M3 Pro 메모리 대역폭 25% 감소, M2 Pro보다 느려졌나?

M3 Pro는 이전 세대보다 숫자가 작아진 사양을 여럿 갖고 있다. 상위 GPU 코어는 19개에서 18개로 줄었고, 통합 메모리 대역폭도 감소했다. 그렇다면 새 칩이 실제 작업에서도 후퇴했을까. 공개 시험은 CPU·GPU의 결과가 사양 감소율대로 움직이지 않는다는 답을 준다.

비교 대상은 2023년 1월에 나온 M2 Pro와 같은 해 11월의 M3 Pro다. 기본 M2·M3나 Max 칩을 섞지 않고, 상위 12코어 CPU 구성을 중심으로 사양과 벤치마크를 연결한다. 최신 세대가 무엇인지와는 별개로, 두 칩의 성능표를 읽는 데 남아 있는 질문이다.

25% 줄어든 것은 메모리 대역폭이다

Apple의 M2 Pro 맥북프로 기술 사양에는 200GB/s, M3 Pro 기술 사양에는 150GB/s가 적혀 있다. 이 수치는 CPU와 GPU가 사용하는 통합 메모리의 초당 데이터 전송 규모를 나타낸다. 앱 실행 시간이나 파일을 복사하는 SSD 속도를 표시한 값은 아니다.

200에서 150으로 줄어든 비율은 50÷200, 즉 25%다. 반대로 M2 Pro의 대역폭이 M3 Pro보다 얼마나 큰지 계산하면 50÷150으로 약 33.3%가 된다. 비교의 출발점이 달라 생기는 차이다. 같은 두 사양을 두고 ‘25% 작다’와 ‘33% 크다’는 표현이 함께 나오는 이유다.

전송량만으로 시간을 계산하는 아주 단순한 상황에서는 이 역비례도 드러난다. 30GB를 각각 200GB/s와 150GB/s로 연속 전송한다고 가정하면 0.15초와 0.20초다. 전송 속도가 25% 낮아졌을 때 걸리는 시간은 약 33.3% 늘어난다. 이는 사양 숫자의 관계를 보여 주는 산술 예시이며 두 Mac에서 측정한 복사 시간이 아니다.

앱은 데이터를 가져오는 동안 계산도 하고, 이미 가져온 자료를 다시 쓰기도 한다. 모든 단계가 메모리 전송만 기다리는 작업이 아니라면 전체 실행 시간이 대역폭에 정확히 반비례하지 않는다. 따라서 ‘대역폭 25% 감소’에서 ‘모든 앱이 25% 느림’으로 넘어가면 계산 대상부터 달라진다. 실제 CPU·GPU 결과를 함께 볼 이유가 여기에 있다.

18·36GB 메모리는 더 큰 작업 공간이다

메모리 용량은 M2 Pro의 16·32GB에서 M3 Pro의 18·36GB로 늘었다. 대역폭은 줄었지만 작업을 유지할 공간은 커진 셈이다. GB는 담을 수 있는 양, GB/s는 초당 전송량이므로 두 숫자가 같은 방향으로 움직일 필요는 없다.

공식 상한끼리 비교하면 36GB는 32GB보다 12.5% 크다. 기본 구성도 16GB에서 18GB로 같은 비율만큼 늘었다. 두 세대 모두 운영체제와 앱, CPU·GPU의 작업 데이터가 이 통합 메모리를 함께 쓴다. M3 Pro에서는 기본 구성부터 이들이 유지할 공간이 2GB 더 많아진다.

사진 원본 여러 장을 열어 둔 채 문서와 브라우저를 오가는 상황을 생각하면 용량의 역할이 드러난다. 원본과 각 앱의 데이터를 계속 유지하는 데에는 메모리 공간이 필요하다. 그중 사진 한 장에 필터를 적용할 때에는 CPU·GPU의 계산과 데이터 전송이 함께 진행된다. 전자는 동시에 유지할 작업의 크기, 후자는 해당 효과를 끝내는 시간에 관한 질문이다. 18·36GB와 150GB/s는 같은 앱 안에서도 서로 다른 부분을 설명한다.

또한 M3 Pro의 11코어와 12코어 구성은 모두 공식 150GB/s다. CPU를 상위 구성으로 바꾸거나 RAM을 18GB에서 36GB로 늘려도 사양표의 대역폭이 200GB/s로 바뀌는 구조는 아니다. 같은 세대의 메모리 부족 여부는 Mac 메모리 압력과 스왑 해설에서 이어 볼 수 있다.

같은 12코어지만 성능 코어는 8개에서 6개로 줄었다

M2 Pro 상위 CPU는 성능 코어 8개와 효율 코어 4개, M3 Pro 상위 CPU는 성능 코어 6개와 효율 코어 6개다. 총합은 같아도 계산을 맡는 코어의 구성이 달라졌다. 신세대 코어의 동작 개선과 코어 수의 변화가 함께 작용하므로 총 코어 수만으로 멀티코어 성능이 정해지지 않는다.

표의 19GPU와 18GPU는 각각 상위 구성이다. M2 Pro에는 10CPU·16GPU, M3 Pro에는 11CPU·14GPU 구성도 있다. 사양 제목에 ‘Pro’만 남기고 비교하면 다른 CPU·GPU를 같은 대상으로 읽게 된다. 전체 세대의 조합은 맥북프로 컷칩·풀칩 비교표와 연결된다.

싱글코어 시험은 주로 한 코어가 일을 끝내는 능력을, 멀티코어 시험은 여러 코어를 함께 쓸 때의 처리량을 보여 준다. M3 Pro의 성능 코어는 두 개 줄고 효율 코어는 두 개 늘었다. 따라서 신세대 코어 한 개의 개선과 12개 코어를 함께 쓴 결과를 나란히 보면, 이 구성 변화가 반영된 칩 전체의 성격이 드러난다.

R23와 GPU 시험에서는 일괄적인 성능 하락이 없었다

Notebookcheck의 M3 Pro 직접 리뷰에서 상위 12코어 두 구성의 결과는 다음과 같다. Cinebench R23는 CPU 렌더링, 3DMark Wild Life Extreme Unlimited는 GPU 성능 시험이다. M2 Pro 시험기는 14인치·12CPU·19GPU·16GB·1TB, M3 Pro는 16인치·12CPU·18GPU·18GB·512GB다.

R23 싱글코어는 329점, 멀티코어는 304점 늘었다. 비율로는 각각 약 20.0%와 2.1%다. 한 코어의 렌더링 처리 능력은 뚜렷하게 높아졌지만, 여러 코어를 함께 쓴 처리량은 두 제품이 가까웠다. 같은 12코어라는 표기 아래에서 성능·효율 코어 구성이 달라졌다는 앞의 사양과 함께 읽을 결과다.

GPU 시험의 상승폭은 약 11.9%로 두 CPU 결과 사이에 놓였다. 이 세 시험의 공통점은 메모리 대역폭이 작은 M3 Pro 쪽 점수가 모두 높았다는 것이다. 본체 크기·RAM·SSD가 다른 완제품의 비교 결과이며, 칩 안의 대역폭만 바꿔 측정한 값은 아니다.

점수와 소요 시간의 차이는 작은 폭에서도 생긴다. R23 멀티코어 점수 비율대로 같은 계산량을 처리한다고 가정하면, M3 쪽 시간은 14,802÷15,106으로 M2의 약 98.0%다. 가령 100초였던 계산은 약 98초에 해당한다. 점수 비율을 시간으로 환산한 예시이며 영상 내보내기의 실측 시간은 아니다.

새 GPU는 필요한 메모리를 실시간으로 배정한다

M3 Pro의 GPU는 코어 수만 바뀐 것이 아니다. Apple의 M3 계열 발표는 Dynamic Caching을 작업에 필요한 로컬 메모리를 하드웨어가 실시간으로 할당하는 기능으로 설명한다. 필요한 양을 작업별로 배정해 GPU 활용률을 높이려는 변화다.

작업에 필요한 메모리를 배정하는 방식이 바뀌고, 초당 전송량은 공식 사양인 150GB/s로 유지된다. M2 Pro의 GPU 코어 19개와 M3 Pro의 18개는 개수뿐 아니라 메모리를 쓰는 동작도 다른 셈이다. Wild Life 점수는 이 새 GPU 전체가 해당 장면을 처리한 결과다.

하드웨어 레이 트레이싱과 메시 셰이딩도 추가됐다. 레이 트레이싱은 빛의 경로를 따라 반사·그림자를 계산하는 방식이고, 메시 셰이딩은 화면에 그릴 도형을 처리하는 기능이다. 앱이 이 기능을 활용하면 GPU는 해당 계산을 지원하는 새 실행 경로를 쓴다. 코어 수 비교에 더해 렌더러와 게임이 어떤 기능을 사용하는지도 중요해진 이유다.

영상 쪽에는 AV1 하드웨어 디코딩이 더해졌다. 디코딩은 압축 영상을 풀어 읽는 단계다. H.264·HEVC·ProRes·ProRes RAW 가속은 두 세대의 공식 사양에 공통으로 있고, M3 Pro는 여기에 AV1 읽기를 추가한다. CPU 렌더링, GPU 그래픽, 압축 영상 해독은 담당하는 장치와 실행 경로가 서로 다르다.

완료 시간이 비슷해도 칩 전력은 달라진다

Ars Technica가 직접 실시한 CPU 기반 Handbrake 인코딩에서 M3 Pro는 M2 Pro보다 조금 빨랐고, 평균 전력은 36W에서 30W로 내려갔다. Apple의 powermetrics로 읽은 칩 전력이며 콘센트에서 잰 노트북 전체 소비전력은 아니다.

평균 칩 전력은 6W, 약 16.7% 줄었다. 이 CPU 인코딩에서는 완료 속도가 크게 벌어지기보다 비슷한 처리량을 더 낮은 칩 전력으로 내는 변화가 나타났다. 배터리는 칩과 함께 화면·저장장치·다른 부품에도 전력을 공급하므로, 이 수치는 노트북 전체의 사용 시간과 구별되는 칩 단위의 개선이다.

11코어 M3 Pro와 비교하면 결과의 질문도 달라진다

Macworld의 14인치 M3 Pro 리뷰는 11CPU·14GPU·18GB·512GB 제품을 시험했다. 그 글의 Geekbench 비교에서는 12코어 M2 Pro가 11코어 M3 Pro보다 앞섰다. 앞에서 본 상위 12코어끼리의 비교와 대상부터 다르다.

같은 ‘M3 Pro 대 M2 Pro’ 제목을 단 두 리뷰가 다른 결과를 내놓아도 곧바로 모순은 아니다. 한쪽은 12코어끼리, 다른 쪽은 11코어와 12코어를 비교할 수 있다. 여기에 RAM·SSD·본체 크기·앱 버전이 달라지면 결과가 답하는 질문도 좁혀진다. 자신이 보고 있는 점수가 어느 조합에서 나왔는지 알면 제목만으로 생긴 혼란이 풀린다.

상위 12코어 구성에서 M3 Pro는 대역폭을 줄이고 메모리 용량을 늘렸으며, R23 싱글코어와 Wild Life GPU 점수는 높이고 멀티코어는 비슷한 수준을 보였다. CPU 인코딩의 칩 전력도 낮아졌다. 150GB/s는 이 변화들 가운데 데이터 전송 사양을 가리키는 숫자다.