PCIe 4.0 장치는 점점 더 보편화되고 있습니다. PCIe 4.0 지원은 11세대 인텔® 코어™ CPU 및 마더보드에 추가되었으며, 이제 12세대 플랫폼은 PCIe 5.0을 지원하는 것은 물론 4.0 및 3.0 장치와 완벽하게 호환됩니다.
PCIe 5.0, 4.0, 3.0 간에는 어떤 차이가 있습니까? 이전 버전 PCIe와의 호환은 어떤 방식으로 이루어집니까? 칩셋 PCIe 레인과 비교하면 12세대와 11세대 CPU의 CPU PCIe 레인의 장점으로 어떤 것이 있습니까?
PCIe 4.0의 작동 방식과 PCIe 4.0이 11세대 플랫폼의 필수 요소인 이유에 대해 살펴보겠습니다.
PCIe 4.0이란?
이전에 PC를 구축한 적이 있다면 마더보드에서 수평으로 실행되는 PCIe 슬롯을 인식할 수 있습니다. PCIe(Peripheral Component Interconnect Express)는 캡처 카드나 무선 카드와 같은 주변 장치 뿐 아니라 그래픽 카드와 SSD를 연결하는데 일반적으로 사용되는 고대역폭 확장 버스입니다.
마더보드에서 PCIe 레인은 x1, x2, x4, x8, x16 변형으로 표시됩니다. 레인이 많을수록 대역폭이 더 넓고 슬롯이 길어집니다. GPU는 일반적으로 가장 높은 x16 슬롯에 설치됩니다. 기본적으로 대역폭이 가장 넓고 CPU에 직접적으로 연결되기 때문입니다. 최신 PCIe m.2 SSD는 x4 레인을 사용합니다.
각 세대 PCIe는 이전 세대보다 두 배 빠릅니다. PCIe 3.0의 데이터 전송 속도는 8GT/s(초당 기가트랜스퍼)였지만, PCIe 4.0은 16GT/s, PCIe 5.0은 32GT/s의 속도를 보여줍니다. (비트 전송 속도는 인코딩 전의 이론상 최대 속도를 표시하기 위해 기가트랜스퍼 단위로 측정되며, 실제 속도는 더 느릴 수 있습니다.)
외관상으로는 신세대 PCIe 슬롯과 3.0 슬롯이 동일합니다. 또한 상위 호환성과 하위 호환성을 모두 갖추고 있어 PCIe 3.0 SSD를 PCIe 4.0 슬롯에 연결할 수 있을 뿐만 아니라 PCIe 4.0 SSD를 3.0 슬롯에 연결할 수도 있습니다.
PCIe 레인은 무엇입니까?
12세대와 11세대 인텔® 코어™ CPU의 중요한 장점은 새로운 표준을 따라 CPU PCIe 레인이 추가되었다는 점입니다. 12세대 인텔® 코어™ CPU는 최대 16개의 CPU PCIe 5.0 레인과 최대 4개의 CPU PCIe 4.0 레인을 제공하며, 인텔® 코어™ i9-11900K 등의 11세대 인텔® 코어™ CPU는 최대 20개의 PCIe 4.0 레인을 제공합니다.
모든 PCIe 레인이 동일한 방식으로 작동하는 것은 아닙니다. CPU PCIe 레인은 CPU와 직접 연결되지만, 칩셋 레인(또는 'PCH 레인')은 DMI(Direct Media Interface) 링크를 통해 CPU에 연결되는 마더보드의 칩셋을 통과합니다.
PCH는 일반적으로 USB 장치, Wi-Fi 및 이더넷 네트워킹, 온보드 사운드와 같은 마더보드의 기능을 관리합니다. CPU와 칩셋 간의 링크는 총 x8 3.0 대역폭으로 제한되므로, 여러 개의 스토리지 장치에 연결하고 다른 리소스를 사용하는 경우 링크가 포화될 수 있습니다. CPU에 직접 연결하면 이러한 병목 현상을 우회합니다.
PC 제작자는 11세대 인텔® 코어™ CPU에서 제공되는 20개의 CPU PCIe 레인을 활용해 유연하게 GPU와 NVMe SSD에 최적의 CPU 경로를 동시에 부여할 수 있습니다. 12세대 인텔® 코어™ CPU는 16개의 PCIe 5.0 레인이 4.0보다 두 배의 속도를 발휘하므로 훨씬 높은 대역폭으로 동일한 옵션을 제공합니다.
과거에 16개의 PCIe 3.0 레인을 사용하던 사용자는 이러한 최적의 CPU 경로를 활용하려면 GPU의 대역폭을 절반으로 줄여야 했으며, 이 때문에 잠재적인 병목 현상이 추가로 발생했습니다.
라이저 카드를 사용하는 PCIe m.2 SSD와 NVMe SSD는 SATA 데이터 케이블을 통해 연결되는 드라이브에 비해 이미 속도상의 이점을 누리고 있습니다. PCIe 처리량이 높을수록 NVMe 스토리지는 더 많은 데이터를 신속하게 대기열에 넣을 수 있으며, 마더보드에 대한 직접 연결을 통해 대기 시간을 줄입니다. CPU PCIe 레인에 연결함으로써 데이터가 칩셋까지 이동하는 거리가 사라지면서 지연 시간이 단축되는 데 더욱 많은 도움이 됩니다.
왜 PCIe 4.0으로 업그레이드해야 할까요?
위에서 언급했듯이 PCIe는 각 세대마다 이전 세대보다 처리량이 두 배로 증가합니다. 하지만 PCIe 5.0의 진정한 장점은 이전 버전과 완벽히 호환되며 미래에 대한 대비도 되어있다는 점입니다. 따라서 새로운 하드웨어 때문에 시스템에 병목 현상이 일어나지 않을 것입니다.
현재 PCIe 4.0 SSD는 PCIe 3.0 SSD보다 더욱 높은 최대 읽기/쓰기 속도를 발휘하도록 설계되었습니다. 하지만 현재로서는 로드 시간이나 대용량 파일 전송 등 실제 사용 사례에서 장점이 두드러지지 않는 것이 현실입니다. 그러나 시간이 지날수록 새로운 메모리 컨트롤러가 출시되고 게임과 응용 프로그램 모두에서 최신 SSD의 이점을 더 많이 활용할 것으로 예상됩니다.
이렇게 활용할 수 있는 방법 중 하나는 DirectStorage와 같은 향후 기술을 사용하는 것입니다. 이 기술은 과도한 I/O 워크로드에서 SSD 성능을 향상시키도록 설계되었습니다. SSD가 차세대 게임 개발에서 표준이 되면서, 로딩 시간, 자산 스트리밍, 레벨 설계의 발전으로 이어질 수 있습니다.
PCIe 4.0과 5.0은 대역폭이 높은 만큼 그래픽 카드에도 도움이 될 수 있습니다. 처리량이 높을수록 데이터를 VRAM으로 더 빠르게 전송할 수 있기 때문입니다. PCIe 4.0의 설정은 합성 벤치마크에서 3.0을 능가하지만 게이밍에서 실제 이점은 아직 미미합니다.
일부 테스트에서는 현재 그래픽 카드로 4K에서 게임을 실행해도 PCIe 3.0 x16 슬롯의 대역폭이 포화되지 않을 것으로 나타났습니다. PCIe 4.0 구성에서 실행되는 동일한 GPU를 3.0과 비교했을 때 소소한 FPS 이점이 있을 수 있지만 그 차이는 눈에 띄지 않을 정도로 적습니다.
짧게 말하면, 12세대 및 11세대 데스크톱은 업그레이드의 자유를 선사하는 플랫폼을 제공합니다. PC의 잠재력을 최대한 발휘하게 해주는 미래의 장치를 십분 활용할 수 있게 됩니다.
PCIe 4.0 또는 5.0에는 무엇이 필요합니까?
CPU PCIe 5.0의 경우 최대 16개의 CPU. PCIe 5.0 레인과 최대 4개의 CPU. PCIe 4.0 레인으로 게임 성능을 처음부터 지원하도록 설계된 12세대 인텔® 코어™ CPU가 필요합니다. 4.0의 경우 PCIe 4.0과 최대 20개의 CPU PCIe 레인 등의 기능을 처음부터 지원하는 11세대 인텔® 코어™ 데스크톱 CPU가 필요합니다.
마더보드. 12세대 CPU에는 LGA 1700 소켓을 탑재한 600 시리즈 칩셋이 필요합니다. 11세대 CPU에는 Z590 또는 B560 제품군의 500 시리즈 마더보드가 필요합니다.
PCIe 4.0 및 5.0 장치. 초기 구축 또는 구매 중에 PCIe 4.0 SSD나 GPU를 고려하지 않을 수 있지만 나중에는 왜 지원이 유용한지 쉽게 알 수 있습니다. 아마도 새로운 게임 콘솔의 포트가 제품의 스트리밍에 더욱 의존하게 되고 PCIe 4.0 SSD가 훨씬 더 원활한 경험을 제공할 것입니다. 또는 차세대 GPU가 PCIe 4.0 및 5.0 슬롯에 비해 두 배로 늘어난 처리량의 이점을 활용할 것입니다. (이전 버전과 호환되므로 PCIe 3.0 장치도 PCIe 4.0 또는 5.0 플랫폼에서 정상적으로 작동합니다.)
PCIe 4.0과 5.0이 중요한 이유는 무엇입니까?
PCIe 5.0 및 4.0 플랫폼은 더욱 우수한 유연성을 제공합니다. 새로운 주변 장치를 구매하거나, 그 주변 장치를 구성할 때 더욱 많은 선택권이 있습니다. PCIe 5.0이 있으면 미래 제품들이 사용 가느안 대역폭에 포화를 유발할 때까지 더 많은 시간을 벌 수 있습니다.
많은 사용자들이 시스템을 사용하던 중에 특정 시점에 이르면 스토리지 드라이브나 그래픽 카드를 교체합니다. 이러한 경험이 있다면 PCIe 5.0 지원을 통해 향후 몇 년 내에 출시될 최첨단 SSD와 GPU를 최대한 활용할 수 있을 것입니다.
또한 20개의 CPU PCIe 레인으로 시스템의 가장 중요한 주변 장치인 GPU와 SSD를 CPU에 보다 직접적으로 연결하여 대기 시간을 잠재적으로 줄일 수 있습니다.
1~2년 후에 어떤 새로운 주변 장치가 필요할지 예측하는 것은 어렵지만 12세대 시스템은 이러한 주변 장치에서 최적의 성능을 끌어낼 수 있도록 설계되었습니다.