SSD를 알아봅시다!
①번 기사 ▶ SSD도 다 같은 SSD가 아니다!
②번 기사 ▶ SSD NVMe와 SATA의 차이는?
SSD 특집 3부 마지막으로 오늘은 사용 중 갑자기 딱! 생겨나는 궁금증에 대해 알아보겠다. 오늘의 궁금증은 총 3가지로, 많은 이들이 들어 본 적은 있으나 단지 소문으로만 전해지는 것들이다. 그 궁금증 중 두 가지는 HDD에서 해당됐던 것들이며 한 가지는 일종의 팁이라 할 수 있는 것으로 아래와 같다.
궁금증 ①. 남은 저장 공간이 줄어들수록 속도가 느려진다는데 정말 그럴까?
궁금증 ②. 윈도가 설치된 SSD는 서브 SSD보다 속도가 느리다는데?
궁금증 ③. M.2 슬롯이 없는 메인보드는 NVMe 방식의 SSD를 사용할 수 없을까?
정말 그럴까? 오늘 한 번 제대로 알고 넘어가 보자!
테스트 환경
CPU: AMD R1700@dafault
RAM: 삼성전자 DDR4 4GB PC4-19200 * 4EA
Mainboard: Biostar B350-GT5
VGA: SAPPHIRE 라데온 RX 570 PULSE OC D5 4GB Dual-X
저장장치: (1) WD Blue 3D SSD (250GB)
(2) WD Blue 3D M.2 2280 (250GB)
(3) WD Black 3D M.2 2280 (250GB)
(4) WD 1TB Blue WD10EZEX (SATA3 / 7200RPM / 64MB)
OS: Windows 10 64Bit
테스트 방법
궁금증①
남은 저장 공간에 따라 성능이 떨어지는 지에 대해서는 250GB 용량의 S-ATA방식과 NVMe 방식 M.2 SSD에 각각 50%, 90%, 95%의 잔여 공간을 남겨두고 6가지 방식으로 테스트를 진행했다.
궁금증②
M.2 250GB SSD에는 윈도 10을 설치하고 서브 드라이브로 사용한 2.5인치 SATA3 250GB SSD는 윈도를 설치하지 않은 상태에서 테스트를 진행했다. (이 테스트는 같은 S-ATA3 인터페이스를 사용하면 M.2 폼팩터와 2.5” 폼팩터의 성능 차이가 없다는 가정하에 진행됐다.)
궁금증③
NVMe 방식 M.2 SSD를 변환카드를 사용해 PCIe Gen 3.0 슬롯에 연결했을 때와 M.2 슬롯에 직접 연결했을 때의 성능 차이가 있는지를 알아봤다.
그럼 지금부터 세 가지 궁금증을 직접 테스트해 본 결과를 공개한다.
[궁금증①] 남은 저장 공간이 줄어들수록 속도가 느려진다는데 정말 그럴까?
▲ SSD에 50%, 90%, 95%까지 데이터를 채운 뒤 진행했다
HDD는 저장공간이 줄어들수록 성능도 낮아진다. 그 이유는 플래터의 가장자리부터 데이터를 읽고 쓰기 때문인데, 플래터가 원형으로 되어 있으며 7,200RPM으로 회전할 때 가장자리의 이동 거리가 더 길기 때문이다. 쉽게 생각하면 놀이동산의 바이킹에서 제일 끝자리가 제일 재미있다고 하는 이유가 같다.
하지만 SSD는 다르다. 메모리상의 주소로 직접 접근하기 때문에 이론상으로는 어느 셀에 있더라도 접근 속도는 같아야 하기 때문이다. 그럼 여섯 가지 프로그램을 이용한 테스트 결과는 어떠할까?
먼저 CrystalDiskMark와 Atto DiskBench 테스트 결과부터 보겠다. 테스트 결과부터 보면 궁금증①의 답은 “아니오”다.
SSD의 잔여 저장공간이 각각 50%, 90%, 95%가 남더라도 읽기와 쓰기 성능은 계속 같은 수준으로 유지되는 것을 볼 수 있다. 이는 인터페이스가 다르더라도 동일하게 적용된다. 테스트 시작 전 이론에 비추어 예상해본 결과와 같게 나타났다.
그렇다면 실제 사용 환경에서는 어떨까?
▲ 숫자가 작을수록 성능이 우수함
5GB 용량의 2,160개 사진 파일과 약 5.4GB 용량의 동영상 파일 5개가 포함된 압축 파일을 7-Zip 프로그램을 사용해 해제하는 시간과 같은 용량의 파일을 USB 3.0 드라이브에서 윈도 바탕화면에 복사하는 시간을 측정했다.
SSD의 파일 쓰기 성능을 알 수 있는 이번 테스트 결과를 보면 인터페이스에 따라 성능 차이는 있으나 잔여 공간에 따른 차이는 거의 없는 것을 볼 수 있다.
▲ 숫자가 작을수록 성능이 우수함
다음은 Adobe Premiere Pro CC를 이용해 약 1GB 크기의 영상에 이펙트를 입히고 MPEG로 인코딩하는 시간을 측정했고 <몬스터헌터 :월드>의 로딩 시간을 측정했다.
Adobe Premiere Pro CC는 지난 SSD 두 번째 기획기사와 유사하게 CPU, 메모리, GPU의 성능에 더 큰 영향을 받는 만큼 인터페이스에 따른 성능 차이는 발생하지 않았다. 그리고 잔여 공간에 따른 성능 차이도 없었다.
<몬스터헌터:월드> 역시 SSD의 남은 공간이 50%이든 90%이든 상관 없이 거의 비슷한 로딩 시간을 보여줬다.
첫 번째 궁금증, SSD의 남은 저장 용량에 따라 성능에 영향을 미치는가에 대해서는 “아니오”라는 결과를 얻을 수 있었다.
해당 데이터에 문제가 없는지 SSD 제조사 WDC 엔지니어에게 문의 했으며, 답변은 아래와 같다.
Q. 디스크 저장량에 따라 속도의 저하가 일어나는것으로 알고있습니다. 데이터 확인 결과 그런 현상은 발생하지 않았는데요?
A.? 저장량에 따른 속도 저하의 경우, 오래 쓰다 보면 SSD 가 dirty condition(읽기, 쓰기 횟수가 많아질 경우) 이 될 경우에 발생합니다.
제품의 FW 가 안정적이고, host usage pattern(사용패턴) 이 제품과 얼마나 매치가 되느냐에 따라서 dirty condition 발생 가능성이 낮아 집니다.
하기 테스트이 경우 dirty condition 이 발생하기 전으로 보이고 성능저하가 없는 것이 당연한 결과입니다.
궁금증 2. 윈도가 설치된 SSD는 서브 SSD보다 속도가 느리다는데 과연?
두 번째 궁금증은, 윈도를 설치한 SSD의 성능은 서브로 사용할 때보다 성능이 떨어지는지 알아봤다. 이 궁금증은 앞서 살펴본 첫 번째 궁금증과도 연관이 있다. 아무래도 윈도가 설치되어 있다 보니 저장 공간이 그만큼 줄어들기 때문이다. 그리고 윈도가 설치된 저장장치는 시스템 파일 액세스가 동시에 이뤄질 수 있기 때문에 성능이 떨어질 수 있다.
그럼 테스트 결과는?
CrystalDiskMark와 ATTO DiskBench로 테스트한 결과 두 프로그램의 결과가 다르게 나타났다. CDM에서는 윈도가 설치된 SSD의 성능은 하락한 반면 ATTO에서는 큰 차이가 없는 것으로 나타났기 때문이다.
아마도 윈도 시스템 파일에 대한 액세스가 이뤄지고 있기 때문에 CDM에서는 이것이 반영된 것으로 보인다.
▲ 숫자가 작을수록 성능이 우수함
실제 파일 읽기/쓰기 테스트에서는 어떨까? 7-Zip과 파일 복사 테스트에서는 메인 드라이브로 사용하나 서브 드라이브로 사용하나 차이는 없는 것으로 나타났다.
▲ 숫자가 작을수록 성능이 우수함
이번에는 어도브 프리미엄 프로 CC와 <몬스터헌터:월드> 게임으로 성능 테스트를 해봤다.
프리미엄 프로 CC로 이펙트 후 인코딩하는데 걸린 시간은 운영체제 설치 유무와 상관 없이 비슷한 차이를 보였고, <몬스터헌터:월드> 게임 로딩 속도 역시 소수점 이하 단위 차이만 보일 때 차이는 발생하지 않았다.
두 번째 궁금증인 운영체제 설치 유무에 따른 SSD 성능 차이는 없다는 결론을 내릴 수 있다.
[궁금증③] M.2 슬롯이 없는 메인보드는 NVMe 방식의 SSD를 사용할 수 없을까?
NVMe 방식의 성능은 매우 매력적이다. 하지만 구형 메인보드에서는 M.2 슬롯이 없기 때문에 사용할 수 없다. 하지만 최근에는 PCIe 슬롯에 장착할 수 있는 M.2 변환카드가 출시되고 있어 이를 이용해 M.2 NVMe SSD를 사용할 수 있게 됐다.
이러한 변환 카드를 사용했을 때 성능 저하는 없을까? 역시 앞서 두 가지 궁금증을 풀기 위해 사용했던 테스트 방식으로 알아봤다.
단, 이번에는 테스트 환경을 조금 변경했다. 테스트에 사용된 메인보드는 PCI Express 3.0 슬롯이 그래픽카드 용으로 1개 밖에 없기 때문에 장착된 그래픽카드를 제거하고 그 자리에 변환카드를 장착했다. PCI Express 2.0 슬롯에 연결해도 되지만 그럴 경우 최대 속도가 제한되기 때문이다.
NVMe는 PCIe Gen3.0 x4 인터페이스를 사용한다. 이론상 대역폭은 3200 GB/s로 PCI Express 3.0 규격 중에서도 4 lane을 지원하는 메인보드의 대역폭과 같다. 그리고 변환 카드를 사용할 때 PCI Express 3.0 x4 이상 슬롯에 장착한다면 큰 속도 저하 없이 비슷한 수준을 보여줘야 한다.
테스트 결과를 보면 네이티브 NVMe SSD나 변환카드를 이용해 PCI Express 3.0 슬롯에 꽂은 SSD의 성능 차이가 거의 없음을 볼 수 있다. 당연한 결과이다.
그렇다면 실제 파일 액세스 시간은 어떻게 될까?
▲ 숫자가 작을수록 성능이 우수함
이번에는 7-Zip 압축 해제 테스트만 진행했다. 두 번째 궁금증 해소를 위해 사용했던 USB 3.0 드라이브에서 SSD로 복사는 할 수 없었는데, 그 이유는 NVMe SSD의 쓰기 속도는 USB 3.0 이론상 최대 속도인 5Gb/s보다 더 빠르기 때문에 소스 드라이브에서 이미 제한이 걸리기 때문이다.
7-Zip으로 약 10GB 크기의 압축 파일을 해제 할 때 소요되는 시간은 변환 카드 유무와 상관 없이 큰 차이가 없었다.
▲ 숫자가 작을수록 성능이 우수함
프리미어 프로 CC 테스트 결과 변환 카드를 사용한 것보다 네이티브 NVMe SSD의 속도가 약간 더 빠르게 나타났다. 하지만 큰 차이는 없음을 볼 수 있다.
그리고 한 가지 재미있는 사실은, 첫 번째와 두 번째 궁금증을 알아볼 때는 약 2분 40여 초의 시간이 소요됐으나 내장 VGA로 테스트를 했을 때는 무려 6분이나 추가된 8분 40초 대로 기록됐다. SSD의 성능은 프리미어 프로 CC의 인코딩 시간과는 차이가 없다는 뜻이기도 하다.
<몬스터헌터:월드>의 로딩 속도 역시 1초 정도의 차이만 있을 뿐 전체적인 성능 차이는 나타나지 않았다.
역시 이 부분에서도 재미있는 사실은, 내장 VGA임에도 불구하고 NVMe 방식의 SSD를 사용할 때가 외장 그래픽카드에 S-ATA3 SSD를 사용할 때보다 약간 더 빠르다는 것이다. 아마도 <몬스터헌터:월드>의 로딩은 그래픽카드 성능보다는 CPU와 파일 읽기 성능에 더 큰 영향을 받기 때문으로 예상된다.
지금까지 3부에 걸쳐 M.2 SSD에 대한 다양한 궁금증을 해소하기 위한 테스트를 해봤다. 3부에서는 잔여 저장 공간에 따라, 윈도가 설치 유무 그리고 변환 카드를 사용할 때 성능 차이를 알아봤다.
정리하자면 고용량 SSD 하나만 있더라도 윈도와 각종 응용프로그램을 설치하고 저장 공간의 부족함을 느낄 때까지 성능은 그대로 유지된다는 것이다. 비록 구형 메인보드라도 변환 카드를 이용해 PCI Express 3.0 슬롯에만 연결한다면 말이다.
기획, 편집/ 홍석표 hongdev@danawa.com
벤치마크/ 김영성 popeye@danawa.com
글, 사진/ 유민우 news@danawa.com
(c)가격비교를 넘어 가치쇼핑으로, 다나와
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