최신 그래픽카드는 아직 출시되지는 않았지만 머지 않은 시점에 그래픽 API 시장을 이끌 것으로 예상되는 새로운 API인 DirectX 12 (이하 DX12)를 지원하고 있으며 DX12는 기존 DirectX 11 (이하 DX11)의 오버헤드를 줄여 향상된 성능을 구현할 것으로 알려졌다.
AMD가 소개한 로우레벨 (Low Levlel) API 맨틀 (Mantle)은 이를 잘 보여줬고 DX12는 맨틀과 같이 오버헤드를 줄여 CPU와 GPU 효율을 높이고 이를 통해 성능을 향상할 예정이다.
이와같이 새로운 API의 등장을 앞둔 가운데 퓨처마크 (Futuremark)는 2013년 공개한 3DMark에는 스카이 다이버 (Sky Diver)와 4K 해상도 요구를 반영한 Fire Strike Ultra를 추가한데 이어 이번에는 새로 등장할 API와 기존 공개된 API 사이의 성능을 미리 엿볼 수 있는 API Overhead 테스트를 새로 추가했다.
DX11과 DX12, 맨틀 API를 비교한다
특히 API Overhead Feature Test는 현재 주요 그래픽 API로 활용되고 있는 DX 11과 AMD의 맨틀 (Mantle) 뿐만 아니라 등장을 앞두고 있는 DX 12를 모두 아우르고 이들 API 사이의 처리에 따른 차이를 비교할 수 있게 되었다.
Feature Tests 별도 탭에 추가, 그래픽 API별 테스트 진행
API Overhead, Feature Test로 진행
기존 벤치마크 테스트가 그래픽카드 사이의 성능을 측정했다면 3DMark API Overhead 테스트는 Feature Test 항목으로 별도의 탭에 새로 추가되어 해상도 설정과 테스트를 진행할 API를 체크해주면 각 API별 오버헤드 처리 성능 차이를 테스트할 수 있다.
3DMark는 DX9 기반 Ice Storm/ Ice Storm Extreme/ Ice Storm Unlimited, DX10 기반 Cloud Gate와 DX11 기반 Sky Diver, Fire Strike/ Fire Strike Extreme에 Fire Strike Ultra의 8개 벤치마크 테스트와 API Overhead Feature Test 추가로 9개의 테스트를 진행 가능하며 API Overhead Feature Test는 3DMark 어드밴스드 에디션 이상에서 이용할 수 있다.
3DMark 설정 해상도와 동일, 4K 해상도 이상도 가능 (MS 권장은 1280x720)
해상도는 기존 3DMark가 지원하는 해상도를 그대로 이용한다. 1270x720 (720p) 기본 설정 해상도부터 4K 해상도 (3840x2160), 5K (5120x2880)와 8K (7680x4320) 이상의 해상도를 선택해 진행 가능하며 MS가 권장하는 테스트 해상도는 기본 설정 해상도 값인 1280x720이다.
3DMark에 새로 추가된 API Overhead Feature Test의 시스템 요구 사양은 DX11과 DX12, 맨틀과 특정 API를 지원하는 GPU 요구를 제외하면 큰 차이가 없다. 1.8GHz 듀얼 코어 인텔 또는 AMD CPU, 4GB 메모리, 1GB 그래픽 메모리를 필요로 하며 DX12는 윈도우 10 (Windows 10) 64bit, DX11과 맨틀은 윈도우 비스타 (Vista) 또는 그 이상의 운영체제와 64bit를 권장한다.
이번 API 오버헤드 테스트는 GPU에게 스크린에 특정 오브젝트를 그리게 하는 작업을 통해 API별 성능을 테스트하며 CPU에서 GPU로의 드로우콜 (Draw Calls) 명령 전달 처리가 비효율적인 API는 화면에 그려지는 오브젝트 수가 적고 효율이 높다면 오브젝트의 수가 증가한다. 스코어는 프레임이 30fps 이하로 내려갈때까지 급격하게 드로우콜 횟수를 늘리는 방식으로 진행한다.
API 오버헤드가 중요한 이유는 API의 오버헤드가 적으면 멀티 코어 CPU를 이용해 처리되는 실행 코드와 드로우콜과 같은 소프트웨어 병목현상을 줄여 처리 효율을 높일 수 있기 때문이다. DX12와 맨틀은 이와 같은 오버헤드를 줄이고 더 많은 드로우콜을 생성하며 더 많은 드로우콜은 게임 엔진이 더 많은 오브젝트와 텍스처, 효과를 스크린에 표현할 수 있도록 해줘 향상된 그래픽과 성능을 이용할 수 있게 된다.
코어 i7 4790과 지포스 GTX 980, 3DMark API Overhead Feature Test
테스트 결과는 기존 3DMark 벤치마크가 스코어를 출력해 성능을 확인할 수 있도록 하고 있는데 이번 테스트는 스코어 출력 방식이 아니라 API별로 초당 그려지는 드로우콜 (Draw Calls)의 수를 표시해준다.
3DMark, DX11 vs DX12 vs 맨틀 API 오버헤드 테스트 지원
3DMark API Overhead Feature Test
3DMark에 새로 추가된 API Overhead Feature Test는 DX11과 DX12, 그리고 AMD 맨틀 (Mantle)의 3가지 API 사이의 처리 효율을 비교할 수 있도록 구성된다.
기존 벤치마크가 화려한 그래픽을 제공했다면 이번 테스트는 화면에 그려지는 건물 모양의 비교적 단순하지만 수많은 오브젝트의 수를 처리하며 이를 통해 3가지 API의 CPU와 GPU 사이의 효율과 앞으로 등장할 DX12 환경에서의 성능을 미리 살펴볼 수 있다.
테스트는 인텔 코어 i7 4790K (4.0GHz)와 코어 i7 4790 (3.6GHz), 코어 i5 4690 (3.5GHz), 코어 i3 4150 (3.5GHz), 펜티엄 G3258 (3.2GHz), AMD FX-8350 (4GHz), A10-7700K (3.4GHz)의 7종 CPU와 ASUS Z97 Gryphon Z97 Armor Edition (Z97), ASRock FM2A88M-HD+ R2.0 (A88X), ASRock 980DE3/USB3 R2.0 (AMD 770/ SB710) 메인보드, 8GB (4GB X 2) DDR3-1600/ 1866MHz 메모리, AMD 라데온 R9 290X/ R9 280/ R7 260, 엔비디아 지포스 GTX TITAN X/ GTX 980/ GTX 960/ GTX 750 Ti를 이용했다.
현재 DX12는 윈도우 10 (Windows) 프리뷰를 통해 지원되는 만큼 이번 테스트는 윈도우 10 프리뷰 64bit 운영체제를 기준으로 테스트를 진행했다.
드라이버는 엔비디아 지포스 349.90Beta와 AMD 카탈리스트 (Catalsyt) 15.200.1012.2Beta, 인텔 HD Graphics 10.18.15.4124의 윈도우 10 프리뷰 (빌드 10049)에 업데이트로 제공하는 각사의 WDDM 2.0 드라이버를 이용했다.
AMD와 엔비디아 GPU로 본 API Overhead Feature Test 성능은?
3DMark API Overhead Feature Test는 각 GPU의 성능을 직접적으로 비교하는 것이 아니라 API의 오버헤드 처리에 따른 결과를 제공해 기존 스코어를 통해 구분하는 테스트와는 차이를 둔다. 그래픽카드별 처리 가능한 API별 오버헤드 (Overhead) 차이를 확인 가능하다.
그래픽카드 API별로 보면 AMD와 엔비디아 (NVIDIA) 모두 DX11은 싱글과 멀티 스레드 효율이 낮았으며 DX12를 이용하자 API 오버헤드로 인한 CPU 제한이 해결되자 효율이 크게 향상됐다.
특히 AMD는 DX11 싱글과 멀티 쓰레드 처리 효율이 엔비디아보다 대체적으로 낮은 것으로 나타났다. AMD 라데온 그래픽카드는 로우레벨 API인 맨틀 이용시 효율이 크게 증가되는 것은 이미 확인된 바 있는데 DX12는 4코어 8스레드 기반의 프로세서 기준의 테스트는 맨틀보다 효율이 조금 더 높아진 것을 알 수 있어 DX12에서의 향상을 기대할 수 있다. 다만 라데온 R9 280은 최적화 문제인지 여러 번의 반복 테스트를 진행했지만 라데온 R7 260 대비 드로우콜 처리 수가 낮게 측정되는 것으로 확인됐다.
이번에는 엔비디아 지포스 GTX 980과 AMD 라데온 R9 290X를 이용해 코어와 스레드, 클럭에 따른 처리 효율을 살펴봤다.
DX12는 GPU보다는 CPU에서 최대의 성능을 내주도록 GPU 병목현상을 줄이는 것을 목표로하고 있는데 같은 프로세서를 이용하더라도 DX11에서 효율이 낮았던 라데온 그래픽카드가 DX12에서 드로우콜 처리 효율이 상대적으로 높았으며 엔비디아 역시 DX12를 이용하면 기존 DX11 대비 효율이 향상된다.
또한 클럭과 스레드에 따른 드로우콜 처리 수를 보면 4GHz 듀얼 코어 (2C/4T)가 2GHz 쿼드 코어 (4C/ 4T)를 넘어서지 못하는 등 전반적으로 클럭보다는 스레드의 수가 처리에 더 큰 영향을 제공하는 것으로 확인된다. 쿼드 코어 (4코어 8 스레드) 기준 3.6GHz 이상의 클럭이 적용되더라도 같은 스레드를 제공하면 처리 성능이 더 크게 향상되지 못했는데 코어 수가 더 늘어나면 그에 따른 차이가 발생할 수도 있다.
AMD APU와 CPU, 인텔의 멀티 코어 CPU를 이용한 각 그래픽카드의 드로우콜 처리 성능도 살펴봤다.
인텔 CPU는 앞서 살펴본 것처럼 클럭이 같거나 약간 높더라도 스레드 수가 차이가 없다면 드로우콜 처리 성능은 유사했으며 같은 클럭이더라도 스레드 수가 증가하면 그만큼 처리 효율도 높아졌다.
AMD APU와 CPU도 이러한 경향은 큰 차이가 없었으나 엔비디아 지포스 조합보다는 라데온 조합에서 드로우콜 처리 성능 향상이 전반적으로 더 높았으며 이는 AMD APU와 CPU가 DX12에서 라데온 조합시 처리 효율이 그만큼 더 향상 가능한 것을 보여준다. 특히 DX12 환경에서는 멀티 코어와 스레드의 지원이 보다 개선될 것으로 알려진 만큼 AMD APU나 CPU는 인텔 CPU에 절대 성능에서는 불리하지만 멀티 코어와 스레드 환경에 힘이 실어지는 DX12에서는 조금이나마 힘을 얻을 수 있을 것으로 예상된다.
내장 그래픽에서도 이러한 차이를 볼 수 있는데 인텔 내장 GPU보다 높은 성능으로 알려진 AMD 내장 GPU는 드로우콜 처리 성능에서도 크게 앞섰다. 이는 GPU 병목 현상을 제거하고 CPU의 성능을 최대로 이끌어내는 DX12에서 멀티 코어 활용이 유리한 AMD APU와 내장 GPU에 더 힘을 실어줄 것으로 보인다.
효율화를 꾀한 DX12, 높은 잠재력 갖춰
퓨처마크 (Futuremark)는 모바일 기기와 저성능 PC 사이의 성능, 그리고 고성능 GPU와 보급형 GPU 사이의 성능을 비교하는 벤치마크를 공개한데 이어 이번에는 앞으로 등장할 DX12와 기존 사용된 맨틀 및 DX11과의 처리 성능을 비교해볼 수 있는 API Overhead Feature Test를 추가했다.
API Overhead Feature Test는 비록 실제 게임 환경과 일치하는 것은 아니지만 이미 게임에 적용되고 있는 API와 앞으로 등장할 DX12에서의 가능성을 확인할 수 있는 테스트라고 평가할 수 있다.
DX12는 높은 잠재력을 제공하나 해결해야 할 것도 적지 않다
이번 3DMark API Overhead Feature Test를 통해 확인해본 DX12는 로우레벨 (Low Level) API로 알려진 맨틀이나 기존 그래픽 API로 사용되어온 DX11의 단점을 보완해 나갈 것으로 보이며 이를 통해 게이밍 환경에 많은 변화와 가능성을 제공할 것으로 예상된다.
이와 같은 변화를 이끌어내는 것이 가능해진데는 DX11의 비효율성을 개선하고 있는 DX12의 특징에 있다. DX11은 멀티 코어와 멀티 스레드 지원이 향상된 CPU와 GPU가 등장하고 있음에도 여전히 이를 활용하는데 부족했고 일부 코어는 비효율적으로 동작하는 등 오버헤드가 늘어나 결과적으로 CPU와 GPU가 낼 수 있는 최적의 성능을 제공하지 못했다.
그에 반해 DX12는 다수의 코어를 효율적으로 관리하지 못해왔던 DX11의 단점인 CPU 코어 사용률을 개선하고 멀티 코어와 멀티 스레드 처리 효율을 향상하고 이를 통해 오버헤드를 줄여 성능과 전력 효율을 향상한다.
특히 AMD와 엔비디아, 인텔은 현재 등장한 일부 GPU 및 차세대 GPU에서 DX12를 지원하고 이들에 맞는 드라이버 지원과 최적화 등이 이루어질 것으로 예상되는 만큼 DX12는 사용자들에게도 많은 혜택을 제공할 것이다.
여러 업체의 협력과 지원이 이루어지는 DX12
물론 AMD가 공개한 맨틀에서도 보여지듯 게임의 지원과 최적화, 안정화 역시 중요하게 다루어져야 할 부분이다. 맨틀이 AMD가 주축으로 이끌어 확대에 한계가 있었다면 DX12는 마이크로소프트 (Microsoft, 이하 MS)를 주축으로 주요 그래픽카드 제조사 및 업체들이 참여하는 만큼 맨틀의 약점을 보완할 가능성이 높아 보인다.
한편 DX12는 올해 여름 발표될 윈도우 10 (Windows 10)에서 지원할 예정이며 기존 운영체제에서 지원하지 않는다면 윈도우 10의 보급이 DX12 확대에도 큰 영향을 미칠 것으로 예상된다. 올해 하반기에는 DX12 지원 게임도 등장해 DX12의 성능을 확인할 수 있을 것으로 전망된다.
남들은 스마트폰이나 타블렛 PC에 관심을 갖고 있지만, 여전히 PC가 좋다. 새로운 것, 독특한 것을 좋아하지만, 남앞에 나서거나 사진찍히는 것을 싫어해 기자에는 제일 어울리지 않는 성격. 누구보다 빠르게 PC 하드웨어 정보를 전달하기 위해 노력하고 있으며, PC 하드웨어에 대한 열정은 현재진행형이다.
[뉴스] MS, 하이브리드 게이밍 노트북 성능 평균 16% 높여줄 CASO 소개 
