜티엄4에서만 적용된다. 즉, 구형 FSB 400이나 533MHz CPU를 쓰면 동기모드에 의해 메모리 클럭 역시 같이 느려진다. 이는 메모리의 문제가 아닌 정상적인 것이다. 비교를 위해서 DDR333의 삼성 메모리를 써서 DDR400의 이점도 함께 알아보았다. » 같은 보드, 같은 메모리라고 하더라도 제대로 장착해야 성능을 발휘한다. CPU 펜티엄4 3GHz (FSB 800MHz 펜티엄4 3GHz / 내부배수율 15) 하이퍼스레딩 적용 메인보드 인텔 D865GBF(i865G) 메모리 게일 DDR400 256MB*2 삼성 DDR333 256MB*2 하드디스크 웨스턴디지털 WD360 (시리얼ATA) 그래픽카드 엘자 FALCOX 980FX Pro (레이디언9800Pro) CD롬 드라이브 LG 52배속 전원공급장치 시소닉 300w 운영체제 윈도우즈 XP (서비스팩 1) 실험 1. Science Mark 2.0 (메모리 성능) 흔히 쓰는 프로그램은 아니지만, Science Mark는 메모리에 관한 한 전문적인 프로그램이다. 다른 프로그램에서는 알기 어려운 L1, L2캐쉬의 성능도 확인할 수 있을 정도. (그림을 누르시면 큰그림을 보실수 있습니다) » 듀얼채널 DDR400과 싱글채널 DDR400<위> , 그리고 듀얼채널 DDR333의 메모리 구성<아래>. 메모리 대역폭의 차이를 그대로 느낄 수 있다. (그림을 누르시면 큰그림을 보실수 있습니다) 물론 L1, L2캐쉬의 성능에 주목할 필요는 없지만 메모리 대역폭은 확실히 체크할 수 있다. 또한 캐쉬의 경우에도 싱글채널의 경우 크게 느려지는 것을 볼 수 있는데, 이는 CPU 성능을 제대로 발휘하지 못하는 싱글채널의 특성을 그대로 볼 수 있다. 실험 2. SiSoft Sandra 2003 Pro (CPU 성능 / CPU멀티미디어 성능 / 메모리 성능) 산드라 2003 Pro는 CPU와 메모리의 성능을 비교해서 알아보는데 흔히 쓰이는 대표적인 프로그램이다. CPU와 CPU멀티미디어 관련 항목은 CPU의 성능에 메모리가 미치는 영향을 알아볼 수 있다. 물론 그보다 더욱 관심이 가는 것은 메모리 대역폭에 관한 항목이다. CPU와 CPU멀티미디어 항목의 약간의 차이는 비록 메모리의 차이가 있다고는 하더라도 이것이 CPU자체의 연산 성능에 영향을 미치는 것이 아님을 잘 보여준다. 메모리 대역폭은 CPU의 연산과 원활한 운용을 위한 보조수단이지, 메모리 자체가 연산을 하는 것은 아니기 때문이다. 이 약간의 차이는 CPU Bench항목보다는 CPU 멀티미디어 항목에서 더욱 정밀하게 나타난다. 역시 관심을 모으는 것은 메모리 대역폭이다. 듀얼채널 DDR400에 주목하는 이유가 바로 이런 넉넉한 메모리 대역폭인데, 이론적으로는 6.4GB/s이지만 실제로는 여기에는 미치지 못한다. 그럼에도 불구하고 대역폭은 상당히 넉넉한 편이다. DDR333의 경우 듀얼채널로만 실험을 진행했는데, 확실한 차이를 보인다. 865/875보드의 경우 DDR400 메모리를 고집하는 이유를 짐작할 수 있을 정도의 차이. 싱글채널의 경우 말 그대로 절반 정도의 메모리 대역폭을 보이기에 싱글채널을 865/875 시스템에서 FSB 800MHz 펜티엄4와 쓴다는 것은 엄청난 손해를 볼 수 있다는 것을 잘 보여준다. (그림을 누르시면 큰그림을 보실수 있습니다) » 캐쉬와 메모리 벤치마크 그래프. 적은 양을 전송할 때는 문제가 없지만 초당 256MB 정도의 전송량에서는 상당한 차이를 보인다. (그림을 누르시면 큰그림을 보실수 있습니다) 참고로 캐쉬와 메모리 벤치마크 항목을 살펴보면 좀 더 흥미롭다. 메모리 전송량이 적을 때는 큰 문제가 없지만, 전송량이 늘어나면 늘어날수록 듀얼채널 DDR400의 위력을 실감할 수 있는 차이를 보이기 때문이다. 실험 3. PC 마크 2002 (CPU 성능 / 메모리 성능) 정수로 성능을 검증하는 또 다른 프로그램인 PC마크 2002를 통해 CPU성능과 메모리 성능을 알아보기로 한다. 앞선 산드라 결과를 다시 한 번 확인할 수 있다. DDR400 듀얼 > DDR333 듀얼 > DDR400 싱글의 순서대로 CPU와 메모리 스코어가 차이나는 것을 볼 수 있다. 먼저 메모리 스코어를 살펴보면 쉽게 이해되는 결과를 보여준다. CPU스코어의 차이는 이러한 메모리 대역폭의 차이가 CPU성능을 발휘하는데 그대로 연결된 것으로 이해할 수 있다. 즉, CPU가 제 성능을 발휘하기 위해서는 반드시 성능 좋은 메모리가 필요하다는 것을 다시 한 번 확인할 수 있는 것이다. 실험 4. 시스마크 2002 (전체적인 시스템 성능) Bapco에서 만드는 시스마크는 실제 사무환경과 거의 비슷한 프로그램을 구동해서 얻어지는 이른바 생산성을 알아보는데 요긴하게 쓰이는 프로그램이다. 새로운 2002버전으로 바뀌면서 윈도우즈XP와의 호환성을 높이고 각종 실험 소프트웨어 역시 최신 버전으로 달라졌다. » 참여한 회사의 로고만 보아도 신뢰도를 짐작할 수 있다. 실험결과는 매우 정직하다. 앞선 실험과 마찬가지의 결과를 보이고 있기 때문이다. 물론 싱글채널과 듀얼채널, DDR400과 333의 성능 차이가 이 정도에 그친다고 생각하면 실망할 수도 있을 것이다. 하지만, 시스마크의 점수를 결정하는 지수가 단지 메모리만이 아니라는 것을 생각하면 이러한 점수차이를 그대로 받아들이는 것은 무리가 있다. 메모리 역시 중요하기는 하지만 컴퓨터를 구성하는 하나의 부품이기 때문이다. 그보다는 앞선 실험 결과와 마찬가지로, 비슷한 결과가 나왔다는 것에 더욱 주목할 필요가 있을 것이다. 실험 5. Tesk MPEG II Tesk MPEG는 AVI파일을 MPG파일 등으로 인코딩 해주는 프로그램이다. 순수한 CPU의 성능을 잴 수 있는 좋은 도구라고 할 수 있으며, 기존의 듀얼시스템의 장점이 가장 크게 드러나는 대표적인 도구이다. 동영상 편집이나 인코딩 등은 거의 모든 작업이 CPU 의존도가 높기 때문에 CPU의 순수한 성능을 잴 때 많이 쓰이는 방법이다. 시간이 적게 걸릴수록 좋다. 샘플파일은 에릭클립튼의 언 플러그 LIVE DVD를 AVI파일로 변환한 것이다. 약 650MB분량이다. 항목 DDR400 듀얼 DDR 400 싱글 DDR333 듀얼 엔코딩에 걸린 시간 18분54초 19분04초 18분59초 앞선 시스마크와는 달리 엔코딩에 절대적인 영향을 주는 것은 CPU의 성능이라 할 수 있다. 따라서 CPU클럭에 빠를수록 엔코딩타임이 적게 걸리는 것은 당연한 것이다. 같은 CPU에서 단지 듀얼채널과 싱글채널의 차이, 결국 메모리 대역폭의 차이가 CPU를 비롯한 플랫폼에 얼마나 많은 영향을 주는 지를 잘 볼 수 있다. 역시 차이는 그리 크지 않은 것보다는 메모리 성능 차이가 분명 있음을 확인하는 것이 더욱 중요하다. 실험 6. 3D마크03 (다이렉트X 기반의 3D성능) 그래픽성능을 알아보는 3D마크를 통해 CPU의 연산 능력, 플랫폼의 성능을 간접적으로 비교해 볼 수 있다. 다이렉트X 9.0을 기반으로 하는 만큼 매우 화려한 그래픽을 보여준다. (그림을 누르시면 큰그림을 보실수 있습니다) 다이렉트X 9.0을 기반으로 하면서 상당히 많은 내용이 바뀌었다. 먼저 주목할 것은 해상도에 따른 차이이다. 듀얼채널 DDR400의 6.4GB/s를 모두 쓰는 경우는 매우 드물다. 이런 경우는 시스템에 부하가 많이 걸리면 걸릴수록 메모리에 따른 성능차이를 더욱 크게 느낄 수 있다. 기본적인 해상도라 할 수 있는 1024*768보다는 해상도가 높을수록 메모리 대역폭 요구량은 늘어난다. 하지만 1600*1200이라고 하더라도 이 정도에서는 확실한 차이가 느껴지지 않는다. 이는 근본적으로 3D마크03이 기반으로 하고 있는 다이렉트X가 메모리 대역폭에 그리 민감하지 않은 탓이다. CPU Score항목을 살펴보면 각각의 경우 CPU성능을 알아볼 수 있는데, DDR400 듀얼채널만 특출난 성능을 보일 뿐 DDR400싱글과 DDR333듀얼이 비슷한 결과를 보인다는 것을 알 수 있는 결과를 보여준다. 이런 CPU 연산능력의 차이가 스코어 차이로 연결된다고 할 수 있다. 실험 7. 퀘이크III / 시리어스 샘 II (오픈GL 3D게임성능) 오픈GL을 기반으로 하는 게임을 이용해보면 메모리에 따른 차이를 더욱 쉽게 알 수 있다. 대표적인 프로그램인 퀘이크III와 비교적 최신 오픈GL함수를 이용하는 게임인 시리어스 샘II를 써서 이러한 메모리 차이를 알아보았다. » 벤치마크에 쓰일 정도로 화려하고 강력한 그래픽이 인상적인 시리어스 샘 II. (그림을 누르시면 큰그림을 보실수 있습니다.) 먼저 퀘이크를 살펴보면 해상도와 메모리 구성에 따른 차이가 상당함을 볼 수 있다. 오픈GL의 경우 다른 조건이 같다면 메모리 대역폭에 매우 민감하게 반응하는데 이런 특징이 그대로 살아있는 결과이다. 하지만 퀘이크III의 경우 이런 메모리 차이를 정밀하게 집어내기에는 지나치게 오래된 게임이라는 것이 단점이다. 이런 단점은 시리어스 샘 II라는 비교적 최신 게임을 통해 알아보았다. 시리어스 샘II의 경우 이런 메모리 대역폭에 확실한 차이를 보여준다. 해상도에 따라, 메모리 대역폭에 따라 사뭇 진지한 결과를 보여주는데, 역시 결론은 FSB 800MHz CPU를 제대로 쓰기 위해서는 그에 걸맞은 메모리 대역폭이 필수적이라는 것이다. 아직까지는 이런 메모리 대역폭을 맞추는 방법이 듀얼채널 DDR400이 가장 효과적이라는 것도 잘 보여주는 대목이다. 실험 8. SpecviewPerf (오픈GL 3D게임성능) SpecviewPerf는 보다 전문적인 오픈GL 확인 프로그램이다. 각종 오픈GL 어플리케이션을 응용해서 그 성능을 짐작할 수 있다. SpecviewPerf는 오픈GL을 이용한 화려한 그래픽의 진수를 보여준다. (그림을 누르시면 큰그림을 보실수 있습니다) 모든 항목에서 듀얼채널 DDR400 > 듀얼채널 DDR333 > 싱글채널 DDR400의 결과를 보여주고 있다. 이는 넉넉한 메모리 대역폭이 CPU의 성능을 발휘하는데 필수적이라는 것을 다시 한 번 보여주는 결과이다. CPU에 걸맞은 메모리 성능은 필수 오랫동안 BX보드 같은 이른바 명품 보드가 쓰이면서 아직도 메모리는 무조건 양으로 승부를 거는 경우를 흔히 볼 수 있다. 게다가 최근에는 메모리 값이 크게 내리면서 이런 경향은 더욱 커지고 있다. 하지만 새로운 CPU는 이에 걸맞은 새로운 메모리를 필요로 하고 있다. 이는 단지 빠른 메모리가 아니라, 듀얼 채널에서 넉넉한 안정성을 보이는 메모리라고 할 수 있을 것이다. » FSB 800MHz 시대에는 이에 걸맞는 메모리와 칩셋은 필수적이다. (그림을 누르시면 큰그림을 보실수 있습니다) 인텔이 새롭게 선보인 865/875칩셋은 이런 CPU와 메모리의 균형을 맞추었다는 것이 무엇보다 중요하다. 물론 듀얼채널이라는 편법아닌 편법을 쓰기는 했지만 말이다. 어쨌듯 펜티엄4가 선보인지 3년이 지나고서야, DDR이라는 무기를 듀얼채널로 구성해서 이런 대역폭을 맞추었다는 것은 기쁘고 반가운 일이다. 다만 듀얼채널은 그만큼 정밀한 기술이다. 게다가 DDR메모리의 경우 비교적 다루기가 까다롭다. 일부 메모리 제조사에서 이에 관련해서 특별히 호환성의 문제를 더욱 높이고, 듀얼채널에 최적화된 메모리를 선보이는 것도 단순한 마케팅 전략 그 이상의 의미를 담고 있다고 할 수 있을 것이다. » 일부 메모리 제조사에서는 듀얼채널에 최적화된 메모리를 선보이고 있기도 하다. (그림을 누르시면 큰그림을 보실수 있습니다) 또한 상당수의 메인보드 제조사에서는 자체적인 호환성 리스트를 웹사이트에 올려놓은 등 호환성에 대한 본격적인 대응도 하고 있다. 어쨌거나 듀얼채널의 본격적인 등장은 메인보드의 기본 메모리가 지금의 256MB에서 512MB, 또는 그 이상으로 늘어날 것임을 짐작케 하기도 한다. FSB 800MHz CPU의 경우 듀얼채널 DDR400말고는 당분간은 특별한 대안이 없는 실정이다. 비록 DDR333이나 싱글채널에 비해 일부 어플리케이션에서는 눈에 확 튀는 성능 향상을 느끼지 못하는 경우도 있는 것도 사실이다. 하지만, CPU와의 궁합과 성능 등을 생각해보면 당분간 듀얼채널 DDR400의 인기는 식지 않을 전망이다.