엑시노스 5420 동작 클럭 분석.

- 의문의 시작.
아래 그래프는 린팩 싱글스레드와 멀티스레드의 성능 비율입니다.
간단히 말하려고 멀티코어 효율이라고 했지마 크게 간략화해서 계산한거라 정확한건 아닙니다.

저가형(구형)인 Cortex-A7/A9 쿼드코어는 그 비율은 1: 3 을 넘습니다.
쿼드코어라면 이상적으로 1 : 4 겠지요.
이상적인 성능이 나오기 힘든게 일반적이니 1 : 3 이 넘으면 어느정도 납득할만한 수준입니다.
문제는 스냅드래곤 쿼드코어, Cortex-A15 쿼드코어같은 최신 제품이 1 : 3 에 턱없이 못 미치는 비율이라는 것.
엑시노스는 싱글스레드와 멀티스레드의 비율이 1 : 2.08 에 불과합니다. 
이건 이상과 현실의 차이만으로 설명할 수 없는 수준입니다.
스냅드래곤 듀얼코어가 1 : 2 라는 이론치에 가까운 결과를 내는 상황을 생각하면 더더욱 그렇습니다.

- 가정들.
그렇다면 그렇게 된 이유를 생각해봐야겠지요.
우선 쿼드코어에서의 최대 이론치를 생각해봐야 합니다.
Cortex-A7/A9 쿼드코어의 결과를 놓고보면 1 : 3.x 정도로 생각해야겠지만 스냅드래곤 듀얼코어가 1 : 2 라는 이론치에 가까운 결과를 내는 것을 보면 1 : 4 로 생각해도 문제는 없어보입니다.

여기서 참고할 수 있는게 엑시노스5420의 긱벤치3 결과.

 

(http://browser.primatelabs.com/geekbench3/130434)
정수연산 - 1 : 3.4
부동소수점연산 - 1 : 3.62

긱벤치3에서 엑시노스5420 CPU 클럭은 1.9GHz로 고정이라고 합니다.
말많고 탈많은 그 벤치마크용 부스트 코드 덕분에 말입니다.
그 부분이 이슈화된게 10월초였는데 저 테스트는 10월말에 있었으니 저 테스트에서도 그런 설정이 적용되었는지 확신할 수 없지만 그럴 가능성이 높으니 그렇게 가정하도록 하지요.

긱벤치3에서 이론적으로 아래와 같습니다.
싱글코어 성능 : 멀티코어 성능 = 싱글코어 1.9GHz : 쿼드코어 1.9GHz = 1 : 4
그런데 실제는 1 : 3.62 이지요.
거기에 이 테스트에서 쿼드코어 1.9GHz는 확실한 사실이고요.
그렇다면 싱글스레드 성능이 싱글코어 1.9GHz보다 높다는 것이고 방법은 클럭이 높이는 수 밖에 없습니다.
1 : 3.62 라는 비율이 나오기위한 싱글코어 클럭을 계산해보면 2.1GHz 입니다.

여기서 결론이 하나 나왔습니다.
싱글코어 성능 : 멀티코어 성능 = 싱글코어 2.1GHz : 쿼드코어 1.9GHz = 1 : 3.62
싱글코어 클럭은 2.1GHz

다시 린팩으로 돌아가보면......
이론치가 1 : 4 인데 실제는 1 : 2.08 로 절반 수준이니 클럭 상승만으로 설명하기는 어렵습니다.
린팩의 싱글스레드에서 싱글코어가 아닌 듀얼코어가 동작한다고 가정할 수 있습니다.

듀얼코어에서도 싱글코어와 같은 클럭으로 동작한다고 가정하고 계산해보면 이렇게 되겠지요.
싱글스레드 성능 : 멀티스레드 성능 = 듀얼코어 2.1GHz : 쿼드코어 1.9GHz = 1 : 1.81
실제값인 1 : 2.08 이 되려면 싱글스레드가 낮아지거나 멀티스레드가 올라가야 합니다.
그 전에 생각해봐야하는게 있습니다.
멀티코어 성능이 이론치에 가까운 비율(듀얼코어라면 1:2, 쿼드코어라면 1:4)로 나온다는 현재의 가정하에서 듀얼코어와 쿼드코어의 성능 비율은 1 : 2 미만이 나올수가 없다는겁니다.
동클럭이라면 1 : 2 가 나올 것이고, 클럭이 차이난다하더라도 듀얼코어 시의 클럭이 쿼드코어 시의 클럭보다 무조건 높기때문입니다.
(활성화 코어수가 적을 때 통상적인 클럭보다 높게 올릴 수 있는 근거가 소비전력과 발열의 여유이기때문.)

린팩 싱글스레드가 듀얼코어를 사용한다는 가정을 지키기위해서는 다른 가정이 필요합니다.
린팩 싱글스레드가 듀얼코어의 최대 성능을 발휘하지 못 했다.라는 겁니다.
그런데 이 경우 모순이 생기지요.
싱글스레드라지만 듀얼코어에서 성능을 최대로 뽑아내지 못 하는데 멀티스레드에서 쿼드코어의 성능을 최대로 뽑아낼 수 있다? 앞뒤가 안 맞지요.
따라서 린팩 싱글스레드가 듀얼코어를 쓴다는 가정은 가능성이 낮아보입니다.

그렇다면 결론은 하나뿐입니다.
린팩 멀티스레드가 CPU의 최대성능을 뽑아내지 못 한다는거지요.
싱글코어와 멀티코어의 비교라면 최대 클럭의 차이를 고려한다해도 최소 1 : 3 이상은 나와줘야 합니다.
그런데 실제 싱글스레드 결과와 멀티스레드 결과의 비율이 이에 못 미친다는건 멀티스레드 테스트에서 멀티코어를 최대로 사용하지 못 한다고 밖에 볼 수 없겠지요. 
 

- 엑시노스 5410은 어떠한가?
엑시노스5410도 5420처럼 활성 코어수에 따라 클럭이 다른지 확인해 보겠습니다.

 

(http://browser.primatelabs.com/geekbench3/77726)
정수연산 - 1 : 3.5
부동소수점연산 - 1 : 3.6

엑시노스5410은 1.6GHz로 알려져있고 긱벤치3 결과의 시스템 정보에서도 그렇게 나타나고 있습니다.
최소한 긱벤치3에서는 쿼드코어에서 1.6GHz로 동작한 것으로 보입니다.

싱글코어 성능 : 멀티코어 성능 = 1 : 3.6 = 싱글코어 1.78 GHz : 쿼드코어 1.6GHz
≒ 싱글코어 1.8 GHz : 쿼드코어 1.6GHz

엑시노스5420도 그렇지만 1.8GHz라는 싱글코어시 클럭이 싱글코어에만 그치지는 않을듯 합니다.
듀얼코어까지 최대클럭이 확장될 가능성이 높다고 봅니다.


- 요약.
엑시노스5410 : 싱글/듀얼코어 1.8GHz, 쿼드코어 1.6GHz
엑시노스5420 : 싱글/듀얼코어 2.1GHz, 쿼드코어 1.9GHz (혹은 그 이하.)
린팩 멀티스레드는 CPU의 최대 성능을 활용하지 못 함.