Resizable BAR와 Above 4G Decoding 설명과 설정, 확인 방법

1. Resizable BAR란 무엇인가?

Resizable BAR (Base Address Register)는 고성능 PC 시스템과 그래픽 카드를 사용하는 사용자들 사이에서 최근 몇 년 동안 주목받고 있는 기술이다. 이 기술의 주요 목적은 GPU와 CPU 간의 데이터 전송 효율을 극대화하고, 게임 성능 향상과 전체 시스템 성능 개선에 기여하는 것이다.

Resizable BAR는 PCIe 장치에서 데이터 전송 시 발생하는 한계를 극복할 수 있는 기능이다. 기존의 PCIe 시스템에서, Base Address Register (BAR)는 고정 크기였고, 그 크기가 작은 경우 CPU가 GPU의 메모리(특히 VRAM) 전체를 한 번에 접근하기 어려웠다. Resizable BAR는 이 고정된 크기를 유동적으로 조정하여, CPU가 GPU의 메모리에 더 효율적으로 접근할 수 있도록 돕는다. 이는 256MB로 제한된 BAR 크기에서 벗어나, GPU의 전체 VRAM에 한 번에 접근할 수 있는 기능을 제공하며, 데이터 전송 속도를 대폭 개선시킨다.

이 기술은 NVIDIA와 AMD가 각각 Resizable BAR와 Smart Access Memory (SAM)이라는 이름으로 제공하며, 두 회사 모두 GPU와 CPU 간의 데이터 전송 효율을 최적화하고 게임 성능을 향상시키는 데 중점을 두고 있다.

2. Above 4G Decoding란 무엇인가?

성능 향상의 핵심

Above 4G Decoding은 최신 64비트 시스템에서 PCIe 장치들이 4GB 이상의 메모리 주소 공간을 할당받을 수 있도록 해주는 BIOS 설정 옵션이다. 과거 32비트 시스템에서는 메모리 주소 공간의 한계로 인해 PCIe 장치들이 4GB 이상의 메모리를 직접 사용할 수 없었다. 이로 인해, 대용량 VRAM을 가진 GPU와 같은 장치들은 시스템 메모리와의 데이터 전송에서 제약을 받았다.

하지만 64비트 시스템에서는 이 한계를 극복할 수 있게 되었으며, 4GB 이상의 메모리를 PCIe 장치가 직접 활용할 수 있게 된다. 이러한 변화는 특히 GPU와 같은 고용량 메모리 장치에서 성능 향상에 중요한 역할을 한다. Above 4G Decoding을 활성화하면, 그래픽 카드와 기타 PCIe 장치들이 더 넓은 주소 공간을 사용하여 데이터를 더 효율적으로 처리할 수 있다.

3. Resizable BAR와 Above 4G Decoding의 관계

Resizable BAR와 Above 4G Decoding은 밀접하게 연관되어 있다. Resizable BAR는 GPU와 CPU 간의 데이터 전송 효율을 높이는 기술이고, Above 4G Decoding은 PCIe 장치들이 4GB 이상의 메모리 주소를 사용할 수 있도록 설정하는 옵션이다. 이 두 가지 기술이 함께 작동할 때, Resizable BAR는 GPU의 전체 VRAM에 한 번에 접근할 수 있는 기능을 제공하며, 이를 통해 게임 성능과 그래픽 처리 능력을 크게 향상시킬 수 있다.

성능 향상 예시

Above 4G Decoding이 활성화되면, GPU와 CPU 간에 데이터가 더 원활하게 전달된다. 이전에는 데이터가 256MB씩 나눠져 전송되었다면, 이제 Resizable BAR를 통해 더 큰 블록을 한 번에 처리할 수 있게 된다. 이는 데이터 전송 효율을 극대화시켜, 게임 내 성능에 큰 영향을 미친다.

4. 리눅스에서 Resizable BAR 활용 방법

리눅스는 하드웨어 제어에 있어 고도의 유연성과 저수준 접근이 가능한 운영 체제이다. 리눅스 커널은 Above 4G Decoding 옵션을 활성화하면, Resizable BAR를 자동으로 활성화할 수 있는 방식으로 설계되어 있다. 이는 리눅스에서 Resizable BAR를 사용하기 위한 가장 간단한 방법 중 하나로, 사용자들이 BIOS에서 별도로 수정하지 않아도 된다는 장점이 있다.

리눅스에서는 4G Decoding 옵션만 활성화되어 있으면, 커널은 이를 기반으로 GPU의 메모리와 같은 PCIe 장치의 BAR 크기를 자동으로 확장한다. 이를 통해 GPU VRAM에 대한 한계를 해제하고, CPU와 GPU 간의 데이터 전송 효율을 크게 향상시킬 수 있다.

리눅스에서 Resizable BAR를 활성화하는 조건은 다음과 같다:

Above 4G Decoding 옵션이 BIOS에서 활성화되어 있어야 한다.

최신 리눅스 커널이 설치되어 있어야 한다.

AMD나 NVIDIA의 최신 GPU 드라이버가 필요하다.

64비트 리눅스 운영 체제를 사용해야 한다.

리눅스는 하드웨어 리소스 관리에 있어 매우 유연하기 때문에, Resizable BAR 기능을 활성화하는 데 있어 BIOS 설정에 의존하지 않으므로, 많은 사용자들이 리눅스를 통해 성능을 최적화하는 데 용이하다.

2015년 이미 리눅스 커널 작업에서 Resizable BAR를 구현한 것을 확인할 수 있다. 리눅스 커널 작업.

예외

예외로 리눅스에서 엔비디아 지포스 그래픽 카드를 사용하는 경우 메인보드에서 Resizable BAR 기능을 켜야 Resizable BAR를 사용할 수 있는 경우도 있다. 리눅스 커널 버전이나 엔비디아 드라이버 버전, 리눅스 배포판의 종류에 따라서 다르니 Resizable BAR가 활성화 되지 않는 경우 메인보드의 Resizable BAR 기능을 켜도록 하자.

5. 윈도우에서 Resizable BAR 활용 방법

윈도우 환경에서는 Resizable BAR 기능을 사용하려면, BIOS/UEFI 설정에서 특정 옵션을 활성화해야 한다. 리눅스와 달리, 윈도우는 저수준 하드웨어 제어에 있어 리눅스만큼 유연하지 않다. 따라서 BIOS에서 Resizable BAR 옵션을 직접 활성화해야만 이 기능을 사용할 수 있다.

윈도우에서 Resizable BAR를 활용하려면, 다음과 같은 두 가지 옵션을 BIOS/UEFI에서 활성화해야 한다:

Above 4G Decoding: PCIe 장치들이 4GB 이상의 메모리 주소 공간을 사용할 수 있도록 설정한다.

Resizable BAR Support: PCIe 장치가 유동적인 BAR 크기를 사용할 수 있도록 허용한다.

이 두 가지 설정이 활성화된 후, 윈도우는 GPU와 CPU 간의 데이터 전송을 최적화하여 게임 성능을 크게 향상시킨다.

6. DSDT 패치와 pci=realloc을 통한 우회 방법

만약 BIOS/UEFI에서 Above 4G Decoding 옵션을 지원하지 않거나, ACPI 테이블 (DSDT)에 문제가 있어 이 기능을 활성화할 수 없는 경우, DSDT 패치와 pci=realloc 커널 파라미터를 사용하여 우회할 수 있다. 이러한 방법은 고급 사용자들에게 적합한 하드웨어 수정 방법으로, 잘못된 설정이 시스템에 영향을 미칠 수 있기 때문에 주의가 필요하다.

DSDT 패치: ACPI 테이블을 수정하여 시스템이 잘못된 하드웨어 설정을 인식하지 않도록 하고, 4G Decoding과 같은 중요한 설정을 우회한다.

pci=realloc: 리눅스 커널 파라미터 중 하나로, 이를 사용하면 시스템이 제대로 PCIe 리소스를 할당하지 못할 경우 커널이 리소스를 재할당하게 만든다. 이 방법은 Resizable BAR가 제대로 작동하지 않는 경우에 유용하게 사용된다.

7. 리눅스와 윈도우의 차이점

리눅스와 윈도우는 하드웨어 관리에서 매우 다른 접근 방식을 취한다. 리눅스는 하드웨어 제어에 있어 더 높은 유연성과 저수준 접근을 제공하며, 최신 커널에서는 Resizable BAR를 자동으로 활성화할 수 있다. 반면 윈도우는 BIOS/UEFI 설정에 의존하여, Resizable BAR를 사용하려면 명시적인 설정이 필요하다.

따라서, 리눅스 사용자는 "Resizable BAR"를 활성화하기 위한 설정을 별도로 하지 않아도 되지만, 윈도우 사용자는 반드시 BIOS/UEFI에서 이를 설정해야 한다. 이 차이점은 하드웨어 최적화와 성능에 중요한 영향을 미친다.

8. 리눅스에서 Resizable BAR 확인 방법

리눅스에서 Resizable BAR (RE BAR)가 활성화되었는지 확인하는 방법에 대해 설명한다. 이 과정은 GPU가 Resizable BAR를 제대로 활용하고 있는지, 즉 메모리 맵핑이 정상적으로 이루어졌는지를 점검하는 데 유용하다.

dmesg 로그 확인

리눅스에서 dmesg 명령어를 통해 시스템 로그를 확인하면, Resizable BAR가 활성화되었는지 점검할 수 있다. dmesg는 커널 메시지 버퍼를 출력하는 명령어로, 하드웨어 관련 정보도 포함되어 있어 GPU의 BAR 크기를 확인할 수 있다.

확인 방법:

터미널에서 아래 명령어를 입력한다.

$ sudo dmesg | grep BAR

출력 예시:

[16.287] [drm] Detected VRAM RAM=12185M, BAR=16384M

BAR= 뒤에 나오는 값이 Resizable BAR의 크기이다. 예를 들어, BAR=16384M은 16GB의 BAR를 나타내며, 이는 Resizable BAR가 제대로 활성화된 상태임을 의미한다.

만약 BAR=256M으로 표시된다면, Resizable BAR가 제대로 활성화되지 않은 것이다.

lspci 명령어로 확인

lspci 명령어를 사용하면 PCI 장치에 대한 상세 정보를 확인할 수 있다. 특히, GPU의 Memory Regions를 확인하여 Resizable BAR가 활성화된 상태인지 점검할 수 있다.

확인 방법:

터미널에서 아래 명령어를 입력한다.

$ lspci -vv | grep -A 20 VGA

출력 예시:

VGA compatible controller: Advanced Micro Devices, Inc. [AMD/ATI] Navi [Radeon RX 9700 XT]

Subsystem: Advanced Micro Devices, Inc. [AMD/ATI] Radeon RX 9700 XT

Region 0: Memory at 2200000000 (64-bit, prefetchable) [size=32G]

Region 2: Memory at 1500000000 (64-bit, prefetchable) [size=2M]

Region 4: I/O ports at 000 [size=256]

Kernel driver in use: amdgpu

Region 0 항목에서 GPU의 전체 VRAM 크기를 확인한다. size=32G로 표시된다면 32GB VRAM을 가지고 있다는 의미이며, Resizable BAR가 제대로 활성화된 상태일 가능성이 높다.

만약 이 정보가 제대로 표시되지 않거나, 256MB로 제한된 BAR 크기를 보고한다면 Resizable BAR가 활성화되지 않은 것이다.

9. 윈도우에서 레지스트리 활성화 방법

윈도우에서 레지스트리를 수정해 Resizable BAR를 활성화 하는 방법도 있다. 그러나 이 방법은 메인보드에서 Resizable BAR를 켜지 않으면 의미가 없으며 오히려 오류가 생길 가능성이 높아 추천하지 않는다.

방법은 다음과 같다.

Windows Registry Editor Version 5.00

[HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\ControlSet001\Control\Class\{4d36e968-e325-11ce-bfc1-08002be10318}\0000]
"KMD_EnableReBarForLegacyASIC"=dword:00000001
"KMD_RebarControlMode"=dword:00000001
"KMD_RebarControlSupport"=dword:00000001

메모장을 열어 위 내용을 복사한 뒤 붙여넣는다. 그 다음 *.reg 파일로 저장한다. * 부분은 적당히 아무 영문자나 쓰면 된다. 그 뒤 생성된 reg 파일을 실행하면 된다.

오류가 생겨 이전 설정으로 되돌리려면 다음과 같은 방법을 쓰면 된다.

Windows Registry Editor Version 5.00

[HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\ControlSet001\Control\Class\{4d36e968-e325-11ce-bfc1-08002be10318}\0000]
"KMD_EnableReBarForLegacyASIC"=-
"KMD_RebarControlMode"=dword:00000000
"KMD_RebarControlSupport"=dword:00000000

마찬가지로 메모장을 열어 위 내용을 복사한 뒤 붙여넣는다. 그 다음 *.reg 파일로 저장한다. 마찬가지로 * 부분은 아무 영문자나 쓰면 된다. 그 뒤 생성된 reg 파일을 실행하면 된다.

이렇게 레지스트리로 ReBAR를 활성화 하거나 끄는 방법을 알아보았다.

결론

Resizable BAR와 Above 4G Decoding은 최신 고성능 그래픽 카드와 PC 시스템의 성능을 극대화할 수 있는 핵심 기술이다. 리눅스에서는 BIOS 설정 없이도 이 기능을 자동으로 활성화할 수 있으며, 윈도우에서는 BIOS/UEFI 설정을 통해 Resizable BAR를 사용할 수 있다. 게임 성능과 그래픽 처리 능력을 향상시키기 위해, 이 두 가지 기술은 매우 중요하다.

Resizable BAR와 Above 4G Decoding을 활용하면, 데이터 전송 효율이 크게 개선되고, 특히 고용량 VRAM을 가진 GPU를 사용할 때 성능이 크게 향상된다.

Resizable BAR와 Above 4G Decoding은 최신 고성능 그래픽 카드와 PC 시스템의 성능을 최적화하는 데 중요한 역할을 한다. 이 두 가지 기술이 활성화되면, GPU와 CPU 간의 데이터 전송 효율이 대폭 향상되어, 게임과 애플리케이션에서 프레임률을 비롯한 다양한 성능 지표가 개선된다. 특히 VRAM의 대용량 데이터 전송을 효율적으로 처리할 수 있어, 그래픽 처리 능력이 향상되고, 저지연 환경에서의 성능 차이를 확실하게 체감할 수 있다.