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[소개] (만시지탄인) 지포스 11 시리즈 성능 예측 by VGA 계산기

Dr.Lee | 조회 3030 | 추천 7 | 2018.05.15. 10:38 http://drmola.com/bbs_free/283797

안녕하세요 닥터몰라 회원 여러분. 제가 이 주제를 들고 나타난 건 오랜만이죠?

 

최근 들어 지포스 11 시리즈의 스펙 -이라고 주장하는- 정보가 해외 루머꾼들에게 슬슬 언급되기 시작하는 등 차세대 그래픽카드에 대한 관심이 고조되고 있습니다. 그동안은 루머들이 과연 어느 정도나 신빙성이 있는지 의심스러워 관련 글 작성을 미루고 있었는데, 오늘 마음을 바꿔 '어쨌든 지금까지의 루머대로만이라도 한번 계산해 볼까' 에 이르렀습니다.


이 글에서 보여드릴 예측에 사용한 지포스 11 시리즈의 추정 사양은 아래 그림과 같습니다.

 

gf-11-series-spec.jpg[표 출처 : WCCFTech의 기사 - 1180 링크 / 1170 링크]

 

미리 밝혀 두지만, 최근의 루머가 특별히 신빙성이 더 있게 느껴졌다든지 해서는 아닙니다. 또한 지포스 11 시리즈가 채택할 것이라고 언급되는 소위 '튜링' 이라는 아키텍처 자체도 전혀 알려진 정보가 없으며 이것이 가깝게는 볼타, 멀게는 파스칼과 얼마나 유사하거나 차이를 보일지도 알 수 없는 상황입니다.

 

따라서 이 글에서 수행된 예측은 튜링이 본질적으로 볼타와 다르지 않다고 가정한 것이므로, 근본적인 데에서부터 길을 잘못 들었을 가능성이 있습니다. 볼타 역시, 텐서코어 부분을 제외하면 SM 이하의 미시적 아키텍처는 파스칼과 크게 다르지 않으므로 결국 아주 러프하게 파스칼 = 볼타 = 튜링으로 가정한 것과 같습니다.

 

또한, 스펙상의 '최대 부스트 클럭'과 실제 발현되는 최대 부스트 클럭 사이에 다소간 차이가 존재하는데, 현재까지 제가 테스트해보지 못한 볼타/튜링 기반 그래픽카드의 경우 실제 발현되는 최대 부스트 클럭을 알 수 없으므로 스펙시트의 그것을 그대로 사용했습니다. 이에 따라 볼타/튜링 기반 그래픽카드의 성능이 상대적으로 저평가되었을 가능성이 있습니다. 그 갭은 파스칼의 경우 타이탄급에서 6-7% 정도, 넘버링 SKU에서 3-4% 정도였습니다.

 

gv100_diagram.png

[이미지 출처 : NVIDIA Volta White Paper]

 

볼타/튜링 세대에서 현재까지 유일하게 실체가 드러난 것은 최상위 빅칩인 GV100 입니다 (위 이미지 참조). GV100의 내부 구조는 84개의 SM이 14개씩 묶여 6개의 GPC를 형성하고 있으며, 각각의 SM은 64개씩의 쿠다 코어를 내장하고 있어 총 84x64=5376개의 코어를 탑재하고 있습니다.

 

파스칼 세대에서, 빅칩인 GP100/102가 6 GPC / 60 SM / 3840 코어를 탑재했으며 여기서부터 스펙을 2/3으로 줄인 GP104가 파생되었음을 생각해 보면, 위 표에 언급된 GTX 1180의 스펙 역시 GV100의 2/3인 것으로 생각할 수 있습니다. 내부 구조가 GP100/102 vs GP104의 관계와 유사하다면 GTX 1180은 56개의 SM이 14개씩 묶여 4개의 GPC를 형성하게 될 것입니다.

 

위 표에 2688 코어를 갖는다고 언급된 GTX 1170은 고려해야 할 변수가 하나 더 있습니다. 이 경우 SM의 개수는 42개인데, SM을 배치하는 방식에 따라 3 GPC가 될 수도 있고 (14+14+14인 경우) 4 GPC가 될 수도 있기 때문입니다 (다른 모든 경우).

 

앞서 파스칼 세대에서, 우리는 지포스 GTX 1070(과 1060)이 래스터라이저와 ROP의 미스매치로 효율이 감소하는 것을 알게 되었었죠. (이 링크 참고) 따라서, GTX 1170의 경우도 3 GPC와 4 GPC인 시나리오*를 각각 구분하여 시뮬레이션을 돌려 보았습니다.

 

* 두 시나리오 하에서 나타나는 주요한 차이는 유효 ROP 개수입니다. 물리적인 ROP 개수는 두 경우 모두 64개로 동일하지만, ROP의 프론트엔드 역할을 수행하는 래스터라이저가 3 GPC일 때에는 48개, 4 GPC일 때에는 64개인 차이가 있어 결국 전자의 경우 48개를 초과하는 ROP는 잉여가 되기 때문입니다.

 

다만, 위에 소개된 링크에서 다루었듯 '잉여 ROP'가 쓸모없는 것만은 아니고 MSAA 등 ROP 자신의 연산성능을 활용할 수 있는 영역이 존재합니다. 따라서 현실의 사용환경에서는, 특정 게임이 ROP 자체를 얼마나 활용하는지에 따라 48 ROP와 64 ROP에 해당하는 성능 사이의 범위에서 유동적일 것으로 생각됩니다. (이 부분을 보충해 주신 최치헌(류오동)님께 감사드립니다.)

 

끝으로, 지포스 11 시리즈가 출시되면 어김없이 가격인하의 길을 걷게 될 GTX 1080 / 1070이 추후 매력적인 SLI 솔루션이 될 가능성을 염두에 두고 각각의 2-way 구성을 시뮬레이션에 함께 포함해 보았습니다. 이들이 차세대 단일 그래픽카드를 어느 정도 수준까지 따라갈 수 있을지 보는 것도 의미있을 것입니다.

 

서론이 길었는데, 결과를 한꺼번에 보여 드리도록 하겠습니다.

 

gf-11-series-estimation.jpg

 

우선 FHD 해상도에서는 GTX 1080 이상부터 성능의 수확체감 현상이 뚜렷하게 관찰됩니다. GTX 1070의 SLI 효율은 46%, 1080은 37%에 불과한 것에도 유념합시다. (다만 해상도가 오름에 따라 UHD 환경에서는 SLI 구성시 1070과 1080가 각각 80% / 73%, 8K 환경에서는 91% / 88%까지 효율이 좋아지는 것도 관찰할 수 있습니다.)

 

쿼드로 P6000과 GP100은 각각 GP102 / GP100 칩셋을 사용하여 파스칼 세대의 투 톱이라고 할 수 있습니다. 이들은 각각의 라인업 내 카운터파트 격인 타이탄 X / Xp와 엇비슷한 FHD 성능을 보여주고 있습니다.

 

볼타/튜링 세대로 넘어와 보면 현존하는 타이탄 V는 이들보다 빠르지만 그 차이가 크지는 않고, GTX 1180의 추정 성능은 이들을 약간 밑도는 수준입니다. 사실 GTX 1180의 성능은 모든 해상도에 걸쳐 1080 Ti, 그리고 1070 SLI와 거의 나란히 가고 있습니다. 8K 해상도를 제외하면 GTX 1080 SLI 구성이 차세대 최상위 단일 그래픽카드에 맞먹는 성능을 보이는 것도 특징입니다.

 

중간 해상도의 결과들을 건너뛰고 8K 해상도에서의 시뮬레이션 결과를 보면, GTX 1080과 1070 (그리고 그들의 SLI 구성들) 은 일제히 UHD 해상도에서보다 오히려 상대 성능이 떨어지고 있습니다. 대역폭 등이 이 정도 해상도에는 더 이상 적합하지 않다는 뜻으로 해석됩니다. 쿼드로 P6000이 빅칩 가운데 유일하게 8K 상대성능이 저하되는 이유 역시, 메모리 작동속도가 9Gbps로 여타 빅칩 기반 대조군보다 떨어지기 때문입니다.

 

이들을 제외하고, 나머지 고급 그래픽카드들은 모두 고해상도로 올라갈수록 상대성능이 오르는 것을 볼 수 있습니다. 특히 HBM2를 탑재하고 ROP가 128개 탑재된 GP100 / GV100 칩셋들의 약진이 두드러집니다.

 

혹시 모르시는 분들을 위해 부연하자면 타이탄 V는 GV100의 풀 칩에서 메모리컨트롤러와 ROP를 25% 삭감한 컷팅 칩에 기반하고 있습니다. 지금껏 '타이탄' 브랜드가 풀 칩에서 이토록 대폭적인 삭감을 받은 전례는 없는데, GTX TITAN -> GTX TITAN Black, TITAN X -> TITAN Xp의 전례처럼 추후 일부 기능을 수복한 리프레시 모델의 등장이 강하게 점쳐집니다.

 

지금까지의 코멘트에서 소외된, 그리고 차기 퍼포먼스 시장의 선봉장이 될 GTX 1170을 중심으로 해석해 보겠습니다. 일단 이 시뮬레이션의 결과만 놓고 본다면, GTX 1170은 3 GPC / 4 GPC 시나리오를 막론하고 1080 Ti를 뛰어넘지는 못하지만 거의 모든 경우 1080보다는 (3 GPC 시나리오 + QHD 이하 해상도 조합만 제외하면) 확실히 높은 성능이며, 특히 8K 해상도에서 최대 20%p까지 성능 차를 벌리는 것으로 나타납니다.

 

GTX 1170은 시나리오에 따라 상위 모델인 1180과의 성능 격차는 21-33% (3 GPC 시나리오) / 10-26% (4 GPC 시나리오) 정도로, 25-33% 수준의 격차를 갖는 현 세대의 1080 vs 1070 관계와 비슷합니다.

 

이상으로 저의 코멘트를 줄이도록 하겠습니다. 결과를 바탕으로 독자 여러분 나름의 상상력을 마음껏 펼쳐 보시기 바랍니다.

 


 

마지막으로, VGA 계산기를 활용한 성능 예측 글을 올려온 게 하루이틀 일이 아니므로 기우라는 생각이 듭니다만 이 점은 분명히 해 두는 게 좋겠죠. 특히나 현 단계에서는 지포스 11 시리즈의 스펙이라고 돌고 있는 루머 자체의 신뢰성을 담보할 수 없고, 설령 스펙이 맞더라도 이 글에서 전제된 여러 가정들 (아키텍처 변화가 크지 않다, 최대 부스트 클럭 대신 평균 부스트 클럭을 시뮬레이션에 사용한다 등) 중 하나라도 어긋나는 경우 이 글은 뿌리부터 흔들릴 수 있습니다.

 

즉, 아직 등장하지 않은 제품의 성능을 이 글만으로 섣불리 재단하고 지레 기대치를 높이거나 / 혹은 기대를 접어버리지 마시고, 어디까지나 심심풀이로만 봐 주시면 감사하겠습니다.

Dr.Lee's Signature

* 적용중인 트로피 :

  1. gf-11-series-estimation.jpg (File Size:381.1KB/Download:2)
  2. gf-11-series-spec.jpg (File Size:292.2KB/Download:2)
  3. gv100_diagram.png (File Size:848.3KB/Download:0)
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Profile image [게임미식가] 잼아저씨 2018.05.15 12:15

1. GP104의 불멸의 사골성을 생각한다면 컷다운 바리언트의 48/64 유효 ROP설은 궁극적으론 둘 다 타당해 보입니다. ㅋㅋ

2. 상상의 나래를 펼쳐보면 이제는 게임의 요구 사양 자체가 완만한 성장세이니(차후 9세대 게임기가 발매되기 전까진 이 추세는 계속될 듯 합니다.) GPU쪽에 양적 성장을 노리기보다는 메모리 대역에 집중해서 고해상도 성능 향상에 집중하겠다는 뜻인가 보네요.

3. 결국 7-8나노 대의 공정 미세화 및 PS5(?) XB2(?!?)전까지는 쉬어가는 타임으로 봐야 하는 게 아닌가 생각되네요.

 

Profile image 영롱한 2018.05.15 20:09

마침 궁금했는데 딱 올라왔군요. 이거와 유사하게 나온다면 출시하자마자 산 1070을 더 우려먹는 것도 괜찮겠다는 생각이 듭니다.

Profile image gro 2018.05.16 00:10

잘 읽었습니다. 요즘 핫 한 real-time ray tracing을 어느 정도 수준으로 구현할 수 있을지가 가장 궁금하네요 :)

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