2. 프로세서를 알면 성능이 보인다
일단 국내 출시된 모든 안드로이드 스마트폰은 ARM 기반의 코어 아키텍처를 사용하고 있다. 그런데 이 ARM이라는 회사는 인텔이나 AMD처럼 직접 CPU를 찍어 팔지 않고 자신들이 개발한 CPU 아키텍처의 라이센스를 제공한다. 따라서 같은 ARM 계열이라도 제조사와 코어 라이센스, 내부 설계, 제조 공정 등의 차이로 스펙이 달라진다.
2010년 스마트폰 두뇌는 ARMv7 Cortex-A8 아키텍처
스마트폰에 들어가는 ARM 프로세서는 대다수 Cortex 시리즈로 불리는 ARMv7-A 아키텍처에 뿌리를 두고 있다.
이 가운데 널리 알려진 Cortex-A8은 600MHz부터 1GHz까지 폭 넓은 동작 클럭으로 저전력을 요구하는 제품에는 300mW 이하로 동작하는 제품을 만들 수 있고, 고성능을 원하는 제품에서는 2000 Dhrystone MIPS의 성능을 내는 등 전력-성능 목적에 맞는 최적화가 가능하다는 것이 장점이다.
또한 Cortex-A8에 들어가는 NEON 기술은 멀티미디어를 지원하기 위한 명령어 세트로 x86 CPU에서 익숙한 MMX, SSE 등과 같은 역할을 한다. MPEG-4 비디오의 경우 ARMv5의 4배, ARMv6 프로세서의 2배 성능을 보여준다. MP3 재생은 9.4MHz, 30프레임의 H.264 비디어 재생도 350MHz의 낮은 클럭으로 가능하며, 소프트웨어 렌더링 방식으로 3D 게임도 어느 정도 돌릴 수 있다.
안드로이드 스마트폰 프로세서 사양
스마트폰에 들어가는 프로세서는 PC처럼 CPU와, 메모리, 그래픽 카드 등을 따로 조립하지 않고 여러 가지를 하나의 칩 안에 패키징하는 SoC(Sysyem on Chip) 방식을 사용하기 때문에 CPU 아키텍처는 같을 지라도 내부 설계는 제품별로 모두 다르다.
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프로세서 |
삼성
S5PC111 |
퀄컴
QSD8650 |
퀄컴
QSD8250 |
퀄컴
MSM7227 |
퀄컴
MSM7200A |
TI
OMAP3430 |
TI
OMAP3440 |
ARM
Core |
Cortex-A8 |
Sporpion |
Scorpion |
ARM11 |
ARM11 |
Cortex-A8 |
Cortex-A8 |
CPU
아키텍처 |
ARMv7-A |
ARMv7-A |
ARMv7-A |
ARMv6 |
ARMv6 |
ARMv7-A |
ARMv7-A |
CPU
클럭 |
1GHz |
1GHz |
1GHz |
600MHz |
528MHz |
600MHz |
800MHz |
내장
GPU |
PowerVR
SGX540 |
Adreno
200 |
Adreno
200 |
Adreno
200 |
Adreno
130 |
PowerVR
SGX530 |
PowerVR
SGX530 |
|
Triangles/s
(Polys/s)
|
*20M |
22M |
22M |
22M |
4M |
7M |
7M |
Fill Rate
(Pixels/s) |
1000M |
133M |
133M |
133M |
133M |
250M |
250M |
ARM 프로세서 기술을 라이센스해서 제품을 만드는 회사는 많이 있지만 국내 출시된 안드로이드 스마트폰에 들어간 ARM 기반 프로세서의 제조사는 일단 3군데 뿐이다. TI(Texas Instruments)사와 퀄컴(Qualcomm)에서 만든 제품이 널리 쓰이고 있으며, 삼성전자는 갤럭시 A 이후 출시된 갤럭시 시리즈는 자체적으로 생산하는 프로세서를 사용하고 있다.
삼성전자 S5PC110/S5PC111
갤럭시 S, 갤럭시 U
삼성전자에서 만든 S5PC110는 코드네임 허밍버드(Hummingbird)로 불리며 애플 아이패드, 아이폰 4에 들어가는 A4 프로세서와 형제지간으로 알려지고 있다. 그러나 A4 프로세서가 ARM Cortex-A8 코어를 기반으로 만들었지만 PowerVR SGX535 그래픽 코어가 들어간 것과 달리 S5PC11x에는 그래픽 성능이 강화된 SGX540을 탑재했다.
삼성전자 안드로이드폰 갤럭시 S와 갤럭시 U에 들어가는 프로세서는 S5PC111 애플리케이션 프로세서로, S5PC110과의 차이점은 납품하는 사업부가 다르다거나 동영상 재생시 1080p 지원 유무에 있다는 등 의견은 분분하지만 공식적인 차이점을 설명하는 내용은 없다.
TI OMAP3430/3440
갤럭시 A, 모토로이, 모토쿼티, 모토글램
TI에서 쓰이는 프로세서는 OMAP3430과 OMAP3440으로 CPU 동작 클럭은 1GHz에 도달한 퀄컴이나 삼성전자에 비해 높지 않다. OMAP3xxx 시리즈는 ARM Cortex A8 아키텍처를 사용하고 있으며, CPU 클럭과 내장된 GPU 스펙에 따라 모델명에 차이가 있다. 내장된 그래픽 코어는 PowerVR SGX530이다.
퀄컴 QSD8650/8250
옵티머스 Z, 옵티머스 Q, 베가, 시리우스, 디자이어, 넥서스원, 엑스페리아 X10
퀄컴의 ARM 프로세서는 흔히 스냅드래곤(Snap Dragon)이라는 코드네임으로 널리 알려진 QSD8250/8650을 많이 쓴다. 1GHz 동작 클럭을 가져 하이엔드 안드로이드폰에 주로 들어가며, 그래픽 코어로는 Adreno 200이 내장되어 있다.
퀄컴에 따르면 두 칩셋의 차이점은 지원하는 네트워크 규격이 QSD8650이 더 많아 유럽형 GSM 지원 모델에는 QSD8250이, 월드와이드 제품에는 QSD8650 칩이 들어간다고 한다.
최신 스마트폰 프로세서들이 대부분 Cortex-A8 아키텍처를 라이센스 하는 것과 달리 스냅드래곤은 Cortex-A8이 아니라 상위 라이센스 ARMv7 아키텍처를 기반으로 만들어진 것으로 알려진다. (같은 계열이긴 하다)
퀄컴 MSM7227, M7200A
이자르, 레전드, 안드로-1
퀄컴 프로세서가 들어간 스마트폰 중에는 MSM7227이나 MSM7200A를 사용한 제품도 있다. MSM7xxx 계열은 스냅 드래곤보다 저가형으로 만든 ARM 기반 프로세서로 최신 스마트폰들에 들어가는 Cortex 패밀리 ARMv7-A 아키텍처가 아니라 이전 세대에 해당하는 ARM11 패밀리의 ARMv6 아키텍처가 들어갔다.
그러나 MSM7200A가 GPU 스펙이 낮은 Adreno 130이 들어가는 반면, MSM7227에는 스냅드래곤에 들어간 것과 똑같은 GPU인 Adreno 200이 사용된다.
스마트폰 프로세서들의 GPU 3D 성능은?
국내 출시된 모든 안드로이드 스마트폰의 프로세서에는 ARM 기반의 CPU 아키텍처가 사용되고 있지만, 그래픽 기능은 어떤 GPU가 들어갔느냐에 따라 달라진다. 삼성전자와 TI는 Imagination Technologies에서 만든 PowerVR SGX5 시리즈를 사용하고 있지만, 퀄컴은 AMD로부터 인수한 Imageon을 Adreno 브랜드로 바꿔 쓰고 있다.
엔비디아에서 만든 테그라(Tegra)도 ARM에서 라이센스한 CPU 아키텍처에 엔비디아 GPU 디자인이 들어간 SoC지만 안드로이드폰 중에 테그라를 사용한 제품은 없다. (테그라2가 향후 윈도우 폰 7이나 타블렛 등에 들어갈 것이라는 예상은 있다)
PowerVR SGX5 시리즈
Imagination Technologies의 PowerVR SGX5 시리즈는 OpenGL ES 2.0 및 1.1 지원, OpenVG 1.1 등을 지원하며, 상위 모델인 SGX535/545 등은 DirectX 9이나 10.1, 그리고 GP-GPU를 위한 OpenCL 등의 규격도 지원하는 것으로 나온다.
폴리곤 연산은 7M에서 최대 140M Triangles/Sec까지, Fill Rate 성능은 250M에서 최대 4000M Pixels/Sec를 가진 것으로 나온다. 멀티 코어 버전 SGX5XT 시리즈를 제외하면 7M~40M Triangles/sec, 250M~1000M Pixels/sec가 된다.
그러나 200MHz일 때의 SoC 성능을 기준으로 했기 때문에 실제 스마트폰에 따라 성능 차이가 생길 수 있다. 예를 들어 PowerVR SGX540이 들어가면서 한때 3D 성능이 90M Triangles/s로 알려졌던 삼성 S5PC110은 공식 스펙에는 20M Triangles/Sec에 1000M Pixels/Sec를 지원하는 것으로 명시되어 있다. 그러나 같은 SGX540에 듀얼 코어 Cortex-A9 MP 아키텍처 CPU를 사용하는 TI OMAP4xxx 시리즈는 SGX530의 2배, 어떤 설명에서는 4배 성능이 높다고 나와 PC에서 CPU-VGA 밸런스 관계와 똑같이 모바일에서도 CPU와 조합이나 GPU 클럭 등으로 차이가 발생하는 것 같다.
퀄컴 Adreno 시리즈
Adreno 시리즈는 AMD에게서 ATI의 임베디드 그래픽 사업 부문을 퀄컴이 인수한 뒤에 Imageon 제품의 브랜드 명칭을 바꾼 것이다. (퀄컴이 인수하기 전 Adreno 200의 이름은 Imageon Z430이었다)
퀄컴 홈페이지에서 Adreno 200 GPU는 스냅드래곤 QSD8x50 1GHz CPU와 ARMv6 아키텍처를 사용한 저가형 MSM7x27 600MHz 제품군에 들어가는 것으로 설명하고 있다. Adreno 200도 SGX5 시리즈처럼 OpenGL ES 2.0 및 1.1 규격, OpenCG 1.1을 지원하며, EGL 1.3, Direct3D 모바일, SVGT 1.2, DirectDraw API를 지원하는 것으로 나온다. MSM7200A에 들어가는 것으로 알려진 Adreno 130 GPU는 하위 모델로 성능은 200보다 떨어진다.
|
제조사
|
GPU
|
성능(기본클럭 기준)
|
적용 프로세서
|
Triangles/Sec
(Polys/Sec) |
Fill Rate
(Pixels/Sec) |
|
PowerVR
|
SGX545 |
40M |
1000M |
- |
|
SGX540 |
28M |
1000M |
S5PC110/111 |
|
SGX535 |
28M |
500M |
아이폰 3GS/4 |
|
SGX530 |
14M |
500M |
OMAP3430/3440 |
|
SGX520 |
7M |
250M |
Adreno 200 |
|
Qualcomm
|
Adreno200
|
22M |
133M |
QSD8650/8250
MSM7227 |
|
Adreno130 |
4M |
133M |
MSM7200A |
GPU 및 SoC 제조사에서 제공하는 단편적인 정보와 인터넷에 떠돌아다니는 스펙들을 정리해보면 스마트폰에 들어가는 GPU들의 성능은 대략적으로 위와 같은 결과가 나온다.
삼성전자 S5PC110/S5PC111에 들어가는 SGX540은 20M Triangles/sec으로 알려져 기본 스펙보다 약간 떨어지긴 하지만 다른 스마트폰 GPU보다 확실히 높다. 그리고 TI OMAP3xxx 제품의 PowerVR SGX530과 퀄컴 스냅드래곤의 Adreno 200는 각각 폴리곤 연산과 픽셀 연산에서 우위를 가진 것으로 나타난다.
[영상] 반도체 공룡이 된 엔비디아, AI/서버시장의 미래는 순탄할까? [NVIDIA 이야기 1부] 
