RSS BOX: 아이맥 프로에 대한 진실과 오해 : 워크스테이션의 가치

2018년 3월 10일 토요일

아이맥 프로에 대한 진실과 오해 : 워크스테이션의 가치

사진 : 애플

2013년, 애플은 한동안 업데이트가 없던 맥 프로 라인업에 충격적인 변화를 주었다. 새로 공개된 맥 프로는 이전까지의 데스크톱 컴퓨터와는 판이하게 달랐다. 게다가 이 제품은 소비자를 대상으로 하는 제품이 아니라 전문가를 대상으로 하는 워크스테이션이었기에 시장에 던져진 충격은 더 컸다. 이 제품은 디자인을 포함해 여러 면에서 파격적이라고 하기에 모자람이 없었다. 기본 사양에서부터 2개의 FirePro 분리형 그래픽을 탑재했다. 지금도 그렇지만 그래픽 연산 유닛을 이용한 범용 컴퓨팅(이하 GPGPU)이 떠오르던 당시에 걸맞는 선택이라 할 만했다. 게다가 이런 강력한 컴퓨팅 파워를 지탱하는 팬은 단 하나 뿐이었다. 하지만 아쉽게도 이 모든 파격의 조합은 그리 큰 성공을 거두지는 못했다. 2013년 이후 다시 맥 프로 라인업은 조용했으며, 많은 사람들은 맥 프로 라인업의 단종까지도 점쳐보고 있었다.

사진 : 애플

아이맥 프로는 이런 분위기 속에서 혜성같이 등장했고, 많은 이의 주목을 끌었다. 아이맥 프로는 프로용 워크스테이션으로는 다시 한 번 파격적인 디자인을 채택했다. 이름에서부터 알 수 있듯이 아이맥 프로는 컨슈머용 아이맥과 디자인이 매우 흡사하다. 외관에서 오는 가장 큰 차이는 알루미늄의 원색에 가까운 컨슈머용 아이맥과 달리 스페이스 그레이 외관이라는 것이고, 조금 더 자세히 들여다보자면 더 많은 열을 배출할 수 있도록 재설계된 쿨링 시스템에 따라 생긴 소소한 외관 변화 정도이다. 그리고 이런 아이맥 프로의 디자인과 프로용 데스크톱을 홈페이지 전면에 내거는 애플의 홍보 전략, 그리고 630만원부터 시작한다는 높은 절대 가격의 조합은 오해를 낳기에 충분했다. 사람들의 오해를 한 문장으로 정리하자면 ‘누가 630만원을 주고 컴퓨터를 사냐’ 정도가 될 것이다.

하지만 이런 오해는 B2B 시장의 특성을 잘 모르기 때문에 일어나는 것이다. 비즈니스 사용자에게 필요한 작업을 잘 해낼 수 있는 컴퓨터가 있다면 기업 입장에서 적어도 2년 이상 사용할 수 있는 도구에 630만원에서 1600만원을 쓰는 것은 ‘별 것 아닌’ 지출일 수 있다. 아이맥 프로는 그 성능이나 특성, 가격 모든 면에서 컨슈머용 제품이 아니라는 것은 분명하다. 즉, 우리가 아이맥 프로를 평가할 때는 전통적인 컨슈머 컴퓨터를 평가하는 방식에서 탈피해서 아이맥 프로가 비즈니스 사용자들의 사용 패턴에서 자신의 일을 얼마나 잘 해낼 수 있는지에 집중해야 한다. 이번 글에서는 아이맥 프로 자체의 하드웨어에 대한 분석과 함께 아이맥 프로가 어떤 비즈니스 환경에서 사용되게 될지, 그리고 여기에 대한 간략한 분석을 다룰 것이다. 이 글에서 제시된 비즈니스 환경들을 구축하고, 여기에 대한 벤치마크는 이후에 있을 테크니컬 리뷰에서 다루도록 하겠다. 그럼 지금부터 아이맥 프로의 하드웨어를 톺아보자.

아이맥 프로의 컴퓨팅 하드웨어 : 제온 W 프로세서, 라데온 프로 베가, ECC 메인 메모리

사진 : 애플

아이맥 프로는 그 이름에 걸맞게 CPU, 메인 메모리, 그래픽 연산 유닛 모두 전문가용 제품을 사용했다. CPU의 경우 인텔의 제온 W 프로세서를 사용했는데, 제온 W 프로세서는 스카이레이크-XSP 아키텍처를 기반으로 한 1소켓 워크스테이션용 프로세서이다. 스카이레이크-XSP 아키텍처는 일반 사용자용 스카이레이크 아키텍처와는 꽤 차이가 있는데, 512비트 부동소수점 벡터 연산 명령어 세트(AVX-512)를 하드웨어적으로 지원하여 해당 명령어셋을 잘 활용한 프로그램에서의 부동소수점 연산 처리량을 큰 폭으로 끌어올렸고, 상대적으로 L2 캐시의 용량을 확장시키고 L3 캐시의 용량을 줄이고 이 둘 사이의 관계를 바꾸는 등의 수정 역시 존재한다. 이런 아키텍처적인 차이 이외에도 제온 W 프로세서는 쿼드 채널 메모리를 지원하기 때문에, 일반 소비자용 CPU에 비해 더 넓은 메모리 대역폭을 확보할 수 있다.

사진 : 인텔

물론 이런 아키텍처적인 변화도 있지만 가장 근본적인 성능 차이는 많은 코어 개수에서 나온다. 최근 GPGPU가 떠오르고 거의 모든 연산을 CPU가 수행하던 과거와는 컴퓨팅 환경이 달라졌다고는 하지만 여전히 일부 병렬화하기 쉽고 간단한 연산을 제외한 일반적인 프로그램에서 대부분의 연산은 CPU의 몫이다. 그리고 CPU의 코어가 늘어나는 것은, 작업 분배가 제대로 되기만 한다면 가장 확실한 성능 향상의 길이다. 아이맥 프로는 기본형 모델에서부터 8코어를 제공하고, 커스텀 옵션으로 10코어, 14코어 18코어에 이르는 선택지를 제공한다. 매우 많은 연산을 요구하는 전문가 작업들에 있어서 이런 차이점들은 매우 중요할 수 있다.

아이맥 프로의 메인 메모리 역시 일반 사용자용 컴퓨터에 들어가는 것과는 다르다. 컴퓨터는 메인 메모리에 프로그램 코드, 데이터 등이 저장되고 CPU는 이 메인 메모리에서 코드와 데이터를 읽어 연산을 수행하고 그 결과를 다시 메모리에 쓰는 방식으로 실행된다. 즉, 메인 메모리는 컴퓨터 구동에 부차적인 요소가 아닌 핵심적인 요소이다. 그런데 흔히 메인 메모리로 사용되는 DRAM은 드물게 외부의 전자기적 영향에 의해 내부에 저장된 상태가 뒤바뀌는 일이 일어난다. 이런 일이 벌어진다면 뒤바뀐 메모리의 위치에 따라 해당하는 프로세스가 죽거나, 전체 시스템이 다운될 수 있다. 물론 유효한 데이터 영역이 아닌 곳에서 이런 일이 벌어졌을 경우 아무 일 없이 넘어갈 수도 있다. 따라서 이 문제는 일반 사용자들의 컴퓨터 사용 패턴에서는 그렇게 심각한 일이 아니다. 이런 문제가 발생하는 빈도가 높지 않은데다가 발생하더라도 최악의 경우 PC를 재부팅하면 그만이다. 하지만 수십시간, 심하면 몇 주간 특정 값을 계산해내거나, 신경망을 학습시키거나, 3D 렌더링을 수행하는 워크스테이션에서 이런 문제가 발생하면 이는 즉시 작업 결과의 심각한 손해로 이어진다. 따라서 이런 문제를 해결할 수 있는 방법이 필요하다.

아이맥 프로와 워크스테이션들에 탑재되는 ECC 메모리(error correcting code memory)는 메모리에 데이터를 저장하는 비트 외에 에러 검출과 수정을 위한 추가 비트를 할당하고, 이 추가 비트를 이용해 실시간으로 에러를 검출하고 수정할 수 있는 메모리 컨트롤러에 의해 작동된다. ECC 메모리는 컴퓨터 시스템이 작동하는 중 일부 비트에 에러가 발생해도 이를 하드웨어를 이용해 실시간으로 검출하고 수정함으로써 이 문제를 해결한다. 당연히 메모리에 데이터를 담지 않는 추가적인 공간이 있고 특수한 컨트롤러 역시 필요하기 때문에 수요 자체도 적고, 최종적으로 가격은 비쌀 수밖에 없다. 그럼에도 불구하고 메모리 에러로 인한 피해가 큰 전문가 작업에서는 여전히 ECC 메모리가 요구된다.

사진 : AMD 라데온 프로 페이지

라데온 프로 베가 역시 일반 소비자들이 사용하는 그래픽 유닛에 주어진 임무와는 다른 임무를 맡고 있다. 일반 소비자들 중 대부분은 그래픽 유닛의 성능에 크게 신경을 쓰지 않는다. 대부분의 CPU 내장 그래픽 유닛으로도 간단한 사무나 GUI 등을 처리하기에는 충분한 정도의 성능을 내기 때문이다. 만약 일반 소비자들 중에 강력한 그래픽 성능을 요구하는 사용자층이 있다면, 이들은 십중팔구 게이머일 것이다. 최신 3d 게임들은 강력한 그래픽 연산 성능을 요구하며, 게이머들은 이런 게임을 더 높은 품질로 쾌적하게 즐기기 위해 강력한 그래픽 카드를 구매한다. 하지만 아이맥 프로의 그래픽 유닛은 이런 게이머들을 위한 그래픽 유닛이 아니라 GPGPU를 훌륭하게 수행할 수 있는 칩으로써의 가치가 더 크다.

실제로 최근 몇 세대 동안 AMD의 그래픽 유닛은 같은 세대의 NVIDIA 지포스 그래픽 유닛에 비해 상대적으로 그래픽 성능보다는 계산 성능 쪽에서 장점을 보여왔다. 암호화폐로 인해 그래픽 유닛이 품귀현상을 보일때 라데온 그래픽카드의 품귀가 심했던 것 역시 같은 맥락에서 이해할 수 있다. 이런 그래픽 유닛의 특성에 더해, 애플의 새 그래픽 API인 Metal이 상대적으로 AMD 그래픽 유닛에 최적화되어 있기 때문에 아이맥 프로 역시 AMD의 그래픽 유닛을 채택했다. 아이맥 프로가 채택한 그래픽 유닛은 라데온 프로 베가 시리즈로, 기본형에는 56개의 CU(Compute Unit)을 가진 라데온 프로 베가 56이 들어가고 이는 라데온 프로 베가 64로 업그레이드 될 수 있다. 베가 56과 64는 각각 8GB, 16GB의 HBM2 메모리를 탑재하여 넓은 대역폭을 제공한다. 아이맥 프로에 들어가는 라데온 프로 베가는 프로용 그래픽카드가 제공하는 기능들을 제공한다. macOS 상에서는 사실 프로용 그래픽카드가 제공하는 기능들이 별도로 분리되어있지 않지만, 부트캠프를 통해 윈도우즈를 설치할 경우 라데온 프로를 위한 드라이버가 설치된다.

다만 AMD의 그래픽 유닛들은 범용 연산성능이 좋은 것과 별개로, 직접 GPGPU를 사용하는 프로그램을 개발하는 것은 쉽지 않다. 이는 현재 GPGPU를 사용하는 많은 분야의 커뮤니티에서 널리 사용되고 있는 API가 CUDA이기 때문이다. 예를 들어 최근 많은 분야에서 큰 진전을 보여주고 있는 딥 러닝 같은 경우에는, 많은 행렬곱 연산들이 수행되고, 이런 부분에서 GPU는 높은 성능을 보여줄 수 있다. 하지만 딥 러닝 연구자 커뮤니티에서 주로 사용되는 도구들은 대부분 CUDA를 기반으로 동작하기 때문에 AMD 그래픽 유닛의 연산 성능을 효율적으로 사용하기 어렵다. 이 문제는 비단 딥 러닝 분야 뿐만 아니라 CUDA를 활발히 활용하고 있는 많은 분야에서 공통적인 문제이기 때문에 만약 본인의 작업이 CUDA를 통한 GPGPU를 활발히 사용한다면 아이맥 프로보다는 이후에 출시될 ‘모듈형 맥 프로’나 엔비디아 그래픽 카드를 탑재할 수 있는 다른 워크스테이션을 살펴보는 편이 낫다. 물론 썬더볼트 3를 이용해 외장 그래픽 카드를 탑재하는 방식으로 이런 업무에서도 아이맥 프로를 이용할 수는 있겠지만, 여기에 또 추가 비용이 들어간다는 것을 명심해야 한다.

사진 : UnderKG 촬영

이처럼 아이맥 프로의 하드웨어들은 워크스테이션 작업을 위해 최적화되어 있다. 물론 일반 사용자들에게는 이 하드웨어들이 단지 비싼 물건들일 것이다. 실제로 18코어에 달하는 제온 프로세서를 일반 사용자들이 사용하더라도 대부분의 경우에 성능 향상을 체감하기 어렵고, 게임 등 싱글 코어 성능을 요구하는 작업에서는 오히려 일반 사용자용 하이엔드 프로세서에 비해 떨어지는 성능을 보일 수도 있다. 높은 연산성능을 가진 그래픽 유닛 역시 일반 사용자들에게 매력적인 제품은 아니다. 일반 사용자들은 높은 최대 연산성능보다는 상대적으로 더 많은 수의 래스터라이저가 포함되어 높은 게임 성능을 보여주는 그래픽 카드를 선호할 것이다. ECC 메모리 역시 일반 사용자들이 그 차이를 느끼기 어려운 부품 중 하나다. 메인 메모리의 값이 외부적인 요인에 의해 변경되어버리는 일은 매우 드물게 일어나는 일이고, 일어났다 하더라도 그 피해는 단순히 귀찮은 정도에 그칠 가능성이 높다. 하지만 이런 하드웨어들은 각각의 성능을 필요로하는 작업들에서는 훌륭하게 자신의 역할을 발휘하여 비싼 가격에 걸맞는 이익을 가져다줄 수 있다.

아이맥 프로의 두 번째 두뇌 : T2 칩과 친구들

사진 : iFixit

일반적으로 컴퓨터에는 메인 프로세서 외에도 많은 칩셋들이 포함되게 된다. 아이맥 프로에는 T2 칩이라는 특기할 만한 칩셋이 포함되어 있다. T2 칩은 일반적으로 컴퓨터에 포함되는 칩들에 비해 더 크고, 여러 가지 기능을 수행한다. T2 칩은 맥북 프로에 포함되었던 T1 칩의 후속으로도 볼 수 있는데, T1 칩은 그 자체로 ARM 프로세서로, 맥북 프로에서 터치바를 총괄하는 프로세서일 뿐 아니라 Touch ID를 위한 보안 공간을 제공하고, 해킹의 위험성이 있는 FaceTime 카메라의 영상에 대한 제어권과 암호화를 담당하여 터치바를 포함한 맥북프로에서 핵심적인 기능을 수행했다. 아이맥 프로에서 처음 선보인 T2 칩은 물론 포함되어 있지 않은 Touch ID 등을 위한 기능을 수행하지는 않지만 더 강력해지고 폭넓은 기능을 선보인다.

사진 : iFixit; 아이맥 프로에는 한 쌍의의 낸드 플래시를 장착한 모듈이 탑재되어 있고, 컨트롤러는 T2칩에 포함되어 있다.

T2 칩의 가장 핵심적인 기능은 보안에 관련된 기능이다. 일반적으로 SSD의 컨트롤러는 낸드 플래시 메모리와 함께 패키지로 포함되어 있는 경우가 많다. 하지만 T2 칩은 SSD의 컨트롤러를 포함하고 있다. 즉, 아이맥에 연결되는 낸드 플래시 메모리 패키지는 컨트롤러를 포함하지 않은 낸드 플래시 메모리로, 이 자체만을 다른 컴퓨터에 연결할 방법이 있다고 하더라도 이것만으로 이 안에 있는 내용을 읽어내기는 어렵다. 실제로 이런 독특한 방식 때문에 아이맥 프로는 낸드 플래시 메모리 부분을 분리할 수 있도록 설계되어있음에도 불구하고, 사용자가 임의로 용량을 증설하는 등의 업그레이드가 불가능할 것으로 보인다. T2 칩의 SSD 컨트롤러는 자체로 암호화 프로세서를 포함하여 낸드 플레시에 저장되는 내용을 하드웨어적으로 암호화시키고, 운영체제가 해당 내용을 요구하면 이를 복호화시켜 전달하는 동작을 실시간으로 수행한다. 이런 동작은 사용자가 인지하지 못할 정도로 빠르게 일어나는데, 아이맥 프로의 SSD의 순차 읽기 쓰기 성능은 각각 2.8GBs, 3.3GBs로 T2칩에 의한 암, 복호화가 매우 빠르게 일어난다는 것을 확인할 수 있다.

거기에 일반적으로 쓰기 속도보다 읽기 속도가 빠른 낸드 플래시 저장장치의 특성과는 달리 아이맥 프로의 SSD 성능은 순차 읽기 속도보다 순차 쓰기 속도가 더 빠르다는 점에서 아이맥 프로의 SSD 컨트롤러인 T2 칩에 꽤 큰 용량의 버퍼 등이 동작하고 있을 것이라 추측해볼 수 있다. 또, T2 칩에 의한 암호화, 복호화는 운영체제가 수행하는 암호화와는 별개로 동작하는 것이기 때문에 macOS가 제공하는 여러 단계의 암호화 기능을 이용하면 이중, 삼중의 암호화를 큰 성능 저하 없이 사용할 수 있다. 게다가 이런 하드웨어 암호화가 T2 칩에 의해 이뤄짐으로써 아이맥 프로의 메인 프로세서가 암호화, 복호화에 연산 성능을 할당할 필요가 줄어든다는 점 역시 T2 칩이 제공할 수 있는 강점이다. 또 T2 칩은 보안 부팅 역시 지원하는데, 이는 보안 단계에서 악성 코드를 실행시켜 원치않는 내용을 메모리로 올리는 것을 원천적으로 차단하게 된다.

그 외에도 T2 칩에는 여러 시스템 관리 컨트롤러, 이미지 처리 프로세서, 오디오 컨트롤러들이 포함되어 있다. T2 칩은 T1 칩과 마찬가지로 아이맥 프로의 FaceTime 카메라를 통제하여 macOS 위에서 동작하는(메인 프로세서에서 동작하는) 악성코드가 접근하더라도 FaceTime 카메라의 통제권을 탈취하기 어렵게 만들었으며, FaceTime 카메라에서 오는 영상 정보를 처리하고 여기에 여러 처리를 통해 좀 더 고품질의 영상을 얻을 수 있도록 한다.

사진 : 애플

이처럼 애플은 아이폰, 아이패드를 설계하면서 얻은 하드웨어 칩 설계 경험을 맥 컴퓨터로 옮겨오고 있다. 맥이 인텔 아키텍처로 전환한 뒤, 맥이 일반 PC들과 차별화되는 점은 macOS와 애플이 만들어내는 하드웨어의 완성도 정도였던 것도 사실이다. 여기에 더해 T1, T2칩은 애플이 맥을 일반 PC와 차별화시키는 새로운 방법 중 하나이다. T1, T2 칩은 보안 공간을 마련하여 Touch ID와 미래에 맥에 통합될지 모르는 Face ID와 같은 기능들을 지원할 수 있으며, 여러 컨트롤러들을 통합하여 마더보드 설계에 좀 더 높은 자유도를 부여할 수 있고, 무엇보다 자체적인 연산성능을 이용해 메인 프로세서의 부담을 덜어주면서도 사용자들에게 더 많은 이익을 제공할 수 있게 되었다. ARM 프로세서를 탑재한 맥에 대한 루머가 꾸준히 나오고 있지만, 어떻게 보면 애플은 이미 자신들의 칩 설계 능력을 맥에 투입하고 있는 셈이다. 아이맥 프로 역시 T2 칩을 이용해 프로 사용자들에게 더 높은 보안 수준을 성능 저하 없이 제공하는 방식으로 충분히 그 가치를 증명하고 있다.

디스플레이

사진 : 애플

아이맥 프로가 기존의 맥 프로를 포함한 일반적인 워크스테이션과 가장 큰 차이를 보이는 점을 꼽으라면 디스플레이와 일체형인 디자인을 가졌다는 점이다. 아이맥 프로의 디스플레이는 최신 5K 아이맥의 레티나 디스플레이와 같은 디스플레이로 여러 면에서 최고 수준의 디스플레이임이 입증되어 있다. 기본적인 해상도가 5120*2880으로 매우 높으며, 덕분에 218ppi의 픽셀 밀도를 달성했고, 이는 일반적으로 27인치 모니터를 사용하는 정도의 시청 거리에서 개별 픽셀을 구분할 수 없을 정도로 높은 밀도이다. 거기에 4K를 넘는 5K의 해상도는 4K 고해상도 영상이나 고해상도 사진을 편집할 때 충분한 이점으로 작용하며, 고해상도 모바일 기기(아이패드 등)를 대상으로 하는 앱을 개발하는 경우에도 큰 이점이 된다.

아이맥 프로의 디스플레이는 단순히 해상도만을 높인 것이 아니라 디스플레이가 갖춰야 될 여러 덕목들을 두루 갖추고 있다. 먼저 아이맥 프로의 디스플레이는 가장 흔히 사용되는 sRGB 색영역보다 더 넓은 P3 색영역을 지원한다(P3 색영역에 대한 좀 더 자세한 정보는 링크에서). 아이맥 프로의 P3 색영역 지원은 단순히 광색역 컨텐츠를 소모하는 데 필요한 것이 아니라, P3 색영역을 지원하는 컨텐츠들을 생산할 수 있게 해 준다는 의미가 더 크다. 광색역 컨텐츠를 생산하기 위해서는 당연히 광색역을 정확하게 볼 수 있는 디스플레이가 필요하고, 아이맥 프로는 이런 조건을 완벽하게 만족시킨다. 또, 아이맥 프로의 디스플레이는 공간적, 시간적 디더링을 이용한 10비트 컬러 채널을 지원해 최대 10억가지의 색상 조합을 표현할 수 있어 밴딩 현상 없는 화면을 보여준다. 아이맥 프로의 디스플레이에 대한 좀 더 자세한 내용은 아이맥 5K 레티나 디스플레이 리뷰의 ‘디스플레이 부분’으로 갈음한다. 지금부터 아래의 내용은 해당 리뷰의 디스플레이 부분의 내용이다. 해당 리뷰 전문은 링크에서 확인할 수 있다.

촬영 : 언더케이지

아이맥의 외장 디자인을 살펴보고 난 뒤, 전원을 연결하면 아이맥의 디스플레이가 눈앞에 펼쳐진다. 27인치 아이맥의 디스플레이는 무려 5120 * 2880이라는 엄청난 해상도를 가지고 있다. 이를 픽셀 숫자로 환산하면 1474만개로, 가장 널리 사용되는 1080p 해상도의 모니터에 비해 7배가 넘는 픽셀 숫자에 해당한다. 이렇게 많은 화소가 27인치의 공간에 집적되면 화소의 밀도가 크게 높아지게 된다. 화소는 디스플레이가 내용을 나타내는 기본단위이기 때문에 그 밀도가 높아진다는 것은 디스플레이가 더 세밀한 내용들을 표시해낼 수 있다는 것을 뜻한다.

뉴 아이패드 출시 당시 레티나 디스플레이와 일반 디스플레이 비교. 사진 : 아난드텍

사실 이런 화소 밀도의 고도화는 개인용 컴퓨터가 아니라 모바일 컴퓨터 시장에서부터 시작되었다. 애플은 아이폰 4를 발표하면서 아이폰 3gs에 비해 정확히 네 배 늘어난 화소를 같은 공간에 집적한 ‘레티나 디스플레이’를 소개했고, 이 개념은 스마트폰 시장에 널리 퍼지게 된다(밝혀두자면 아이폰 4 이전에도 고밀도 픽셀 디스플레이를 탑재한 모바일 기기는 존재했다. 다만 시장 전체에 이 개념이 퍼진 기점이 애플의 아이폰 4 발표였음은 부인할 수 없다). 하지만 이 개념이 개인용 컴퓨터로 들어오기까지는 상당한 시간이 걸렸는데, 첫 번째 이유는 개인용 컴퓨터 운영체제가 해상도 스케일링에 능숙하지 못했기 때문이다.

기존에 해상도가 늘어난다는 개념은 그만큼 더 넓은 화면을 사용할 수 있다는 의미와 같았다. 일반적으로 모니터를 만들 때, 화소의 밀도는 크게 증가하지 않은 상태에서, 화면 크기가 증가하면 이에 비례해 해상도가 늘어나는 것이 일반적이었고, 따라서 이런 접근 방식은 큰 문제를 일으키지 않았다. 하지만 이런 방법은 화소 밀도가 크게 증가할 때 문제가 된다. 화소 밀도가 증가함으로써 해상도가 증가했을 때, 운영체제가 그만큼 더 넓은 화면을 표시할 경우 늘어난 화소 밀도만큼 화면에 표시되는 객체의 크기가 작아지기 때문이다. 이런 문제를 해결하기 위해서는 화면의 해상도와 표시되는 객체의 크기를 분리해서 운용할 수 있어야 하는데 전통적인 컴퓨터 운영체제는 이런 상황에 대비가 부족했다.

두 번째 이유는 컴퓨팅 성능에 대한 문제이다. 화면을 표시하는 화소 수가 늘어난다는 것은 하드웨어가 그만큼 더 많은 연산을 수행해야 화면의 내용을 그려낼 수 있다는 것을 의미한다. 모바일 기기의 경우 화소밀도를 높이더라도 그 해상도가 감당할 수 없을 정도로 늘어나지는 않았지만, 데스크탑 컴퓨터의 경우 모바일과 같이 화소 밀도를 높일 경우 절대적인 화소 수 자체가 너무 많아지게 된다. 이 경우 연산을 수행하는 그래픽 유닛의 성능 뿐 아니라 데이터를 전송하는 대역폭, 화면의 화소들을 제어하는 타이밍 컨트롤러 등에서도 문제가 발생한다. 즉, 이런 소프트웨어, 하드웨어적인 문제는 개인용 컴퓨터의 화소밀도가 높아지지 못하도록 하는 장벽이 되었다.

사진 : 애플

하지만 애플은 2012년 레티나 디스플레이를 탑재한 맥북프로를 출시함으로써 두 개의 장벽 중 소프트웨어 문제를 해결했다는 것을 과시했다. macOS(당시 OS X)은 고해상도 화면을 깔끔하게 그려내면서도 개별 객체의 크기를 유지했다. 화면을 더 넓게 사용하고 싶은 사용자에게는 그 해상도의 두 배를 렌더링해 다운스케일하는 방식으로 여전히 매우 또렷한 화면을 보여주었다. 또, 한 프로그램 내에서라도 프로그래머가 원하는 부분은 픽셀과 포인트의 매칭 비율을 바꿀 수 있게 해 주는 등 고해상도 디스플레이에 대한 거의 완벽한 지원을 보여주었다(링크).

다만 하드웨어의 문제까지 해결했다고 말하기 어려운 것은 레티나 디스플레이를 탑재한 맥북프로의 해상도는 2880 * 1800으로 모바일 제품에서는 높은 해상도이긴 하지만 하드웨어가 감당할 수 없는 정도 수준은 아니었다는 것을 유념할 필요가 있다. 물론 당시에도 약간의 하드웨어적인 수정은 있었지만, 이것이 근본적인 수준은 아니었다. 그리고 2년 뒤 애플은 5K 레티나 디스플레이를 탑재한 아이맥을 발표함으로써 하드웨어적인 장벽 역시 뛰어넘는 데 성공했다. 당시 애플은 직접 설계한 디스플레이 타이밍 컨트롤러를 내장한 디스플레이에다가, 디스플레이를 두 개로 나누어 내부적으로 연결하는 기법 등으로 5K 해상도를 운용했다.

풍경을 찍은 것이 아니다. 디스플레이에 띄워진 사진을 찍은 것이다.

이렇게 구현된 5K 디스플레이는 높은 화소 밀도를 가졌지만 macOS는 여전히 2560 * 1440해상도에서와 같은 크기로 객체들을 그려낸다. 물론 그러면서 이들을 훨씬 더 선명하게 그려냄은 물론이다. 사용자는 이전에 컴퓨터를 사용하던 경험을 해치지 않고 고밀도 화소가 주는 이득만을 온전히 누릴 수 있게 되었다. 이런 고밀도 화소가 어떤 경험을 가져다주는지는 최신 스마트폰을 사용하는 사용자라면 알 수 있을 것이다. 화면에 표시되는 모든 요소들이 더 선명하고 또렷하게 그려지게 되어 컨텐츠 가독성이 올라가고 그림이나 사진을 볼 때도 좀 더 세밀한 부분까지 잘 묘사되는 것을 볼 수 있다. 특히 고해상도 영상 등을 볼 때 이런 고해상도 디스플레이의 진가를 잘 느낄 수 있다.

P3 색영역 사진. Wikipedia

이번에 업데이트된 아이맥은 단순히 5K 해상도를 구현한 것에 그치지 않고, 개별적인 캘리브레이션을 통해 상당한 수준의 색 정확도를 달성했다. 또, 지난 세대 아이맥에서부터 적용된 P3 색영역을 지원하기 때문에 흔히 사용되는 sRGB 모니터에 비해 더 넓은 색상을 보여준다. 더 넓은 색영역의 소스 파일을 이를 적절히 표시할 수 있는 디스플레이에서 보는 것과 그렇지 않은 디스플레이에서 볼 때 이 차이는 분명히 느낄 수 있는 정도이다. P3 색영역을 지원하는 디스플레이는 눈부실정도의 붉은색과 짙은 녹색을 표현하는데 특히 뛰어나다. 한 가지 아쉬운 점은 아직까지는 P3 색영역을 지원하는 콘텐츠가 그리 많지 않다는 점인데, 이는 시간이 해결해 줄 문제이다.

아래쪽의 그라디언트(8비트 그라디언트)에는 세로줄이 있지만 위쪽(10비트 그라디언트)에는 없는 것을 볼 수 있다.(카메라 자체에 의해 발생하는 모아레무늬는 무시하자)

마지막으로 이번 아이맥은 디더링 기법을 통해 각 색당 10비트의 색심도를 지원한다. 한 비트는 0과 1 둘 중 하나의 값을 가지므로, 10개의 비트를 통해 나타낼 수 있는 가지수는 2의 10 거듭제곱으로 1024가지가 된다. 디스플레이의 화소는 빨간색, 초록색, 파란색의 부분화소의 색조합을 통해 원하는 색을 만들어내는데, 각 부분화소가 1024단계의 색을 나타낼 수 있기 때문에 세 개의 부분화소를 조합할 경우 1024의 세제곱, 즉 10억개가 넘는 색상을 나타낼 수 있다. 10비트 색심도를 지원할 경우 동적 영역(다이나믹 레인지)가 넓은 사진 등을 볼 때 그라데이션 부분에서 나타나는 불규칙적인 색 조합이 자연스러운 그라데이션으로 표현된다. 다만 아이맥의 디스플레이 패널 자체가 네이티브로 10비트를 지원하는 것은 아니다. 그렇다면 어떻게 이런 표현이 가능한 것일까?

빛의 삼원색 가산혼합, 사진 : wikipedia

먼저 어릴 때 과학 교과서에서 무지개색을 입힌 팽이를 빠르게 돌리면 우리 눈에 흰색으로 보인다는 이야기를 기억하고 있다면 그 장면을 떠올려보자. 사실은 무지개색이 모두 필요한 것도 아니고, 빛의 삼원색인 빨간색, 초록색, 파란색만을 입힌 뒤 돌려도 같은 효과를 얻을 수 있다. 이처럼 인간의 눈은 어느 정도 이상 빠르게 빛이 변하면 각각의 빛의 색을 인지하는 것이 아니라 여러 색의 혼합을 인지하게 된다.

이런 원리를 이용한 기법이 바로 시간적 디더링 기법이다. 10비트 색심도를 나타내려면 8비트 색심도에서는 한 가지 색깔로 표현되는 색을 네 가지 색으로 세분화해서 나타내야 하는데, 이를 위해서 화소의 색을 빠르게 교체하는 방식을 사용한다. 예를 들어 9와 3/4만큼의 빨간 색을 표시하기 위해서는 9에 해당하는 빨간색을 1/4시간동안 표시하고, 10에 해당하는 빨간 색을 3/4시간동안 표시하는 것을 빠르게 반복하면 될 것이다. 위 예시에서는 이를 시각적으로 보여주기 위해 4비트를 표시할 수 있는 모니터의 픽셀과 2비트를 표현할 수 있는 모니터에서 어떤 방식을 사용해서 디더링을 구현하는지를 설명한다. 실제로 이런 기법을 잘 사용한 경우 사람의 눈에는 정말 이 각각의 색상들이 서로 다르게 보일 것이고, 네이티브로 10비트를 지원하는 패널과도 구분이 어렵다. 물론 10비트 이상의 색심도를 지원하는 소스파일이 있다면 10비트를 네이티브로 지원하는 패널은 이와 같은 방식으로 12비트를 디더링할 수 있기에 의미가 없는 것은 아니다.

macOS는 앨 캐피탄 이후로 아이맥, 맥 프로, 최신 맥북 프로 등의 제품에 10비트 프레임 버퍼를 지원하고 있으며, 위에서 설명한 시간적 디더링 기법 외에도 주변 픽셀의 색을 조절하여 수행되는 공간적 디더링 역시 지원한다. 윈도우즈 환경에서는 10비트 색심도를 사용하는 것이 매우 까다롭거나 Radeon Pro, Quadro 등의 전문가용 그래픽카드를 요구하는 것과는 달리 맥 환경에서 이런 디더링을 통한 10비트 색심도를 운영체제 전반에 걸쳐 지원한다는 것은 해당 기능이 필요한 사용자에게는 역시 큰 이득이 될 수 있다. 이런 관점에서 아이맥에 탑재된 라데온 프로를 그래픽 유닛을 전문가용 그래픽카드로 본다면 아이맥의 가성비는 더 올라가게 될 것이다.

사진 : 애플

이처럼 아이맥의 킬링 파트는 디스플레이이며, 아이맥의 가치 중 가장 큰 부분은 이 디스플레이에서 나온다. 전문가가 아니라면 P3 색영역의 지원이나 10비트 색심도의 지원 등은 와닿지 않는 부분일 수 있겠지만, 5K 해상도가 주는 압도적인 경험과 높은 수준의 디스플레이 등은 일반인도 충분히 체감할 수 있으며, 이런 디스플레이를 한번 써 보면 눈이 높아져 있는 것을 느낄 수 있을 것이다.

이처럼 아이맥 프로는 별도로 판매되는 전문가용 디스플레이에 견줘서도 손색없는 수준의 강력한 디스플레이를 탑재하고 있다. 실제로 이런 디스플레이는 일반 사용자들에게보다는 컨텐츠 생산자에게 더 큰 가치를 발휘하며, 아이맥 프로에 이런 디스플레이가 탑재되는 것은 이런 컨텐츠 생산자들에게 있어서는 큰 축복이 될 것이다. 하지만 아이맥 프로가 노리는 워크스테이션 시장의 사용자들 중에는 이런 고성능의 디스플레이가 필요하지 않은 사용자 역시 존재한다. 물론 고품질의 디스플레이는 이런 사용자들에게도 일반 소비자에게 고품질의 디스플레이가 가져다주는 정도의 이익은 가져다 줄 수 있겠지만 그 이상의 시너지는 기대하기 어려울 것이다. 또한, 일체형 디자인은 디스플레이나 컴퓨터 부분을 따로 교체하는 것을 불가능하게 하는 것 역시 아이맥 프로의 단점으로 꼽을 수 있다.

확장성

아이맥 프로는 워크스테이션임에도 불구하고 전통적인 개념의 확장성은 없다고 봐도 무방하다. 사용자는 스스로는 가장 간단한 업그레이드인 보조 저장장치(HDD 혹은 SSD) 추가나 메인 메모리 추가조차 할 수 없다. 다만 메인 메모리의 경우 공인된 애플 서비스센터에서 일정 비용을 지불하면 추가할 수 있다. 당연히 CPU나 그래픽 유닛과 같은 핵심 컴퓨팅 부품들을 바꿀 수 없음은 당연하다. 사실 이는 맥 프로 역시 마찬가지였는데, 맥 프로만을 위해 설계된 독특한 모양의 그래픽 유닛은 원천적으로 교체가 불가능했으며, CPU의 경우 교체는 가능하지만 애플의 보증 범위는 아니다. 워크스테이션을 구매하는 주 이유 중 하나가 유지보수를 간편하게 하기 위해서인데 프로 사용자가 맥 프로나 아이맥 프로를 구매하고서 보증 범위를 넘어가는 업그레이드를 실시할 이유는 없다. 이런 전통적인 개념의 확장성에서 아이맥 프로는 메인 메모리는 쉽게 교체할 수 있었던 아이맥 프로 5K 레티나 디스플레이나 이전 연탄통 맥 프로에 비해서도 더 떨어진다. 디스플레이 부분에서 언급한 디스플레이와 컴퓨터가 일체형이 되었다는 것은 어떤 사용자들에게는 확장성이 더 제한당했다고 느끼게 될 여지가 충분하다.

사진 : 애플

하지만 외부 장치를 연결하는 확장성을 기준으로 살펴보면 아이맥 프로는 맥 프로와 함께 현존하는 맥 컴퓨터 중에서 가장 강력한 확장성을 가지고 있다. 아이맥 프로는 4개의 썬더볼트 3 포트를 갖추고 있다. 썬더볼트 3부터는 기존의 mini-DP 형태의 포트에서 USB-C와 포트를 공유하는 형태로 바뀌었다. 즉, 썬더볼트 3 포트 4개는 공히 USB-C 포트로 전용될 수도 있다. 썬더볼트 3는 최대 40Gb/s의 속도로 데이터를 주고받을 수 있으며, 아이맥 프로의 그래픽 유닛과 썬더볼트 3의 조합은 최대 2대의 5K 디스플레이를 10비트 컬러 채널로 지원한다. 아이맥 프로의 경우 이미 내장 디스플레이를 5K, 10비트 컬러 채널로 지원하고 있기 때문에 이는 아이맥 프로의 컴퓨팅 시스템이 최대 3대의 5K 디스플레이를 10비트 컬러 채널로 지원함을 뜻한다. 이는 기존 맥 프로와 동일한 수준의 성능이며, 최신 아이맥 5K 레티나 디스플레이가 내장 디스플레이를 포함해 최대 2대의 5K 디스플레이를 지원하는 것보다 한 발짝 더 나아간 것이다.

거기에 아이맥 프로에는 10 기가비트 이더넷이 포함되었는데, 10 기가비트 이더넷 역시 인터넷 망이 이 정도의 속도로 제공되지 않는 일반 사용자들에게는 거의 가치가 없지만 내부망을 10 기가비트 이더넷으로 구축하고 이더넷을 통해 확장 스토리지, 컴퓨터간 연결을 수행하는 기업체나 프로덕션, 연구소 등에서는 절대 무시할 수 없는 요소이다. 그 외에도 기존 맥 프로에는 존재하지 않았던 SDXC 슬롯등이 존재한다.

정리하자면 아이맥 프로에는 프로용 장비에 기대되는 전통적인 확장성이 상당히 제한되어 있다. 하지만 동시에 컴퓨터가 제공하는 인터페이스를 통한 외부 확장에는 상당히 강력한 모습을 보인다. 이는 앞으로 애플의 프로용 컴퓨터가 어떤 방향으로 가게 될지를 보여준다. 2013년 발표된 맥 프로의 경우 단일한 모델로 애플의 프로용 데스크톱 시장을 담당했고, 전통적인 개념의 확장성이 낮다는 것은 맥 프로가 큰 성공을 거두지 못한 이유 중 하나였다. 하지만 이런 형태의 컴퓨터를 모두가 싫어했던 것은 아니었다. 작고, 새로운 디자인을 가진 완성형 컴퓨터를 선호하는 프로 사용자는 분명히 존재했고, 애플이 이들을 위해 선보인 제품이 아이맥 프로라고 볼 수 있겠다. 나머지 프로 사용자들을 위해 애플은 모듈형으로 새로 설계한 맥 프로를 준비하고 있으며, 전통적인 개념의 확장성을 중요하게 여기는 사용자들은 아이맥 프로보다는 애플이 미래에 내놓을 맥 프로를 구매하는 것이 좋을 것이다.

결론

사진 : UnderKG

지금까지 아이맥 프로의 제품 사양을 분석하고 따져봤다. 하지만 실제로 아이맥 프로를 구매할 사용자들이 궁금한 것은 이 제품이 실제로 자신이 사용할 분야에서 얼마나 뛰어난 성능을 보여줄 수 있을지이다. 애플은 이런 사용자들에게 가이드가 될 수 있는(혹은 아이맥 프로가 뛰어난 성능을 보이는 시나리오들로 광고를 하려고) 정보를 이미 몇 가지 공개했다. 애플은 홈페이지에서 아이맥 프로가 풀 옵션 아이맥 5K 레티나 디스플레이 모델과, 풀 옵션 2013 맥 프로와 비교했을 때 3D 성능, 개발 프로젝트 빌드, 렌더링, 포토샵, 음악 편집, 영상 편집 등의 여러 프로 작업에서 풀 옵션 아이맥 5K 레티나 디스플레이 모델보다 1.8배에서 최대 12.4배 더 빠른 성능을 보인다고 보고했다. 이런 애플의 성능 테스트는 분명히 잘 설계된 벤치마크이며, 가치 있는 정보이지만 제조사에서 알리는 성능 테스트이기 때문에 자신들에게 그다지 유리하지 않은 내용까지 모두 공개하지는 않았을 것이다. 하지만 이를 감안하더라도 여러 프로 작업에서 코어 개수가 많은 제온 프로세서와 강력한 연산 성능을 가진 라데온 프로 베가가 어떤 이득을 가져다 줄 수 있는지는 대략적으로 살펴볼 수 있다.

아이맥 프로는 2013년 맥 프로 이후 4년만에 업데이트된 애플의 프로용 데스크탑이다. 아이맥 프로는 많은 사람들이 애플의 최상급 프로용 데스크톱에 요구하는 내용들을 충족하기도, 그렇지 못하기도 하다. 아이맥 프로의 종합적인 컴퓨팅 성능은 워크스테이션 시장에서도 상당히 높은 수준이다. 최대 18코어에 라데온 프로 베가 64의 조합은 순수 연산성능으로 따져도 엄청난 수준이며, 여기에 더해 매우 빠르고 큰 용량을 가진 SSD와 이를 지원하는 T2 칩은 다른 워크스테이션과 아이맥 프로를 차별화시키는 점 중 하나다. 거기에 더해 업계 최고 수준의 5K 디스플레이와 훌륭한 수준의 내장 스피커, 하드웨어 만듦새 등은 이런 강력한 컴퓨터를 끝까지 장식해주는 주변기기라 할 수 있다. 분명히 성능적인 면에서 아이맥 프로는 대부분의 프로 사용자들을 만족시킬 수 있을 것이다.

하지만 애플이 제공하는 옵션 외에 다른 선택권을 갖고 싶거나, 이후 자유롭게 컴퓨터 내부 부품을 교체하고자 하는 사용자들에게 아이맥 프로는 최악의 선택이 될 수 있다. 단적인 예로 아이맥 프로에 탑재된 AMD 그래픽 유닛은 CUDA API를 지원하지 않고, 덕분에 CUDA를 통해 작업을 하는 사용자들에게 아이맥 프로의 AMD 그래픽 유닛은 단순히 화면을 그리는 프로세서일 뿐이다. 물론 로컬 컴퓨터보다는 중앙화된 GPU 서버 등을 이용해 계산 집약적인 작업을 수행하는 경우도 많지만 이럴 경우 굳이 아이맥 프로를 선택할 이유는 없다. 다행히 애플은 인터뷰를 통해 모듈형 맥 프로가 현재 개발중임을 밝혔다. 즉, 자신이 위에서 언급한 사용자 유형에 해당한다면(그리고 mac 컴퓨터가 필요하다면), 앞으로 출시될 애플의 맥 프로를 기다리는 것이 현명할 것이다.

어쨌든 한 가지 확실한 점은 아이맥 프로가 제공하는 모든 핵심적인 기능을 사용할 수 있는 프로 사용자들에게 아이맥 프로의 가격은 전혀 비싼 것이 아니라는 점이며, 이들에게 아이맥 프로는 매우 훌륭한 올인원 솔루션으로써의 가치가 있다.

P.S. 이번 리뷰에서는 많은 사람들이 오해하고 있는 워크스테이션의 특징에 집중해 아이맥 프로를 살펴보았다. 하지만 이 리뷰가 끝이 아니다. 닥터몰라에서는 이미 워크스테이션 제온 프로세서의 성능을 측정하기 위한 여러 벤치마크 시나리오를 자체 설계, 테스트를 수행해온 바 있다(링크). 여기에 더해 그래픽 유닛과 통합적인 시스템 벤치마크를 위해 몇 가지 시나리오를 추가로 설계하고 있다. 새로 추가될 벤치마크 시나리오는 크게 대규모 오픈소스 프로젝트의 빌드 시간, 실제 프로덕션 수준의 고해상도(4K UHD 이상) 영상 편집, 연구실에서 실제로 사용되는 계산, 상용 수준의 딥 러닝 모델 학습 등으로 구성된다. 이후 공개될 아이맥 프로 테크니컬 리뷰에서는 아이맥 프로가 이런 작업들에서 어떤 성능을 보여주는지를 측정할 것이다. 또, 아이맥 프로가 이런 작업을 수행하면서 얼마나 효율적인 발열 관리를 보여주는지 역시 흥미롭게 살펴볼 부분이 될 것이다.