Intel 기어 모드에 대한 설명

RAM에 대한 논의에서 Intel Gear 모드라는 용어를 접한 적이 있을 텐데, 정확히 무엇이며 시스템 성능에 어떤 영향을 미칠까요?

Intel 기어 모드는 메모리 모듈의 클럭 속도에 대한 CPU 내부 메모리 컨트롤러의 클럭 속도 비율입니다. 기본적으로 이 모드는 CPU의 메모리 컨트롤러가 RAM과 통신하는 속도를 결정합니다. 이를 통해 더 빠른 메모리 속도를 달성하고 다양한 메모리 키트와의 호환성을 더욱 유연하게 구현할 수 있습니다.

기어 모드는 DDR4 메모리 속도가 증가함에 따라 CPU 내의 통합 메모리 컨트롤러(IMC)가 특히 오버클로킹 시 더 높은 주파수에서 안정성과 전력 효율성을 유지하는 데 어려움을 겪기 시작했기 때문에 도입되었습니다. 이를 해결하기 위해 Intel은 2021년에 11세대 "Rocket Lake" 프로세서에 기어 모드를 도입했습니다. 이 덕분에 메모리와 IMC가 서로 다른 클럭 속도로 작동하게 되어 시스템 안정성이 유지되면서도 더 빠른 RAM 지원이 가능하게 되었습니다.

기본적으로 BIOS가 적절한 기어 모드를 자동으로 선택하지만, 필요한 경우 사용자가 수동으로 조정할 수 있습니다. 기어 1의 경우 3600MT/s, 기어 2의 경우 9000MT/s와 같이 고속으로 오버클로킹하려면 프로세서와 메모리 간의 신호 안정성을 보장하기 위해 고품질 CPU와 메인보드가 필요하다는 점에 유의하십시오.

기어 모드가 작동하는 방식

Intel 기어 모드는 메모리 컨트롤러(IMC)와 시스템 메모리의 클럭 속도를 분리하여 더 높은 RAM 주파수에서 더 유연하고 안정적으로 사용할 수 있도록 합니다.

• 기어 1: IMC와 메모리가 동일한 주파수로 작동
  예: DDR4-3200(1600MHz) → IMC가 1600MHz로 실행됨
• 기어 2: IMC가 메모리 주파수의 절반으로 작동함
  예: DDR5-9000(4500MHz) → IMC가 2250MHz로 실행됨
• 기어 4: IMC가 메모리 주파수의 4분의 1로 실행됨
  예: DDR5-9600(4800MHz) → IMC가 1200MHz로 실행됨

이러한 분리로 인해 IMC의 전기 및 열 부하가 줄어들어 더 낮은 전압 요구 사항으로도 더 빠른 메모리 속도를 지원할 수 있게 되었습니다. 하지만 메모리 지연 시간이 추가로 발생하여 워크로드에 따라 전체 시스템 성능에 영향을 미칠 수 있습니다.

기어 1 메모리 주파수: 3200MT/s (1600MHz) IMC 주파수: 1600MHz
기어 2 메모리 주파수: 9000MT/s (4500MHz) IMC 주파수: 2250MHz
기어 4 메모리 주파수: 9600MT/s (4800MHz) IMC 주파수: 1200MHz

DDR (Double Data Rate) memory transfers data on both the rising and falling edges of each clock cycle, the data transfer rate in MT/s (Megatransfers per second) is effectively twice the clock rate in MHz (Megahertz).

기어 모드는 시스템 성능에 어떤 영향을 미치나요?

• 메모리 대역폭: CPU가 데이터를 읽거나 쓸 수 있는 최대 속도입니다.
  
  • 메모리 대역폭 = 메모리 주파수 x 버스 폭
  • 예: 듀얼 채널 메인보드에 설치된 2개의 DDR5-6400 모듈
    
    • 6400MT x 8바이트(64비트) = 채널당 51.2GB/s
    • 2개의 모듈과 2개의 메모리 채널이 있으므로 이를 곱하여 51.2GB/s x 2 = 102.4GB/s의 최대 메모리 대역폭을 얻습니다.
• 지연 시간: 메모리와 관련하여 지연 시간은 CPU가 RAM에 데이터를 요청하는 시점과 해당 데이터를 CPU에서 사용할 수 있게 되는 시점 사이의 지연을 나타냅니다.

기어 모드 2 또는 4로 전환하면 IMC는 메모리 속도의 극히 일부만 데이터를 처리할 수 있기 때문에 병목 현상이 발생합니다. 이 병목 현상으로 인해 지연 시간이 길어지기 때문에 경우에 따라서는 지연 시간이 짧은 낮은 기어 모드를 유지하는 것이 더 나을 수 있습니다. 1인칭 슈팅 게임의 경우 초당 프레임 수와 낮은 입력 지연이 가장 중요하므로 더 많은 대역폭보다 낮은 지연 시간을 선택하는 것이 좋습니다. 만약 사용자의 워크로드가 AI, 비디오 편집, 3D 렌더링 또는 응답성보다 처리량이 더 중요한 애플리케이션에 집중되어 있다면 지연 시간보다 메모리 대역폭에 우선순위를 두는 것이 유리할 수 있습니다.

기어 2의 DDR5-8800 대 기어 4의 DDR5-9600

이제 기어 모드에 대한 기본 과정을 살펴봤으니, 두 가지 다른 주파수에서 실행되는 메모리가 기어 모드에 의해 어떻게 영향을 받는지 비교하기 위해 몇 가지 AIDA64 벤치마크를 살펴보겠습니다.

벤치마크 시스템
메인보드: ASUS ROG Maximus Z890 APEX(BIOS v1801)
프로세서: Intel Core Ultra 7 265K
메모리: 48GB(2x24GB) DDR5-8800 CUDIMM
대 48GB(2x24GB) DDR5-9600 CUDIMM

이 비교를 위해 두 테스트에서 동일한 DDR5-8800 메모리 키트를 사용했습니다. 일관성을 유지하기 위해 두 번째 벤치마크에서는 9600MT/s로 오버클로킹했습니다. 이를 통해 DRAM 자체는 일정하게 유지하면서도 기어 모드의 영향을 격리할 수 있었습니다. 결과에서 볼 수 있듯이 대부분의 경우 8800MT/s 키트의 성능이 9600MT/s를 앞섰습니다.

더 높은 주파수에도 불구하고 기어 4로 실행되는 DDR5-9600 구성은 기어 2의 DDR5-8800 설정에 비해 대부분의 영역에서 성능이 떨어졌습니다. 그 이유는 다음과 같습니다.

• IMC 병목 현상: 기어 4에서는 메모리 컨트롤러가 메모리 속도의 4분의 1로만 작동하기 때문에 사용 가능한 대역폭을 최대한 활용하는 데 한계가 있습니다.
• 지연 시간 영향: DDR5-8800 설정은 지연 시간이 약 14% 더 낮았으며, 이는 게임과 같은 애플리케이션의 응답성에 필수적인 요소입니다.
• 대역폭 대 효율성: DDR5-9600은 약간 더 빠른 복사 속도를 제공했지만, 지연 시간 증가와 IMC 병목 현상으로 인해 전반적인 성능이 저하되었습니다.

간단히 말해 기준 속도가 전부는 아니며, 지연 시간이 짧고 IMC 효율성이 개선되면 특히 지연 시간에 민감한 작업에서 더 확실한 성능 이점을 제공하는 경우가 많습니다.

결론

Intel의 기어 모드는 메모리 기술이 계속 발전함에 따라 메모리 속도와 시스템 안정성의 균형을 맞출 수 있는 방법을 제공합니다. 기어 모드는 메모리 컨트롤러를 메모리 주파수에서 분리시킴으로써 CPU가 안정성 저하 없이 더 빠른 RAM 속도를 지원할 수 있도록 합니다. 그러나 여기에는 작업 부하에 따라 실제 성능에 상당한 영향을 미칠 수 있는 지연 시간 등의 장단점이 있습니다. DDR5-8800 대 DDR5-9600 벤치마크에서 알 수 있듯이, 지연 시간 및 IMC 병목 현상 증가로 인해 기어 4의 메모리 속도가 빨라진다고 해서 항상 성능이 향상되는 것은 아닙니다. 게이머와 지연 시간에 민감한 사용자에게는 주파수가 약간 낮은 기어 1 또는 기어 2가 더 나은 응답성을 제공할 수 있습니다. 반면 대역폭을 많이 사용하는 애플리케이션을 사용하는 전문가는 기어 2 또는 기어 4의 고속 메모리가 더 많은 이점을 제공할 수 있습니다. 기어 모드가 성능에 미치는 영향을 이해하면 시스템의 잠재력을 극대화하는 데 적합한 메모리 구성을 선택하는 데 도움이 될 수 있습니다.

기어 2의 DDR5-8800 CL46

기어 4의 DDR5-8800 CL46