현재 미국의 세너제이에서는 엔비디아가 주도하고 있는 GPU 기반의 컴퓨팅 행사인 GTC 2019 가 한창 진행 중이다.  아무래도 이 행사에서는 엔비디아의 기술력을 토대로 새로운 환경을 구축하려는 여러가지 포토폴리오를 공개한 가운데 올해 GTC 2019 는 전세계 차량 제조사들의 "자율 주행"에 관련된 기술이 상당수가 포함되었다.  그 외에 많은 그리고 방대한 데이터를 데이터를 실시간으로 처리해야 하는 자율주행 등의 기술을 위해 젠슨 황(Jensen Huang) 엔비디아 창립자 겸 CEO는 엔비디아 GTC 2019 기조연설을 통해 데이터 센터 비즈니스를 강화한다는 소식을 알리기도 했다. 

▲ 젠슨 황(Jensen Huang) 엔비디아 창립자 겸 CEO 

그 외에 엔비디아에서는 GPU 가속 데이터 사이언스 워크스테이션을 공개했는데 이 서버는 현재 진행되고 있는 데이터 사이언스 문제는 실시간으로 수집이 되는 방대한 량의 데이터가 근본 원인이며 이를 빠르며 대규모 처리가 가능한 능력을 요구한다.  그래서 엔비디아 기반 데이터 사이언스 워크스테이션은 과학자들 혹은 다양한 어플리케이션 개발자들이 신속하고 정확하게 모델을 처리, 준비, 트레이닝, 배포할 수 있게 해주기 위해 디자인 되었다. 

이 워크스테이션은 하이엔드급 듀얼 쿼드로 RTX GPU가 탑재되었는데 최신 엔비디아 튜링(Turing) 아키텍처 기반의 GPU 이며 기업 배포용으로 설계된 듀얼 쿼드로 RTX 8000과 6000 그래픽카드는 엔비디아 NV링크 인터커넥트(NVIDIA NVLink® interconnect technology) 기술을 사용해 최대 260 테라플롭에 이르는 컴퓨팅 성능을 낼 수 있으며 그래픽카드 당 최대 96GB의 메모리가 장착된다.  

▲ GTC 2019 에서 공개한 엔비디아 데이터 사이언스 워크스테이션 모습  

자, 여기 까지가 딥러닝 그리고 AI 라는 새로운 패러다임의 변화 속에서 주도권을 잡기 위해 노력하고 있는 엔비디아의 모습을 엿볼 수 있는 부분들이다.   하지만 우리 나라에서는 이런 서버를 구입해서 사용하는 분들보다는 아시다 시피 애프터마켓에서 사용자의 입맛에 많은 제품을 조립해서 사용하는 경우가 대부분일 것이다.  그 외에 소위 행망이라고 불리우는 정부에 시스템 납품도 역시 비슷한 상황이라고 보면 될 듯 하다.  엔비디아의 데이터 사이언스 워크스테이션를 우리나라틱 하게 꾸밀 수 있을까?  

■ PCIe 레인 숫자가 많은 프로세서 그리고 병렬 처리 

우선 우리가 대략적으로 컴퓨터 라고 불리우는 시스템을 구입할 때 일반적으로 사용하는 프로세서는 인텔 기준으로 봤을 때 아래 정도 수준에서 구매가 이루어진다. 

▲ 인텔의 9세대 코어 시리즈의 프로세서들의 스펙 비교 

인텔의 9세대의 코어 프로세서의 스펙 등을 일반인들이 보게 되면 프로세서의 코어숫자, 동작속도 그리고 가격 등을 보는데 아래 부분으로 내려가다 보면 확장 옵션이라고 표기된 항목에서 PCI Express 개정 및 구성 그리고 레인 수를 확인할 수 있다.  우리가 지금 사용하고 있는 대부분의 컴퓨터의 그래픽카드 특히나 게이머들이라면 하나 이상의 그래픽카드를 당연히 사용한다.  그렇기 때문에 프로세서는 최대 PCI 익스프레스 레인인 16배속 슬롯을 통해 프로세서와 연결이 된다.  이 이야기는 현재 인텔의 9세대 프로세서에서는 16배속 밖에 되지 않는 PCI 익스프레스 레인을 제공하기 때문에 2개의 그래픽카드를 사용하게 되면 8배속 두개로 나누어서 사용해야 한다라는 의미이다.  이는 위 표에 보면 PCI Express 구성을 보면 이해가 빠를 듯 하다.   즉 PCI 익스프레스 레인을 나누어서 한개의 경우는 1x16로 두개의 경우는 2x8로 그리고 여러 개를 사용하기 위해서는 1x8+2x4 로 구성이 되면 작동이 된다라는 뜻이다.  하지만 인텔의 최고 상위 기종인 제온 그리고 코어X 시리즈 들은 어떨까? 

▲ 인텔 제온 프로세서 그리고 코어 X 프로세서의 스펙 비교표 

프로세서의 스펙을 다시 보게 되면 PCI 익스프레스 레인이 16개가 아닌 44개 혹은 48개 구성이 되어 있다라는 것을 알고 있다.  물리적으로 늘어난 PCI 익스프레스를 설명을 하자면 프로세서의 크기 즉, 핀수가 무척이나 제온 혹은 코어X 프로세서가 많다.  인텔의 9세대 코어 프로세서의 경우는 LGA1151 즉 1,151개의 핀으로 구성이 되며 LGA2066 즉 코어X 급 이상의 프로세서는 2,066개의 핀 숫자를 그리고 제온 프로세서의 경우는 FCLGA3647 즉, 3,647개의 핀숫자를 갖는다.  이 처름 크게 핀숫자가 들어나는 가장 큰 이유는 프로세서 코어의 증가도 있지만 4 채널 혹은 6채널을 지원하는 메모리 구성의 영향과 PCI 익스프레스 레인의 증가 부분이다. 

■ 진정한 GPU 병렬처리 혹은 딥러닝을 하기 위해서는 기가바이트 X299-WU8 (제이씨현) 

이제 현실로 돌아와보자.  인텔의 코어 i9 시리즈 혹은 코어 X 시리즈 프로세서가 현실적으로 비교적 저렴한 가격으로 구입할 수 있는 프로세서인데, 이 프로세서들은 대체적으로 44개의 PCI 익스프레스 레인 숫자를 갖는다.  그리고 혹시나 그 보다 더 저렴한 가격으로 PCI 익스프레스 레인을 많이 갖고 있는 프로세서는 제온-W 라인업이다.  이 프로세서의 경우도 인텔 프로세서의 공식 라인을 통해 구입이 가능한다.  대표적으로 스카이레이크 제온 W-2125 프로세서 시리즈는 4코어/8스레드 를 지원하며 48개의 PCI 익스프레스 레인 숫자를 갖는다.  이 프로세서의 가격은 대략 50만원 대 이며 마더보드의 경우는 인텔의 C422 칩셋 기반의 제품을 사야 한다. 

이 마더보드는 인텔의 코어X  시리즈를 위한 제품으로 인텔 X299 익스프레스 칩셋을 기반이다.  메모리는 쿼드 채널 구성시 최대 128GB 이며 표준  DDR4-2666 속도를 지원하지만 기가바이트에서 인증을 받은 메모리의 경우 최대 속도 DDR4-4000 까지도 XMP를 통해 지원한다.  쿼드 채널 메모리 구성의 경우 특히나 특성을 많이 타며 특히나 외산 메모리의 경우 여러가지 이상 증상을 보이기 때문에 가능하면 제이씨현의 고객 센터 혹은 기가바이트 홈페이지를 통해 인증을 받은 제품을 사용하길 권한다.  그리고 2개의 PLX 8747 칩셋을 탑재하여 64개의 PCI 익스프레스 레인을 확보해 16배속를 내는 그래픽카드를 최대 4개까지 장착이 가능하다.  이를 위해 총 7개의 PCIe 16배속 슬롯을 온보드 하고 있다. 

인텔의 옵테인 메모리 그리고 NVMe 기반의 SSD를 사용할 수 있는 최대 M.2 2280  규격의 M.2 슬롯 하나가 마더보드 좌측 하단 부분에 위치해 있다. 

SATA3 기반의 스토리지를 연결할 수 있는 포트는 총 8개 이며 이 숫자는 X299 칩셋이 기본적으로 지원하는 숫자와 같다.  스토리지 확장면으로 보면 더할나위 없이 넉넉한 구성이다.  이 구성을 통해 인텔의 옵테인 메모리 혹은 다양한 레이드 레벨 0~10 까지 사용할 수 있다. 

마더보드 상에는 시스템 케이스의 USB 핀 헤더를 연결할 수 있는 2개의 USB 3.1 Gen.1 핀헤더를 갖고 있다. 

마더보드와 전원공급기의 연결은 24핀 표준 커넥터 하나와 8핀 12V 커넥터 2개와 연결을 필요로 하는데 2번째 8핀 12V 커넥터의 경우 보조적인 역할을 해서 낮은 전력 소모률을 갖고 있는 코어 i9 시리즈 정도의 프로세서를 사용하면 굳이 연결할 필요는 없다.  이 이야기는 첫번째 12V 8핀 커넥터 하나만 연결을 해도 어느 정도 잘 작동이 된다는 것이다. 

하지만 PCIe 슬롯의 원할한 전원을 공급해 주기 위해 프로세서 소켓과 메모리 슬롯 사이에 12V 6핀 커넥터가 하나 더 온 보드 되어 있다.  적어도 3개 이상의 그래픽카드를 이 마더보드에 꼽게 된다면 꼭 이 포트에 추가적인 전원 케이블을 연결해 주는 것이 안정성 측면에서 좋다.

인텔의 FLGA2066 소켓은 인텔의 코어X 시리즈 코드명 스카이레이크-X 프로세서만 사용이 가능하다.  현재 구입할 수 있는 프로세서는 최고 하위 모델인 코어 i7 7800X, 코어 i7 7820X 이 2두가지 프로세서는 28개의 PCI 익스프레스 레인을 갖고 있으므로 이 마더보드의 완전히 성능을 끌어내려면 최소한 코어 i9 7900X 부터 사용을 하는 것이 좋다.  이 프로세서의 상위 모델 부터 모두 44개의  PCI 익스프레스 레인을 갖는다. 

메모리 소켓은 총 8개로 모두 스틸 소재의 소켓으로 만들어졌다.  이 마더보드는 최대 DDR4-4000 메모리까지 오버클럭킹을 통해 지원을 하며 쿼드 채널 구성시 최대 128GB 까지 메모리 확장이 가능하다.

그 외에 마더보드의 왼쪽 상단에는 리셋, 전원, CMOS 크리어버튼 그리고 하드웨어 디버그 LED가 위치해 있다. 

마더보드는 리얼텍의 상위 사운드 코덱인 ALC1220-VB 이 그리고 그 주변으로는 니치콘의 오디오용 캐패시터가 전량 사용되었으며  2개의 인텔 기가비트 랜 컨트롤러가 장착되어 외부 네트워크 연결 도 원할하게 할 수 있다. 

총 7개의 PCIe 16배속 슬롯은 모두 스틸 아머드 처리가 된 슬롯을 사용하여 보다 높은 안정성을 지녔다.  

기가바이트 X299-WU8의 핵심은 마더보드에 온보드된 2개의 브로드컴 PLX8747 PCIe 스위치 인데 이 스위치에 따라 장착된 그래픽카드를 x16 / x16 / x16 / x16 혹은 x16 / x8 / x8 / x8 / x8 / x8 / x8 등 다양한 조합으로 사용할 수 있다.  이를 통해 엔비디아의 SLI, AMD 크로스파이어는 물론 GPU 연산을 할 수 있는 엔비디아 그래픽카드를 최대 7개 까지 장착할 수 있다. (1슬롯 그래픽카드의 경우)

마지막으로 이 제품의 IO 쉴드 구성은 2개의 USB 2.0 포트를 비롯하여 6개의 USB 3.1 Gen1 포트 그리고 사진 상으로 확인할 수 있는 적색 USB 3.1 Gen2  타입A, 타입C 포트 2개까지 상당히 많은 숫자의 USB 포트를 지원한다.  파랑색 포트의 경우는 인텔의 X299 칩셋이 지원하는 네이티브 포트이며 적색의 경우는 ASmedia 칩셋으로 2 포트를 추가적으로 구성하였다. 

■ 이지모드를 지원하지 않은 전통적인 기가바이트 바이오스 형태

마더보드의 바이오스는 기존의 적색과 검은색으로 디자인된 전통적인 기가바이트 바이오스 구성 및 메뉴가 동일하다.  단지 차이가 있다면 일반적인 마더보드에서 사용했던 듀얼 채널이 아닌 쿼드 채널 메모리 구성이기 때문에 메모리 설정 부분에 2개의 채널 타이밍 설정 부분 정도가 포함되어 있다는 것 정도 이다.  

■ 너무 촘촘한 슬롯의 위치로 3슬롯 크기를 차지하는 그래픽카드는 2 Way 정도까지만 

엔비다에서 출시하고 있는 최고 상위 그래픽카드는 지포스 RTX 2080 Ti 제품이다.  이 그래픽카드의 경우 많은 그래픽카드 제조사가 엔비디아를 통해 GPU를 제공받아 별도의 쿨링 솔류션을 붙여서 일반 소비자에게 판매를 하고 있는데 문제는 너무나도 철저하게 쿨링 솔류션을 만들다 보니 3개의 팬은 기본이며 후면의 알루미늄 백-플레이트 그리고 많은 숫자의 히트 파이프를 적용하면서 적어도 3 슬롯 이상을 차지하는 뚱뚱한 형태로 만들어 졌다라는 점이다. 

그래서 실제 마더보드에 설치를 하게 되면 딱 붙일 수가 없고 약 2개 정도 사용할 수 있는 공간 만이 확보가 되었다.  이 것은 조금 아이러니한 현상이 아닐 수 없다.  보다 강력한 쿨링 솔류션이 오히려 2개 이상의 그래픽카드를 사용하고자 하는 유저들에게는 독이 된다는 점이다. 

엔비디아의 파운더스 에디션의 경우는 아니었다.  정확하게 2슬롯으로 디자인된 만큼 총 7개의 슬롯 중 홀수 슬롯 즉, 1번, 3번, 5번, 7번 까지 꼽게 되면 최대 4Way 구성이 가능했다.  이 정도의 구성을 하기 위해서는 그래픽카드의 가격도 가격이지만 총 8개의 12V 8핀 커넥터외에 PCIe 슬롯에 인가를 해줘야 하는 12V 6핀 커넥터까지 꼽기 위해서 정말 넉넉한 크기 및 용량을 지닌 전원공급기를 필요로 할 듯 싶다. 

정말 만만치 않은 구성 그리고 누구나 사용할 수 없는 구성을 가진 마더보드가 오늘 기사를 통해 소개한 기가바이트의 X299-WU8 마더보드가 아닐까 싶다.  실제 이 마더보드의 구동 등 테스트는 아마도 다른 기사를 통해 소개가 되겠지만 마더보드의 2개의 RGB LED 핀헤더 등을 마련해 두어 다양한 튜닝 장치들을 연결하여 기가바이트 앱을 통해 제어가 가능해 화려한 게이밍 마더보드를 구성할 수도 있지만 2개의 브로드컴  PLX 8747  칩셋을 통해 최대 64배속까지 PCIe 익스프레스 버스를 넓힐 수 있다는 점은 이 마더보드의 지향점이 온전히 게이밍을 위한 마더보드가 아니다 라는 느낌을 지울 수 없다. 

▲ 쿼드로 RTX 8000 과 이를 잇는 NVLINK HB 브리지 모습 

이 넘쳐나는 PCIe 익스프레스 레인숫자 이를 100% 활용하기 위해서는 무엇보다도 2슬롯의 두께를 갖고 있는 GPU 즉, 지포스 GTX, 지포스 RTX 혹은 RTX 기반의 쿼드로를 필요로 한데 그 중에 엔비디아에서 독점적으로 만들고 있는 쿼드로의 경우는 모두 2슬롯 표준을 만들기 때문에 총 4개의 RTX 8000, RTX6000 가능하면 이런 제품들을 사용해야할 듯 했다.