엔비디아 테그라 K1 GPU 소비전력 추정.

엔비디아의 주장 1
GPU 소비전력은 2W

엔비디아의 주장 2
CPU + GPU 최대 소비전력 11W
이 제품의 CPU 클럭은 2.32GHz, GPU 클럭은 950MHz로 보입니다. 32비트 테그라 K1 최대 사양이지요.
(링크 : http://www.phoronix.com/scan.php?page=article&item=nvidia_tegrak1_preview&num=1)

엔비디아의 주장 3
맨해튼 오프스크린 기준 소비전력. (AP+DRAM)
9 fps - 1.5W
11fps - 1.75W

엔비디아의 주장 4
TDP 5W
표를 보면 SPECint 5600 입니다.
Cortex-A15 쿼드 1.9GHz 였던 테그라4는 1168 이었습니다. (싱글기준으로 추정.)
(링크 : 엔비디아 테그라4/4i 공식 TDP 및 소비전력 추정.)
싱글 1168을 기준으로 쿼드 5600의 클럭을 계산하면 2.28GHz 입니다.
오차범위 고려하면 2.3GHz라고 봐도 무방하고 5W라는 전력의 기준은 풀로드라는게 됩니다.
GPU도 연산성능 기준이기때문에 풀로드입니다.
CPU+GPU 풀로드 전력이 5W라면 위의 11W라는 내용과도 맞지않고 상식적으로 봐도 너무 낮습니다.
따라서 5W는 소비전력이 아니라 TDP로 봐야할듯 합니다.

-
엔비디아의 발표를 그대로 믿으면,
CPU 최대 전력 : 9W
GPU 최대 전력 : 2W
TDP가 5W, GPU가 최대 2W 이면 그래픽 벤치마크에서 CPU 소비전력은 최대 3W 이하.
과연 앞뒤가 맞는가?


- CPU 전력 추정
엔비디아의 자료입니다.

앞서 테그라4가 1168이고 이 결과는 싱글기준일 것으로 보인다고 했습니다.
여기서 보이는 것도 최대 1400 수준인 것으로 보아 싱글코어 기준으로 보입니다.
테그라 K1의 성능 표시 구간은 최대 1400을 약간 넘습니다.
4코어 기준이라면 5600 이지요. 엔비디아의 발표 성능과 같습니다.
실제 테그라 K1의 성능, 클럭 구간만큼 표시한듯 합니다.
여기서 나온 테그라 K1의 최대전력은 1625mW
싱글코어 기준이니 쿼드코어는 4배인 6500mW = 6.5W 입니다.
제목에는 추정이라 썼지만 이건 거의 기정사실로 봐도 무방합니다. 엔비디아가 직접 공개한 자료니까요.

- 중간정리
CPU 최대전력 : 6.5W
CPU + GPU 최대전력 : 11W -> GPU 최대전력 : 4.5W

- GPU 전력 추정
현재 맨해튼 오프스크린 성능은 30 fps 로 이게 최대성능으로 보입니다.
(링크 : http://gfxbench.com/device.jsp?benchmark=gfx30&os=Android&api=gl&D=Xiaomi%20MiPad)
GPU가 최대 30 fps인데 엔비디아의 주장대로 이 때 2W라면,
9 fps - GPU 0.6W, GPU를 제외한 AP + DRAM 0.9W
11 fps -GPU 0.73W, GPU를 제외한 AP + DRAM 1.02W
하지만 이건 이제 믿을수가 없습니다.

30 fps - 4.5W라면?
9 fps - GPU 1.35W, GPU를 제외한 AP + DRAM 0.15W
11 fps -GPU 1.65W, GPU를 제외한 AP + DRAM 0.1W

여기서는 클럭과 전력이 비례한다는 것만 고려했는데 실제 저클럭에서는 전압도 낮아지기때문에 실제 GPU 전력은 저것보다 더 낮을겁니다.
이런 부분까지 고려해도 이렇습니다.
9 fps - GPU 0.9W, GPU를 제외한 AP + DRAM 0.6W
11 fps -GPU 1.1W, GPU를 제외한 AP + DRAM 0.65W

GPU를 제외한 AP + DRAM이 0.6W라면 순수 CPU 전력은 0.4~0.5W 수준이라는거고 이 때 성능은 SPECint 700~800 정도 입니다.
컴패니언 코어라면 가능한 수준이네요.
불가능한 수준이 아니기때문에 그래픽 전성비 자료는 어느 정도 맞다고 볼 수 있습니다.


- 잠정 결론
엔비디아의 주장이 맞는지 결론내보겠습니다.

1. 엔비디아 자료 분석 결과.
CPU 최대전력 : 6.5W (Cortex-A15 쿼드 2.3GHz)
GPU 최대전력 : 4.5W (950MHz)

2. GPU 코어 소비전력 최대 2W 이하 - 거짓
GPU 전체의 소비전력은 최대 4.5W로 보이며, GPU 코어만의 전력도 낮게 잡아도 3W
엔비디아는 740M에서 GPU에서 GPU 코어 외 부분의 소비전력이 3W라고 밝히고 있는데 긍정적으로 해석해서 이 부분의 전력까지 포함한다고해도 추가되는 전력은 절반인 1.5W 입니다.
테그라 K1 GPU사양은 740M의 절반이기때문.
(링크 : 엔비디아 테그라K1 GPU 성능. (Nvidia Tegra K1))
4.5W에서 1.5W가 빠져도 3W
애초에 비교대상이었던 타이탄 전력을 그래픽카드 전체 TDP인 250W 표기해놓고 2W를 GPU 코어만의 전력이라고 하는건 억지스럽습니다.

3. TDP 5W - 참
그래픽 벤치마크처럼 GPU 로드가 높을 때, CPU 전력 0.5W + GPU 전력 4.5W = 5.0W 로 보입니다.
CPU 최대전력이 6.5W이기때문에 CPU 로드가 높을 때도 TDP 5W는 문제없어 보입니다.
순간적으로 TDP를 넘는 수준으로 소비전력이 올라가는 경우는 종종 있고, 있어도 시간이 길지 않다면 동작에 문제가 없습니다.
로드가 길어진다면 쓰로틀링이 바로 걸리겠지요.


- Extra : 스마트폰에서 성능은?
TDP는 플랫폼마다 다른데 태블릿은 최대 5W, 스마트폰은 최대 2.5W 선으로 잡습니다.
Xiaomi MiPad가 테그라 K1 최대 사양으로 나올 수 있었던 것도 위의 분석과 어느 정도 들어맞는 결과입니다.
(링크 : http://gfxbench.com/device.jsp?benchmark=gfx30&os=Android&api=gl&D=Xiaomi+MiPad&testgroup=info)

그렇다면 스마트폰에서 테그라 K1은 어떨까요.
(탑재 계획이 있는지 없는지 모르겠지만 일단 탑재한다고 가정하지요.)

TDP 5W가 가능했던 GPU 로드 조건을 다시 보겠습니다.
CPU 전력 0.5W + GPU 전력 4.5W = 5.0W
5.0W를 2.5W로 낮추려먼 GPU 전력을 낮추는 수 밖에 없습니다.
CPU가 0.5W면 더 낮출 수도 없으니까요.
그럼 CPU 전력 0.5W + GPU 전력 2.0W = 2.5W 라는 조건인데 GPU 전력 2.0W에서의 성능은 어떨까요.

산술적으로는 최대 성능의 44% 이므로
422MHz, 맨해튼 오프스크린 13.3 fps, 티렉스 오프스크린 27.3 fps 입니다.
클럭이 낮아지면 전압도 낮아져서 소비전력 여유가 커지기때문에 클럭이 더 높아질지도 모르겠습니다만
일단 계산은 그렇습니다.
레노버 K1 HD 결과가 각각 11.3 fps, 24.6 fps 인건 우연이 아닐지도 모르겠네요.
스마트폰용 SKU가 적용된걸지도?
(링크 : http://gfxbench.com/device.jsp?benchmark=gfx30&os=Android&api=gl&D=Lenovo%20K1%20HD%20%282014%29)
어쨌든 스마트폰에서의 추정 성능은 썩 그렇게 높은 수준이 아닙니다.
현재 아드레노330, Mali-T628MP6의 최대 성능과 비슷한 수준입니다.
이게 28nm 세대 제품의 성능 한계일지도......