4. 인텔 6 시리즈 메인보드 PCIe 3.0 지원 논란
아이비브릿지는 CPU와 GPU가 하나의 다이에 통합되면서 CPU 내부에 PCIe 컨트롤러가 내장되므로 PCIe 3.0 지원은 메인보드가 아닌 CPU가 결정한다. 따라서 PCIe 3.0을 지원하지 못하는 샌디브릿지로는 PCIe 3.0 규격을 지원하지 못한다.
문제는 PCIe 3.0 지원 이슈 이전에 등장한 인텔 6 시리즈 메인보드 대다수가 샌디브릿지 지원과 이에 적합한 PCIe 2.x 규격의 설계와 부품을 사용하고 있는 것이다. 이로 인해 기존 메인보드는 PCIe 3.0 지원이 가능할 수도 그렇지 못할 수도 있다.
인텔 6 시리즈 메인보드의 PCIe 3.0 지원 논란
PCIe 3.0은 그래픽용 PCIe x16 슬롯부터 우선 적용되기 때문에 이와 연관된 PCIe 규격 지원 부품과 조합이 결정적인 역할을 한다. 인텔 6 시리즈 메인보드의 PCIe 3.0 지원 문제 역시 이와 연관된다.
[PCIe 3.0 지원 MSI Z68A-GD65 (G3) 메인보드]
그래픽용 PCIe x16 슬롯 하나만 제공할 경우 CPU가 PCIe 3.0을 지원하면 PCIe 3.0 지원에 문제가 안 된다. 그러나, 멀티 GPU 지원을 위해 2개 이상의 PCIe x16 슬롯을 제공할 경우부터 지원 문제가 발생된다.
PCIe x16 2개 이상의 슬롯을 제공할 경우 PCIe 전환 칩 (스위치 IC (Switch IC) 또는 퀵 스위치 IC (Quick Switch IC))이 추가되기 때문이다. PCIe 전환 칩은 자동으로 레인을 분할하거나 재조합 하는 기능을 하는데 이 전환 칩은 PCIe 2.x 또는 PCIe 3.0 규격 지원 칩이 서로 다르다.
이와 함께 그래픽용 슬롯과 연관되는 멀티 GPU PCIe 레인 확장 스위치, 그리고 장치의 PCIe 레인을 확장하기 위한 스위치 역시 PCIe 규격 지원 및 CPU의 그래픽용 슬롯과의 연관시 문제가 된다.
이슈화된 PCIe 전환 칩의 PCIe 3.0 규격 지원 문제
MSI는 인텔 PCIe 3.0 지원 위한 조건으로 PCIe 3.0 지원 CPU 외에도 지원 메인보드와 메인보드 바이오스 및 전압 지원, PCIe 3.0 전환 칩, 그리고 PCIe 3.0 지원을 위한 캐패시터 (220uF)와 PCIe 3.0 지원 저항 (4k7Ω)을 요구하며, 이중 어느 하나의 조건을 제대로 만족하지 못할 경우 PCIe 3.0을 제대로 지원할 수 없다고 밝혔다.
해당 내용을 고려하면 PCIe 3.0 지원으로 등장한 메인보드를 제외하고 기존 인텔 6 시리즈 칩셋 기반 메인보드 대다수는 PCIe 2.x 규격에 맞는 부품과 설계를 적용하고 있기 때문에 PCIe 3.0 지원이 어려울 가능성이 높다.
[MSI Z68A-GD65 (G3), PCIe 3.0 지원 Preicom PI3PCIE3412 장착]
현재까지 알려진 PCIe 3.0 규격 지원 전환 칩은 Preicom PI3PCIE3412/ Preciom PI3PCIE3415/ NXP L04083B가 대표적이며, PCIe 2.x 규격 지원 전환 칩은 Preicom PI3PCIE2415/ NXP L040828/ ASMedia ASM1440 등이 있다.
PCIe 3.0을 지원하기 위해 등장한 Gen 3/ G3를 포함한 인텔 6 시리즈 메인보드를 제외한 기존 인텔 6 시리즈 메인보드 대부분은 PCIe 2.x 규격 지원 PCIe 2.0 전환 칩을 장착했다.
PCIe 전환 칩이 문제가 되는 경우는 멀티 GPU를 지원하는 두 개 이상의 PCIe x16 슬롯이 장착된 경우다. 2개의 PCIe x16 슬롯을 제공하는 메인보드에 PCIe 2.x 규격 전환 칩이 장착될 경우 PCIe 3.0 지원 22nm 아이비브릿지를 장착해도 그래픽용 슬롯을 PCIe 2.x 규격으로 동작하도록 제한하기 때문에 PCIe 3.0을 제대로 활용하기 어렵다.
멀티 GPU 레인 확장 스위치와 PCIe 3.0 제한 문제
PCIe 전환 칩 규격 지원에 따른 PCIe 3.0 지원 문제와 함께 멀티 GPU 확장을 위해 사용되는 엔비디아 (NVIDIA) NF200 SLi 스위치의 PCIe 2.x 지원 제한 문제다.
NF200 SLi 스위치는 멀티 GPU 구성을 위해 레인을 확장해주는 역할을 해주며, PCIe 2.x 규격만을 지원한다. 따라서, CPU와 PCIe 3.0 전환 칩이 PCIe 3.0을 지원하더라도 그림의 (2) 방법처럼 NF200 SLi 스위치로만 2개 이상의 슬롯을 확장하거나 NF200 SLi 스위치와 CPU 레인을 조합해 PCIe x16 슬롯을 구성하는 메인보드는 PCIe 2.x만 지원한다.
기가바이트 (GIGABYTE) GA-Z68X-UD7-B3/ GA-P67A-UD7/ GA-P67A-UD3-B3 메인보드 3종이 NF200 SLi 스위치로만 그래픽용 PCIe x16 슬롯을 구성해 PCIe 3.0을 지원하지 못한다.
그러나 그림의 (1)과 (2)를 조합 즉 CPU의 PCIe 3.0 x16 레인을 적용한 슬롯 1개, 나머지 PCIe x16 슬롯을 2-Way 이상의 멀티 GPU 구성을 위해 NF200 SLi 스위치 레인을 할당하는 경우는 NF200 SLi 스위치만으로 구성하는 그림 (2)의 방법과 차이가 있다.
NF200 SLi 스위치와 조합된 PCIe x16 슬롯은 모두 PCIe 2.x 규격만을 지원하는 것은 변함이 없으나 NF200 SLi 스위치에 연관된 PCIe x16 슬롯을 비활성화하고 CPU의 PCIe 3.0 x16 레인만 할당된 별도의 PCIe x16 슬롯과 PCIe 3.0 전환 칩을 적용하면 PCIe 3.0 x16 레인을 지원할 수 있다.
이는 어디까지나 PCIe 3.0 전환 칩을 거칠 때 레인 확장을 위한 NF200 SLi 스위치에 연관된 슬롯을 비활성화할 수 있는 경우에 가능하며, 그렇지 않고 혼용된 경우에는 PCIe 2.x 규격으로 제한된다.
[ASRock Z68 Extreme7 Gen3 : PCIE2 (PCIE 3.0 x16 슬롯)]
ASRock Z68 Extreme7 Gen3 메인보드가 그림 (1)과 (2)를 조합한 대표적인 방법이며, PCIe 3.0 전환 칩과 NF200 SLi 스위치를 모두 장착하고 있으나 단 하나의 그래픽용 슬롯만 PCIe 3.0 x16 레인 (PCIE2)을 지원한다.
NF200 SLi 스위치와 연결된 PCIe x16 슬롯 (PCIE1/ PCIE4/ PCIE6)은 멀티 GPU (PCIe 2.0 x16 + x16 or x16 + x8 + x8)를 2-Way 이상 구성할 경우 PCIe 2.x 규격으로 동작된다.
ASRock은 NF200 SLi 스위치 장착시 멀티 GPU 즉, 2-Way 이상의 구성은 PCIe 2.x로 동작된다. 멀티 GPU 구성에는 PCIe 3.0을 지원하지 못하는 대신 사용자가 PCIe 3.0과 PCIe 2.x를 선택하도록 만들었다.
이러한 선택적 사용에 대해 싱글과 멀티 GPU 구성 모두에서 PCIe 3.0을 충족하지 못한다고 반박할 수 있다. 그러나 CPU 및 인텔 6 시리즈 칩셋 제한으로 2-Way 이상의 멀티 GPU 확장이 필요할 경우 이를 확장할 수 있기 때문에 이로 인한 장단점이 있다.
외부 장치 레인 확장 스위치는 CPU의 PCIe 3.0 지원에 영향 없어
멀티 GPU에 관여되는 PCIe 전환 칩과 PCIe 레인 확장을 위한 엔비디아 NF200 SLi 스위치 외에도 각종 외부 장치 레인 확장에 사용되는 PLX PEX8608 스위치도 언급되고 있다.
일반적으로 인텔 6 시리즈 칩셋 중 Z68과 P67 칩셋은 CPU의 PCIe x16 레인을 PCIe x8 + x8 레인으로 분할해 멀티 GPU 구성에 대응을 할 수 있으며, H67/ H61 칩셋은 이를 지원하지 못해 H67/ H61 칩셋의 PCIe x1 레인 8개 중 4개를 PCIe x4로 그래픽용 슬롯으로 이용해 멀티 GPU를 구현하고 있다.
하지만 그래픽용으로 레인을 사용할 경우 외부 장치 사용이 제한되고 대역폭에도 문제가 발생된다. 이 문제를 해결하기 위해 메인보드 제조사들은 PCIe 레인을 확장할 수 있는 PCIe 스위치를 장착한다.
PCIe 스위치는 PLX Technology사의 PEX8608 스위치가 대표적이며, 인텔 Z68/ P67 칩셋의 PCIe 2.0 x4 레인을 빌려와 멀티 GPU를 지원하지 못하거나 하나의 슬롯만 제공하는 메인보드에서 멀티 GPU를 지원할 수 있도록 해준다.
또한, PCIe 인터페이스를 지원하는 eSATA, 이더넷 등에 필요한 대역폭을 확보할 수 있도록 해주어 병목현상으로 인한 성능 저하를 줄일 수 있다.
이 스위치 역시 CPU의 PCIe 3.0 지원과는 별개로 PCIe 3.0 x16/ x8 및 PCIe 2.0 x4 슬롯을 결합해 멀티 GPU를 구성할 수 있으므로 CPU의 PCIe 3.0 지원에 영향을 주지 않는다.
기가바이트의 PCIe 3.0 지원 반박
기가바이트는 22nm 아이비브릿지와 PCIe 3.0 지원 바이오스를 발표했으나 (기가바이트 인텔 6 시리즈 전 제품 아이비브릿지와 PCIe 3.0 지원 참조) 경쟁사는 인텔 Z68 칩셋 기반 G1.Sniper 2를 제외하고 나머지는 PCIe 2.x 전환 칩을 장착해 PCIe 3.0에 대응되지 않는다고 주장했다.
기가바이트는 이에 대한 반박으로 자사의 기존 인텔 6 시리즈 메인보드 다수가 PCIe 2.0 규격 지원 전환 칩이 사용되었지만, PCIe 3.0 x8 (16GB/s, PCIe 2.0 x16과 같은 대역폭)로 대역폭을 제한해 PCIe 3.0을 지원할 것이라고 밝혔다.
일반적으로 PCIe 2.x 규격의 전환 칩이 듀얼 슬롯 메인보드에 사용되면 PCIe 2.x 규격으로 동작된다. 그러나 기가바이트는 PCIe 2.x 전환 칩을 비활성화한 후 PCIe 3.0을 지원하며 대신 대역폭은 절반으로 줄어든다.
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