요즘 메인보드를 찾아보면 PCI 슬롯도 찾아보기 어려울 정도로 PCI Express(이하 PCIe) 슬롯이 대세를 이루고 있다. 그중에서 PCIe x16 슬롯은 그래픽 카드를 위해, PCIe x1 슬롯은 쏟아지고 있는 TV 수신 카드나 사운드 카드, 캡처 카드, SATA/ USB 확장 카드 등에 딱 들어맞지만, 가끔가다 보이는 PCIe x4 슬롯은 용도가 애매하다.
아직 확장 카드 종류가 많지 않은 PCIe 4.0 슬롯, 그래픽 카드를 쓰기엔 어떨까?
PCIe x4 슬롯에도 물론 PCIe x1 확장 카드를 쓸 수 있지만 남는 PCIe x3 부분이 왠지 아깝고, PCIe x4 확장 카드는 비싼 SSD 말고는 종류도 많지 않아 쓰기 애매한데다, 아쉬운데로 그래픽 카드를 꼽자니 PCIe x16 슬롯에 비해 성능이 뚝 떨어질 것만 같다.
과연 그런지 지금부터 확인해보도록 하자.
PCIe 3.0 x16 슬롯과 PCIe 2.0 x4 슬롯의 이론 성능 차이는? 8배
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구분 |
x16 총 대역폭(양방향) |
x4 총 대역폭(양방향)
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x1 총 대역폭(양방향)
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PCIe 3.x |
32GB/s |
8GB/s |
2GB/s |
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PCIe 2.x |
16GB/s |
4GB/s |
1GB/s |
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PCIe 1.x |
8GB/s |
2GB/s |
0.5GB/s |
최근 메인보드의 그래픽 카드 장착을 위한 PCIe x16 슬롯은 약 2년전 출시된 인텔 아이비브릿지부터 지원하기 시작한 PCIe 3.0 규격을 주로 사용하고 있으며, 최신 그래픽 카드들 역시 PCIe 3.0 규격을 사용하고 있다.
하지만 메인보드에서 확장 카드용으로 제공되는 PCIe x4 슬롯의 경우 메인보드 칩셋에서 지원되는 PCIe 2.0을 이용하기 때문에 두 확장 슬롯의 실제 대역폭 차이는 8배에 달한다.
CPU와 직접 연결되는 PCIe x16 슬롯(파란색)과 달리 PCIe x4 슬롯(빨간색)은 한 단계를 더 거친다
게다가 그래픽 카드 장착을 위한 PCIe x16 슬롯은 CPU와 바로 통하는데 반해 PCIe x4 슬롯은 중간에 메인보드 칩셋을 거치기 때문에, 보급 초기에 별도의 칩셋을 달았던 SATA 6Gbps 포트와 같이 PCIe 2.0 x4 슬롯은 대역폭 규격만큼의 성능을 제공하지 못할 가능성도 있다. (기가바이트로 알아보는 SATA 규격 및 컨트롤러 차이, 성능도 다를까?)
그렇다면 PCIe 3.0 x16 슬롯과 PCIe 2.0 x4 슬롯에 그래픽 카드를 꽂았을 때 실제 성능 차이는 어느정도나 될까? 설마 확장 슬롯의 대역폭 차이인 8배? 아니면 그 이상? 테스트를 통해 확실히 알아보자.
지포스 GTX 780 Ti 기준, 슬롯별 그래픽 카드 성능 차이는? 최대 20% 수준
테스트는 우선 현재 게임용으로 최고 성능 단일 GPU로 인정받고 있는 지포스 GTX 780 Ti와, PCIe 3.0을 지원하는 하스웰 기반 코어 i7 4770K(3.5GHz), 메모리 8GB(4GB * 2 듀얼 채널), PCIe 2.0 x4 슬롯을 갖춘 기가바이트 Z87X-UD3H 메인보드에서, 3DMark와 총 다섯 종의 게임의 Full HD 해상도 성능을 측정해봤다.
CPU와 그래픽 카드의 부하를 늘려 더 많은 대역폭을 활용하도록 각 게임은 그래픽 옵션과 안티앨리어싱 (Anti-Aliasing) 및 AF
(Anisotropic Filtering)를 가급적 최대로 설정해 테스트했지만, PhysX나 TressFX 같은 특정 그래픽 카드에 최적화된 옵션은 제외했고, 해상도는 Full HD를 기준으로 진행했다.
◈ 대표적인 그래픽 성능 벤치마크, 3DMark에서는? 슬롯별 3% 내외 차이
대표적인 그래픽 카드 성능 벤치마크 프로그램인 3DMark를 통해 살펴봤을 때는 DirectX 9 게임 성능에서는 PCIe 2.0 x4과 PICe 3.0 x16 슬롯간에 성능 차이가 있긴 하지만 2% 정도로 크지 않았으며, 이는 DirectX 10과 DirectX 11 테스트에서도 마찬가지로, PCIe 3.0 x16 슬롯과 PCIe 2.0 x4 슬롯의 성능 차이 역시 3% 내외로 거의 차이 없는 것으로 나타났다.
이는 각 슬롯의 대역폭을 생각하면 의외의 결과인데, 당연히 실제 게임에서도 이런 모습을 보일지 확인해 보았다.
◈ 최신 게임들에서의 성능 변화는? 게임별 2% ~ 22% 차이 보여
위에 3DMark에서는 PCIe 3.0 x16 슬롯과 PCIe 2.0 x4슬롯간에 성능 차이가 거의 없는 것으로 나타났는데, 실제 게임에서는 PCIe 2.0 x4 슬롯에 그래픽 카드를 장착할 경우 게임에 따라 다르지만 최소 2%(슬리핑 독스)에서 최대 22%(그리드2)까지 성능이 감소하는 것을 알 수 있다.
이와 같이 게임마다 슬롯에 따른 성능이 다른 것은 서로 다른 그래픽 기술에 따른 품질과 부하 차이, CPU의 멀티 코어 활용도, 테스트 장면에 따라 차이나는 전체적인 부하등이 복합적으로 작용하기 때문에 생긴 차이라 볼 수 있을 것이다.
◈ 게임만 할 수 있나, GPGPU 성능은? 거의 동일
그렇다면 그래픽 카드를 게임 용도가 아닌 GPGPU 용으로 사용할 때 각 슬롯별 성능 차이는 어떨까? Directcompute & OpenCL BenchMark에 따르면 그래픽 카드의 DirectCompute와 OpenCL 성능은 슬롯 대역폭에 결과라 보기 어려울 정도로 미세한 차이가 보였다.
PCIe x4 슬롯에서 성능 하락없는 그래픽 카드의 마지노선은?
PCIe 2.0 x4 슬롯은 이론상 PCIe 3.0 x16 슬롯보다 1/8 수준의 성능을 보여야 하지만, 벤치마크에서는 거의 차이가 없거나, 실제 게임에서는 2%에서 22% 정도 차이가 나는 것으로 나타났다.
위에서 살펴본 테스트는 싱글 GPU로는 가장 높은 성능의 지포스 GTX 780 Ti를 이용했기에 그 차이가 크게 나타난 것으로 볼 수도 있을 것이다. 그렇다면 그보다 성능이 낮은 그래픽 카드를 쓴다면 슬롯에 따른 성능 차이가 없어지지 않을까?
퍼포먼스급 이상의 그래픽 카드 3종을 추가로 확인해 보았다.
◈ GTX 780 Ti도 3%내외 차이를 보이는 3DMark Fire Strike
앞서와 마찬가지로 이번에는 PCIe 3.0 x16 슬롯과 PCIe 2.0 x4 슬롯에서의 지포스 GTX 780과 지포스 GTX 760의 3DMark Fire Strike 성능을 측정했는데, 지포스 GTX 780 Ti에서와 마찬가지로 약 3% 정도의 성능 차이를 보였으며, 지포스 GTX 660에서는 그 차이가 1% 미만으로 줄었다.
위 차트에는 기사에는 Fire Strike 테스트만을 표시했지만, 함께 측정한 Cloud Gate와 Ice Storm 테스트 역시 PCIe 3.0 x16 슬롯과 PCIe 2.0 x4 슬롯에서의 성능 차이 역시 Fire Strike와 비슷한 수준으로 측정되었다.
◈ 잠자는 개를 깨우면 x되는 거예요. 슬리핑 독스, 슬롯별 성능 차이 미세
슬리핑 독스는 다음에 살펴볼 다른 게임들과 달리 3DMark와 같이 지포스 GTX 660부터 지포스 GTX 780 Ti까지, PCIe 3.0 x16슬롯과 PCIe 2.0 x4 슬롯간에 거의 동일한 성능을 보여주는 모습을 보인다.
◈ 게임은 참 괜찮은데 버그가... 배틀필드4, 고성능일수록 차이 커져
게임은 참 괜찮은데 버그가 끊이지 않아 게이머들의 원성을 사는 배틀필드4의 슬롯별 그래픽 카드 성능 차이 비율은 그래픽 카드의 절대 성능이 낮아질수록 점차 줄어드는 것을 볼 수 있으며, 지포스 GTX 660에서는 PCIe 3.0 x16 슬롯과 PCIe 2.0 x4 슬롯 사이의 성능 차이가 거의 사라졌다.
◈ 오빠 달려~ 그리드2, GTX 660급 이상에선 성능 차이 커져
그리드2의 슬롯에 따른 그래픽 카드의 성능변화 특성을 살펴보면, 지포스 GTX 760까지는 슬롯에 따라 절대 성능 차이가 줄어들기는 했지만 그 비율은 20% 차이를 유지한 반면, 지포스 GTX 660에서는 PCIe 3.0 x16 슬롯과 PCIe 2.0 x4 슬롯에 따른 성능 차이 비율이 12%로 감소했다.
◈ 그 여자가 우릴 다 죽일꺼야! 리부트된 툼 레이더, GTX 660급에서 성능 차이 미세
너 이 xxx 거기 꼼짝말고 xxx 내래 xxx 해서 다 xxx 해버리갔어!
탱크탑과 핫 팬츠를 돌려달라는 팬들의 아우성에도 꿈쩍않는 제작사가 리부트 시킨 툼 레이더의 경우, 그래픽 카드 성능이 낮아질수록 슬롯별 성능 격차가 점점 줄어들긴 하지만 그 차이의 비율은 일정한 수준을 유지하며, 지포스 GTX 660에 이르러서는 성능 차이가 1.1프레임(1.09%)으로 확 줄어들었다.
◈ 조커와 배트맨의 첫 만남 배트맨 아캄 오리진, GTX 760까지 슬롯별 동일 성능
배트맨과 조커는 이미 하나 We are One
8 vs 1의 전설보다 배트맨의 숙적 조커와의 첫 만남을 잘 표현했다고 평가받고 있는 배트맨 아캄 오리진의 경우, 고사양 그래픽 카드에서는 5프레임(약 4.5%) 가량 차이났던 성능이 지포스 GTX 760부터 PCIe 3.0 x16 슬롯과 PCIe 2.0 x4 슬롯에서 동일하게 측정된다.
PCIe x4 슬롯, 지포스 GTX 660급 성능의 그래픽 카드가 마지노선
성능 차이(%)
(PCIe x4 / PCIe x16) |
GTX 660 |
GTX 760 |
GTX 780 |
GTX 780 Ti |
|
3DMark Fire Strike |
99.61% |
97.71% |
98.33% |
97.22% |
|
Sleeping Dogs |
99.3% |
97.87% |
95.87% |
98.15% |
|
Battlefield4 |
97.29% |
88.31% |
86.51% |
83% |
|
Grid2 |
88.37% |
80.33% |
80.55% |
80.31% |
|
Tomb Raider |
98.14% |
97.13% |
97.35% |
96.32% |
|
Batman Arkham Origin |
100% |
100% |
95.76% |
96.53% |
그래픽 카드의 성능을 한계까지 끌어 쓴다고 평가받는 벤치마크 프로그램인 3DMark의 결과를 보면, PCIe 3.0 x16 슬롯과 PCIe 2.0 x4 슬롯의 성능은 1% ~ 3% 정도의 오차 수준에서 크게 벗어나지 않는 것을 알 수 있다.
이는 PCIe 2.0 x4 슬롯이 중간에 메인보드 칩셋을 한단계 거쳐 CPU와 연결되는 것을 감안하면 PCIe 3.0 x16 슬롯에서와 거의 동일한 그래픽 성능을 기대할 수 있다는 것과 같고, 지포스 GTX 780 Ti의 GPGPU 벤치마크, 실제 게임인 슬리핑 독스, 툼 레이더, 배트맨 아캄 오리진에서도 확인할 수 있다.
성능 차이 (FPS or Score)
(PCIe x16 - PCIe x4) |
GTX 660 |
GTX 760 |
GTX 780 |
GTX 780 Ti |
|
3DMark Fire Strike |
17 Score |
129 Score
|
133 Score
|
266 Score
|
|
Sleeping Dogs |
0.2FPS |
0.8FPS
|
2.2FPS
|
1.2FPS
|
|
Battlefield4 |
0.92FPS
|
5.46FPS
|
8.6FPS
|
13.52FPS
|
|
Grid2 |
6.76FPS
|
14.79FPS
|
19.25FPS
|
22.86FPS
|
|
Tomb Raider |
1.1FPS
|
2.2FPS
|
2.8FPS
|
5FPS
|
|
Batman Arkham Origin |
0FPS
|
0FPS
|
5FPS
|
5FPS
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반면 배틀필드4나 그리드2에서는 고사양 그래픽 카드를 사용할수록 확장 슬롯에 따른 성능 차이가 크게 나타났지만, 공통적으로 지포스 GTX 660 에서는 모든 게임에서 PCIe 3.0 x16슬롯과 PCIe 2.0 x4 슬롯의 성능 차이가 급격히 줄어드는 모습을 보였으며, 특히 일정한 비율로 성능 차이를 보였던 그리드2 역시 성능 비율 차이가 크게 감소했다.
즉, 게임에 따라 차이는 있을 수 있지만, 최소한 이번 기사에서 살펴본 게임들에서는 지포스 GTX 660급의 그래픽 카드까지는 PCIe 2.0 x4 슬롯에 장착해도 그래픽 카드 본연의 성능을 발휘하는데 별 지장이 없으며, 다르게 말하면 게임을 위해 PCIe 2.0 x4 슬롯에 지포스 GTX 660급을 초월한 그래픽 카드를 설치한다면 PCIe 3.0 x16 슬롯에 장착할 때에 비해 그래픽 성능이 눈에 띄게 감소하므로, 굳이 지포스 GTX 660 이상급의 그래픽 카드를 PCIe 2.0 x4 슬롯에 꽂을 필요는 없을 것이다.
드물지만 PCIe x4 슬롯만 있는 메인보드도 있다.
물론, 그래픽 카드 전용이라고 해도 좋을 PCIe x16 슬롯이 거의 모든 메인보드에 있기 때문에 일반적인 상황에서는 PCIe 2.0 x4 슬롯에 그래픽 카드를 사용할 경우는 많지 않겠지만, NVIDIA 계열로 PhysX 연산 용도의 보조 그래픽 카드나 GPGPU 용도, 보증기간 끝난 메인보드의 PCIe x16 슬롯이 고장 났지만 수리나 새로 살 비용이 부족할 때의 임시 방편으로 사용하기 충분한 성능을 제공한다.
또한, 드물기는 하지만 PCIe 2.0 x4 슬롯만 있는 일부 메인보드에서도 외장 그래픽 카드를 달아 게임을 즐기고자하는 게이머에게도 퍼포먼스급 그래픽 카드의 성능을 활용하는데 크게 부족함이 없을 것이다.
물론, 이 경우는 그래픽 카드나 확장 슬롯보다 CPU 성능 부족으로 그래픽 카드 성능을 제대로 못 쓰게되지 않을까 걱정되는건 어쩔 수 없겠지만 말이다.
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