갤럭시S4 사양 분석. (4) 엑시노스 5410 VS 스냅드래곤600

갤럭시S4의 AP 사양은 크게 두 가지입니다.
엑시노스 5410 1.6GHz, 스냅드래곤 600 1.9GHz

이전 포스팅에서 메모리 성능, GPU 성능은 대동소이할 것이라는 예상을 했습니다.
(갤럭시S4 사양 분석. (1) 스냅드래곤 600)
(갤럭시S4 사양 분석. (2) 엑시노스 5410)
그렇다면 결국 성능 차이가 발생할 부분은 CPU정도 밖에 없겠지요.
저 둘의 CPU 성능 차이가 어느 정도인지 추측해보겠습니다.

우선 이론적인 성능을 확인해보겠습니다.
제조사들이 대표 성능으로 언급하는 Dhrystone 성능으로 비교하겠습니다.
여담입니다만, 엔비디아는 Dhrystone이 캐시나 메모리 성능을 제대로 반영하지 못 하기때문에
제대로 된 성능 비교 지표가 될 수 없다고 주장하면서 SpecINT2000 을 사용할 것을 주장하고 있지요.
나름 일리는 있다고 봅니다만 쓰기 힘들어서 제대로 확산될지는 의문입니다.

어쨌든 이론 성능을 보면 다음과 같습니다.
스냅드래곤600 - 3.3 DMIPS/MHz x 4코어 x 1.9GHz = 25080 DMIPS
엑시노스5410 - 3.5 DMIPS/MHz x 4코어 x 1.6GHz = 22400 DMIPS

스냅드래곤600이 12% 정도 앞섭니다.
하지만 저건 이론적인 수치일뿐이고 실제 성능이 저렇게 나오는 것은 아닙니다.
일례로 쿼드코어 성능이 싱글코어 성능의 4배가 되는건 아니라는 것을 확인할 수 있습니다.
(ARM 부동소수점 연산 성능 비교 v13.3)

Dhrystone 성능을 실제 테스트할 수 있는 벤치마크앱이 있느냐가 문제인데, 현재 찾아볼 수 있는 최선이
다음의 앱들입니다.
(http://www.roylongbottom.org.uk/android%20benchmarks.htm#anchor11)
(http://www.roylongbottom.org.uk/android%20multithreading%20benchmarks.htm#anchor7)
이 벤치마크앱의 결과를 보면 이론성능에 비해 심하게 낮은 값들이 나옵니다.
그래서 신뢰도에 의심이 들기도 하고요.
하지만 현재 안드로이드에서 쉽게 드라이스톤 성능을 테스트 할 수 있는 앱은 이것이 유일하기때문에
이 앱을 선택했습니다.
절대적인 성능 비교는 어려울지 모르겠지만, 최소한 제품 간의 상대적인 비교는 가능하다고 생각됩니다.


- Dhrystone2
(다운로드 링크)

(스냅드래곤S4 듀얼 MSM8960 테스트 결과.)
테스트 결과의 VAX MIP RATING을 클럭(MHz)으로 나눈 값이 DMIPS/MHz 입니다.
제가 한 테스트 결과를 보면 2229/1500 = 1.486 DMIPS/MHz 가 나옵니다.
Krait의 이론성능이 3.3 DMIPS/MHz이니 45% 수준 밖에 안 나옵니다.

아래 표는 루리웹의 몇몇 분들의 협조를 통해 작성된 자료입니다.
(http://bbs2.ruliweb.daum.net/gaia/do/ruliweb/default/mobile/55/read?articleId=1020702&bbsId=G003&itemGroupId=2&pageIndex=1)
이 글을 보시는 분들도 테스트해서 결과를 리플로 알려주시면 감사하겠습니다.
마켓에도 없고 널리 사용되지도 않는 앱이기 때문의 여러분의 테스트 결과가 많은 도움이 됩니다.

같은 제품 중에서도 효율이 낮게 나오는 경우가 있습니다.
스로틀링의 영향이라고 생각됩니다.
발열때문에 클럭이 낮아지고 성능이 낮게 나오는거지요.
테스트할 때 온도를 낮게 유지하면 결과가 더 높게 나옵니다만, 발열도 제품의 특성이고 발열로 인해 최대 성능을 못 내는 것도 제품의 특성이니 과민하게 신경쓸 부분은 아니라고 봅니다.

어쨌든 결과를 보면 잘해야 60% 선입니다.
보통은 40~50% 선이고요.

Krait는 1.7 DMIPS/MHz 이고, Cortex-A15는 1.88 DMIPS/MHz 입니다.
이론성능은 6% (3.5/3.3 = 1.06) 차이지만, 테스트 결과는 10.6% (1.88/1.7 = 1.106) 차이가 납니다.
이론적인 차이보다 실제성능 차이가 더 큰거지요.

같은 Cortex-A9 기반 제품이라도 성능은 1.10~1.58 까지 천차만별입니다.
제조사의 역량 등의 이유로 같은 아키텍처 기반이라도 성능이 제각각인 것.

같은 Krait 기반이라도 스냅드래곤S4와 스냅드래곤S4 프로의 성능 차이가 존재합니다.
1.49 에서 1.70 으로 상승했지요.

하지만 이 테스트만으로 전체 성능을 판단할 수는 없습니다.
멀티코어의 성능을 테스트한 것이 아니기때문입니다.
그래서 필요한 것이 다른 벤치마크앱.


- MP-Dhry
(다운로드 링크)

(스냅드래곤S4 듀얼 MSM8960 테스트 결과.)
1,2,4,8 스레드를 테스트해서 멀티코어 환경에서의 성능을 테스트합니다.
앞서와 마찬가지로 테스트 결과의 VAX MIP RATING을 클럭(MHz)으로 나눈 값이 DMIPS/MHz 입니다.

아래 표도 역시나 루리웹의 몇몇 분들의 협조를 통해 작성된 자료입니다.
(http://bbs2.ruliweb.daum.net/gaia/do/ruliweb/default/mobile/55/read?articleId=1020766&objCate1=&bbsId=G003&searchKey=daumname&itemGroupId=2&itemId=&sortKey=depth&searchValue=po%EA%B0%90%EB%A7%88wer&platformId=&pageIndex=1)
이 글을 보시는 분들도 테스트해서 결과를 리플로 알려주시면 감사하겠습니다.
마켓에도 없고 널리 사용되지도 않는 앱이기 때문의 여러분의 테스트 결과가 많은 도움이 됩니다.

효율 부분은 설명이 필요할듯 합니다.
듀얼코어는 2,4,8 스레드 결과 중에서 가장 높은 값을 선택하여 효율에 반영하였고,
쿼드코어는 4,8 스레드 결과 중에서 가장 높은 값을 선택하여 효율에 반영했습니다.

보면 알 수 있듯이 2코어(스레드), 4코어로 갈수록 가뜩이나 낮은 효율이 급감합니다.

여기서 우리가 확인하고 싶었던 엑시노스5410 과 스냅드래곤600 을 간접비교 해볼 수 있습니다.

우선 스냅드래곤600 부터.
테스트 결과가 하나 밖에 없지만 참고할게 이것 밖에 없으니 어쩔 수가 없네요.
쿼드코어 1.7GHz에서 최대 3.50 DMIPS/MHz가 나왔습니다.
(4코어에서의 값이니 산술적으로 1코어에서 0.875 DMIPS/MHz 밖에 안 나온겁니다.)
갤럭시S4에 스냅드래곤600 1.9GHz가 들어가니 산술적으로 3.50 x 1900 = 6650 DMIPS 의 성능을
보일 것으로 추측할 수 있습니다.
쿼드코어 효율이 26.5%이니 이론성능인 25080 DMIPS에 대입해도 6650 DMIPS가 나옵니다.

엑시노스5410은 어떨까요.
구체적인 DMIPS/MHz 수치는 같은 Cortex-A15 기반인 엑시노스5250을 참고하고,
쿼드코어에서의 효율은 엑시노스4412를 참고하는 것이 최선으로 보입니다.

엑시노스4412의 쿼드코어 효율은 평균 36.5% 입니다.
갤럭시S4에 엑시노스5410 1.6GHz가 들어가니 산술적으로 22400 x 36.5% = 8176 DMIPS가 나옵니다.
하지만 이 방법은 Cortex-A15 기반 제품의 실제 효율이 전혀 반영되어있지 않기때문에
(상대적으로) 완전하다고 볼 수 없습니다.

다른 방식으로 계산해보겠습니다.
듀얼코어 1.7GHz에서 최대 2.59 DMIPS/MHz가 나왔습니다.
엑시노스4412를 보면 2코어에서 44.9%이던 효율이 4코어에서 36.5%로 떨어졌습니다.
4코어가 2코어의 1.63배 성능이라는겁니다.
이론성능대비 효율이니 4코어가 2코어의 두 배 성능이라면 4코어에서도 44.9%의 효율이 나왔을겁니다.
하지만 그보다 낮게 나왔고, 이는 4코어가 2코어보다 두 배 미만의 성능이라는걸 의미합니다.
(2배 x 36.5%/44.9% = 1.63배) 
Cortex-A15 듀얼코어가 2.59 DMIPS/MHz(코어당 성능이 아니라 듀얼코어 기준입니다.)라면
Cortex-A15 쿼드코어는 그것의 1.63배 성능인 4.21 DMIPS/MHz 일 것이라는 추측이 가능합니다.
갤럭시S4에 엑시노스5410 1.6GHz가 들어가니 산술적으로 4.21 DMIPS/MHz x 1600MHz = 6736 DMIPS가
나옵니다.


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이제까지의 계산을 정리해보겠습니다.
스냅드래곤600 1.9GHz - 이론성능 25080 DMIPS - 실성능(추정) 6650 DMIPS
엑시노스5410 1.6GHz - 이론성능 22400 DMIPS - 실성능(추정) 6740 DMIPS
둘의 실성능 차이는 1~2% 수준으로 대동소이합니다.

부족한 자료를 근거로 했기때문에 스냅드래곤600 쪽이 높아질 수도 있고, 엑시노스5410 쪽이 낮아질 수도
있습니다만 오차범위에서 동급일 것이라는게 저의 추측입니다.