ARM 윈도우 vs M1 맥 성능 테스트 결과 : ARM 윈도우는 맥에 상대가 안된다

애플이 신형 맥에서 인상적인 M1 ARM 칩을 출시하고, 이후 마이크로소프트가 오랜 기간 기대를 모은 64비트 x86 에뮬레이터를 공개했다. 여기서 떠오르는 궁금증은 한 가지다. ARM 기반 윈도우는 ARM 기반 맥 OS에 비해 어떨까? 답은 ‘뒤처진다’이다. 아주 한참 뒤처진다.

ARM 프로세서에서 윈도우 앱을 실행하는 과정에는 몇 가지 난제가 있다. 우선 현재 ARM 기반 윈도우 머신에 탑재되는 칩은 스냅드래곤 8cx, 스냅드래곤 8cx Gen 2 같은 퀄컴 자체 프로세서, 그리고 마이크로소프트가 퀄컴과 함께 설계한 파생 칩인 SQ1과 SQ2, 두 가지가 전부다. SQ1과 SQ2 프로세서는 모두 마이크로소프트 서피스 프로 X 태블릿에 탑재된다.

지난주까지 WOA 디바이스는 스냅드래곤 ARM 아키텍처에 맞게 네이티브로 코딩된 앱 또는 x86 프로세서용으로 네이티브로 코딩된 32비트 앱만 실행할 수 있었다. 마이크로소프트는 일정을 미룬 끝에 지난주 드디어 64비트 x86 에뮬레이터를 공개했다. 이 에뮬레이터를 사용하면 ARM 기반 윈도우 PC에서 에뮬레이션을 통해 64비트 x86 앱을 실행할 수 있다. 현재 대다수 앱은 64비트 프로세서와 이러한 프로세서가 활용할 수 있는 대용량 메모리에 최적화되어 개발된다. 물론 앱은 네이티브가 아닌 에뮬레이션을 거쳐 실행되므로 네이티브 코드보다 느리다. 애플 역시 자체 64비트 ARM 칩인 M1에서 실행되는 맥과 함께 최종 64비트 에뮬레이터를 내놨다.

본지의 자매 사이트인 Macworld가 극찬한 리뷰에도 나와 있듯이, 새로운 맥북 에어(M1)와 다른 M1 기반 하드웨어의 뛰어난 성능은 확인된 사실이다. 이제 마이크로소프트가 자체 64비트 에뮬레이터를 내놨으니 ARM 기반 윈도우가 ARM 기반 맥 OS에 비해 어느 정도의 성능을 내주는지 더 직접적인 비교가 가능하게 되었다.

테스트 방법

테스트 대상은 퀄컴 스냅드래곤 8cx의 더 고성능 버전인 1세대 SQ1 칩을 기반으로 한 마이크로소프트의 서피스 프로 X다(테스트를 위한 SQ2 기반 서피스 프로 X는 확보하지 못함). 윈도우 인사이더 빌드 21277을 설치하고, 64비트 x86 앱을 실행하기 위한 아드레노(Adreno) GPU 드라이버 등 그 외에 필요한 코드를 다운로드해서 설치했다. (마이크로소프트는 자체 에뮬레이터에서도 실행되지 않는 앱이 있을 수 있다고 경고했다.) 비교 대상은 애플의 맥북 에어(A1)다.

마이크로소프트의 서피스 프로 X가 느리다는 점은 이미 리뷰를 통해 확실히 드러났으므로 새삼스러울 것이 없었다. 그러나 이번 벤치마크를 보면 새로운 64비트 x86 명령어 에뮬레이터에서 서피스 프로 X와 SQ1 칩이 얼마나 느린지 알 수 있다. 테스트 모음은 긱벤치(GeekBench 5), 씨네벤치 R23(Cinebench R23), 핸드브레이크(HandBrake) 및 대표적인 게임인 라이즈 오브 더 툼 레이더(Rise of the Tomb Raider)를 포함해서 맥월드의 맥북 에어 리뷰에 사용된 테스트 모음과 대체로 비슷하다. 세 번째 윈도우 노트북인 HP 파빌리온(Pavilion) x360 컨버터블 14를 참조용으로 추가했다. 이 노트북은 700달러에 판매되는 평균적인 제품이며 특별할 것 없는 코어 i5-1035G 1을 탑재했다.

공정을 기하기 위해 말하자면 마이크로소프트 에뮬레이터는 프리뷰 단계이며 마이크로소프트는 향후 에뮬레이터 성능이 개선될 것이라고 약속했다. 또한 SQ1 칩은 최신 SQ2 칩이 아닌 최대 3GHz의 1세대 칩이다(SQ2 칩도 3.1 GHz 부스트 클럭의 미미한 업그레이드일 뿐이지만). 윈도우 성능 슬라이더를 최대로 설정하고 테스트를 해봤지만 결과는 변하지 않았다. ARM 기반 윈도우는 M1 기반 맥북에 워낙 큰 차이로 뒤처져서 앞으로 성능이 개선된다 해도 격차가 크게 좁혀질 것으로 기대하긴 어렵다.

서론은 그만하고, 애플 M1 맥북이 최상위 ARM 윈도우를 얼만큼 완파하는지 살펴보자.

마소 SQ1과 애플 M1 비교

긱벤치는 CPU 전용 테스트와 GPU도 활용하는 연산 벤치마크, 두 가지를 모두 제공한다. 긱벤치 5 버전의 GPU를 함께 활용하는 테스트에서 SQ1이 인식되지 않은 관계로 여기에는 CPU 테스트만 싱글 코어와 멀티 코어로 나눠서 나와 있다. 코어 칩과 애플 맥북 M1에 비해 초라한 SQ1을 볼 수 있다. 

맥슨의 씨네벤치는 렌더링된 2차원 이미지를 색칠한다. 맥월드는 PCWorld가 썼던 씨네벤치 R15 버전보다 더 복잡한 이미지를 사용하는 최신 R23 벤치마크를 사용했다. 새로운 R23 버전은 애플 프로세서를 지원하며 SQ1이나 퀄컴 스냅드래곤 칩에 대한 특별한 최적화는 없다. 그럼에도 불구하고 서피스 프로 X에서 실행되는 ARM 기반 윈도우는 애플 맥북 M1과 비교할 만한 성능을 제공하지 못했다.

오픈소스 비디오 트랜스코딩 툴인 핸드브레이크는 벤치마크에도 널리 사용된다. 최신 버전인 1.4는 맥OS에 맞게 제작됐으며 새로운 M1 프로세서를 인식한다. 윈도우 테스트에는 최신 공개 버전인 1.33을 사용했다. 그러나 버전은 별 관계가 없다. SQ1의 처리 속도는 초당 1 프레임 정도에 그쳐 12분짜리 4K 비디오 티어스 오브 스틸(Tears of Steel)을 1080p H.265 형식으로 트랜스 코딩하는 데 약 2시간이 걸렸다. 애플 맥북 M1이 서피스 프로 X를 한참 앞섰다.

34 비교에 사용한 핸드브레이크 버전은 서로 다르지만 여기서 툴 버전의 차이는 중요하지 않다. 비디오 트랜스코딩에서 맥북 에어 M1은 서피스 프로 X에 비해 6배 이상 더 빨랐다.

본지의 게이밍 PC 테스트용 게임 중 하나인 라이즈 오브 툼 레이더도 포함됐다면 좋겠지만 서피스 프로 X에서는 아예 실행이 되지 않았다. 그 대신 HP 파빌리온에서 1280ⅹ800 해상도(중간 설정)로 설정해 맥북 M1과 비교했다.

마소 SQ1과 다른 윈도우 노트북 비교

베타 x86 에뮬레이터에서 서피스 프로 X와 SQ1 칩이 다른 윈도우 노트북을 상대로는 어떤 결과를 보여줄지도 확인해봤다. 여기서도 호환성 문제가 발생했다. 3D 성능을 테스트하기 위해 흔히 사용하는 3D마크(3DMark) 스카이 다이버(Sky Diver) 테스트가 아드레노 GPU에서는 실행이 되지 않았다. PC마크(PCMark) 8 크리에이티브(Creative)도 지난번에 서피스 프로 X를 리뷰했을 때는 실행됐지만 이번에는 실행되지 않았다. 노트북 테스트의 표준 워크로드인 씨네벤치 R15도 실행되지 않았다. 그나마 구 버전의 핸드브레이크는 실행할 수 있었다.

핸드브레이크 결과를 보면 SQ1이 인텔과 AMD의 x86 프로세서 기반 최신 윈도우 노트북에 비해 얼마나 성능이 떨어지는지 잘 알 수 있다. 3년 전에 나온 저가형 모델인 추위(Chuwi) Hi13도 서피스 프로 X보다 성능이 앞섰다.

결론 : M1은 외계인이 만들었다

2년 전, ARM 기반 윈도우의 미래는 밝아 보였다. 64비트 에뮬레이터가 나오기를 기다려야 했지만 스냅드래곤의 “적당한” 성능은 특히 종일 지속되는 배터리 시간, LTE 연결과 같은 이점과 결합되어 나름의 매력이 있었다. 그러나 현재 인텔의 파트너 기업이 추진하는 프로젝트 아테네/에보(Athena/Evo) 노트북이 이 모든 영역에서 ARM 기반 윈도우를 따라잡았다. 퀄컴은 거의 2년 동안 별다른 ARM 기반 윈도우용 칩을 발표하지 않았고, 최근 스냅드래곤 테크 서밋에서는 미래의 PC 계획에 대해 사실상 아무런 언급도 하지 않았다.

마이크로소프트의 64비트 x86 에뮬레이터는 베타 단계이므로 아직 성공 여부를 확실히 판단할 수는 없다. 그러나 앞으로 더 개선된다고 해도 ARM 기반 윈도우와 애플 M1 기반 맥 사이의 까마득한 간격이 크게 좁혀질 것으로 기대하기는 어렵다. 6개월 후에는 에뮬레이션 성능이 대폭 개선될 수도 있다. 그러나 퀄컴 또는 다른 ARM 칩 제조사의 훨씬 더 나은 CPU와 마이크로소프트의 지속적인 개선이라는, 기적적인 조합이 일어나지 않는 한 ARM 기반 윈도우의 미래는 한참 어두컴컴해 보인다.