애플 발표 근거 A9 CPU 사양/긱벤치3 결과 추정. (update 2015.09.12)

 

- 애플에서 공식적으으로 아이폰6S/6S 플러스, 아이패드 프로를 발표했습니다.

찌라시 내용을 다 박살내버리는 성능 향상을 얘기해서, 찌라시 기반의 지난 추정은 다 못 쓰게 돼버렸네요.

(허허허. 애플 성능관련 찌라시는 믿을게 못 되는듯.)

(링크 : 애플 A9 긱벤치 찌라시 결과 분석.)

(링크 : 애플 A9 GFX벤치 찌라시 분석.)

발표 내용을 근거로 사양/성능 추정해보겠습니다.

 

내용이 길어져서 A9, A9X CPU는 각각 다루고, GPU는 함께 다룰 예정입니다.

늘 그렇듯 가정이 포함된 추정이니 맞는다는 보장 없습니다.

 

 

- A9 다이 이미지

애플 키노트 중 M9를 설명하는 과정에서 다이 이미지가 나왔습니다.

 

패키지에 꽉 차게 표시해놨는데 실제로는 패키지보다 작습니다.

메모리 PoP라서 외곽에는 컨택용 솔더볼이 수백개씩 있거든요.

이미지를 확대해보면,

 

물론 이게 실제 A9 다이가 아닐 가능성도 있습니다.

그런데 이런 다이가 기존 애플 제품에 없었습니다.

게다가 가능성을 높이는 것이 우측 상단의 GPU로 추정되는 영역.

모바일용 AP가 아닌 이상 저렇게 GPU 면적을 크게 가져가지 않습니다.

인텔 등 X86 계열 제품의 다이 이미지는 이것과 많이 다르고요.

실제 A9 다이일 가능성이 매우 높습니다.

 

편집을 약간 해보면 이렇습니다.

 

GPU 영역을 보면 동일 형태의 블록이 3개 있습니다.

PowerVR 계열 GPU가 거의 확실한 상황에서 3배수 클러스터를 갖는다면 6클러스터겠지요.

 

이미지를 보면 외곽이 선명하지 않은데 거기까지 이미지가 있을겁니다.

GPU에서 각 클러스터의 크기는 같을텐데 우측상단 클러스터의 일부가 잘리지요.

외각까지 이미지가 있다는 증거입니다.

그렇게 본다면 CPU는 우측하단의 영역입니다.

오른쪽에 L2캐시가 보이고 상하 대칭구조입니다. 듀얼코어라는거지요.

 

중앙의 메모리 영역은 L3 캐시로 추측되네요.

셀 영역 사이에 못 보던 영역이 생겼는데, 아래 A8X 다이를 봤을 때 (SRAM이라고 표시된 부분의) 왼쪽에 있던 영역이 중앙으로 온듯 합니다.

다른 블록과의 연결을 위해 그런듯.

 

(A8X Die)

 

(A8X GPU, GX6850)

 

(A9 GPU 추정)

A8X와 GPU를 비교해보면 캐시 위치만 약간씩 바뀌었을뿐 기본적으로 구조가 거의 같습니다.

A8X가 GX6850이니 같은 계열의 GX6650 으로 추정할 수 있지요.

 

 

- 애플 발표 성능

 

전작 대비 CPU 성능 최대 +70% 라고 합니다.

애플 공식 홈페이지에서도 같은 내용이 있습니다. (다른게 이상한거겠지요.)

 

A8 발표 때를 보면 최초 아이폰 대비 CPU 성능 50배라고 했었습니다.

50배의 17배면 85배네요.

정수로 떨어지니 그대로 써도 될듯 합니다.

소수점으로 떨어지면 낮은 쪽으로 잡는게 맞을듯 합니다.

A8X를 보면 그래프 상 숫자로는 +50% 향상이었는데 발표에서는 +40%라고 했습니다.

+40%면 11.2배가 되는데 그래프에는 12배로 표기한겁니다.

성능의 과장이 있을 수 있다는거지요.

(나중에 얘기하겠지만 A9X를 보면 정수로 안 떨어집니다. 애플에서 적당히 올림해서 발표했겠지요.)

 

 

- 전례를 보면 어떤가.

그럼 저 1.7배라는 수치를 그대로 쓸 수 있을까요?

A8, A8X의 전례를 보면 그렇지 않습니다.

 

A8 발표를 보면 전작 대비 CPU 성능 +25%로 발표했습니다.

(링크 : 애플 A8 사양/성능 분석. (1) CPU)

하지만 긱벤치3 결과를 보면,

정수 +7%

부동소수점 +10%

메모리 +18%

싱글 총점 +14%

멀티 총점 +21%

상승에 그쳤습니다.

 

A8X도 마찬가지입니다.

발표에서는 CPU 성능 +40% 였지만 실제 긱벤치3 결과 상승치는

정수 +15%

부동소수점 +18%

메모리 +46%

싱글 총점 +26%

멀티 총점 +80%

에 그쳤습니다.

(링크 : 애플 A8X 사양 추정. (Apple A8X))

(링크 : 애플 A8X 성능 분석. (1) CPU (Geekbench3))

 

애플에서 말하는 성능향상의 기준이 긱벤치3가 아니라는건 확실해 보입니다.

하지만 현재 성능 추정에 쓸 수 있는 거의 유일한 벤치마크가 긱벤치3 입니다.

어떻게든 긱벤치3를 쓸 수 있게해야 최소한의 추정이라고 할 수 있습니다.

그렇다면 긱벤치의 어느 항목을 쓰는게 가장 괜찮을까요.

 

멀티총점은 일단 안 됩니다.

애플에서 A8X는 +50%라고 했는데 실제 +80% 나와버렸지요.

성능 향상을 줄여서 발표하는 업체는 이 세상에 없을겁니다. 멀티 총점이 기준이 아닐 가능성이 높습니다.

정수, 부동소수점 점수같이 일부 항목의 점수만을 대상으로 삼을 수도 없습니다. 종합적인 성능을 보여줘야지요.

그렇다면 싱글 총점을 기준으로 보는게 타당합니다.

 

싱글 총점 향상치와 애플 발표치의 차이는 어떨까요.

A8을 보면 1.14 / 1.25 = 0.912

A8X는 1.26 / 1.4 = 0.9

각각 실제 긱벤치3 싱글 점수 향상치는 발표치의 90% 수준이었습니다.

나름 경향성이 보인다는거고, 이걸 근거로 써먹을 수 있을듯 합니다.

즉, 애플 발표치의 90% 수준이 실제 긱벤치3 싱글총점 향상치라고 가정할 수 있습니다.

 

다른 방향도 있는데 정수+부동소수점 점수만 갖고 성능향상을 따지는겁니다.

그렇게보면 A8은 발표치 +25%, 실제 +8.5%가 되서 실제가 발표치의 87% 수준이고,

A8X는 발표치 +40%, 실제 16.5%가 되서 실제가 발표치의 83%가 됩니다.

이러면 평균적으로 실제 성능 향상이 발표치의 85% 수준이라고 가정할 수 있습니다.

이 방법에 대해서도 따로 계산해보지요.

 

 

 

- 계산 1 기준정보

A8, A8X의 긱벤치3 싱글 점수가 기준이 됩니다.

 

A8 1.4GHz

정수 1691

부동소수점 1578

메모리 싱글 1671

메모리 멀티 1870

싱글총점 1640

정수+부동소수점 싱글점수 2335/GHz

 

A8X 1.5GHz

정수 1812

부동소수점 1702

메모리 싱글 2068

메모리 멀티 2706

싱글총점 1777

정수+부동소수점 싱글점수 2342/GHz

 

 

- 계산 2-1 싱글총점 기준

애플 발표는 1.7배였지만, 여기에 앞서 계산한 0.9배를 반영하면 1.7 x0.9 = 1.53배 입니다.

A9의 긱벤치3 싱글총점이 A8의 1.53배라고 보고 계산하지요.

 

싱글 총점 : 1640 x1.53 = 2509

LPDDR4로 바뀌면서 대역폭이 A8 대비 2배로 증가된 것으로 추정되는데, 대역폭이 2배면 긱벤치3 메모리 점수는 +21% 증가합니다. (다른 제품을 봤을 때.)

메모리 : 1640 x1.21 = 2022

총점 중 메모리 점수  : 2022 x0.2 = 404

총점 중 정수+부동소수점 점수 : 2509 - 404 = 2105

정수+부동소수점 원점수 : 2105 / 0.4 = 5262.5

A8과 같은 아키텍처라고 가정한다면 클럭은 5262.5 / 2335 = 2.25GHz

 

아무리 공정이 바뀌었다지만 클럭이 2.25 / 1.4 = 1.61, 60%나 오를 수는 없겠지요.

아키텍처의 개선이 있었다고 보는게 타당합니다.

애플 발표에서도 new transistor architecture라고 밝혔는데, 크든작든 아키텍처의 변화가 있었다고 해석할 수 있습니다.

3세대 64비트 칩이라고 하는 것도 그렇고요.

 

 

그렇다면 얼마나 향상되었냐가 문제인데, A9 클럭이 1.85GHz라는 찌라시를 이용해보지요.

1.85Hz에서 저 성능이 나왔다면 클럭당성능이 2.25 / 1.85 = 1.216, 약 +22% 향상되었다는 계산이 나옵니다.

올려잡아서 1.9GHz라고 해도 +18% 향상입니다.

평균적으로 +50% 향상이 있었던 A6 -> A7 수준까지는 아니지만, A7 -> A8에서 +10% 향상되었던걸 생각해보면 이 정도 향상은 상당한 수준입니다.

 

저번에 예상했던 1.7GHz로 계산해보면 어떨까요. (공정 변경으로 인한 클럭상승 가능치.)

2.25 / 1.7 = 1.32, 아키텍처로 인한 성능향상치가 +32% 입니다.

 

아키텍처 변경으로 인한 성능향상치를 반영해도 클럭이 상당히 높다는건, 사이클론 대비 고클럭이 쉬운 아키텍처로 바뀌었다고 볼 수 있습니다.

성능향상이든, 클럭상승이든 아키텍처의 변화의 근거가 되는거지요.

 

아키텍처 변경 여부, 변경되었다면 얼마나 성능이 올라갔는지 알 수 없기때문에 클럭을 특정하기는 힘들어 보입니다.

 

아키텍처의 변화가 있다면 메모리 점수도 바뀔 가능성이 있습니다.

위에서 했던 가정이 무너지는거지요.

이러면 위의 계산이 다 틀어집니다.

 

 

- 계산 2-2 싱글총점 기준 : 진짜 +70%라면?

1.53배가 아니라 진짜 애플 발표대로 +70%라면 어떨까요.

 

싱글 총점 : 1640 x1.7 = 2788

메모리 : 1640 x1.21 = 2022

총점 중 메모리 점수  : 2022 x0.2 = 404

총점 중 정수+부동소수점 점수 : 2788 - 404 = 2384

정수+부동소수점 원점수 : 2384 / 0.4 = 5960

A8과 같은 아키텍처라고 가정한다면 클럭은 5960 / 2335 = 2.55GHz

 

당연한 결과지만 클럭이 터무니없이 더 올라갑니다.

1.85GHz로 가정하면 클럭당성능은 2.55 / 1.85 = 1.38, +38%

1.7GHz로 가정하면 클럭당성능은 2.55 / 1.7 = 1.5, +50%

1.7GHz로 가정하면 A6 -> A7 (Swift -> Cyclone) 수준의 아키텍처 향상이 있는걸로 계산됩니다.

 

 

- 계산 2-3 싱글총점 기준 : 멀티점수

어찌됐든 싱글 총점이 1.7배 혹은 1.53배 증가하는건 변함이 없고, 이를 근거로 멀티점수를 계산할 수 있습니다.

그러기 위해서는 메모리 멀티점수를 알아야겠지요.

A8을 보면 메모리 멀티점수/싱글점수 비율이 1.2 입니다.

A8X는 1.31 이고요.

메모리 인터페이스 버스 폭 차이(64bit vs 128bit)로 인해 점수 차이가 발생하는듯 합니다.

A8의 비율을 반영하면 A9 메모리 멀티점수는 2022 x1.2 = 2426

총점으로 환산하면 2426 x0.2 = 485

정수+부동소수점 점수는 코어 수에 비례해서 나올겁니다.

 

싱글총점 1.53배 기준이라면,

멀티 총점은 2105 x2 + 485 = 4695점. A8 대비 1.6배입니다.

 

싱글총점 1.7배 기준이라면,

멀티 총점은 2384 x2 + 485 = 5253점. A8 대비 1.8배입니다.

 

 

- 계산 3-1 정수+부동소수점 점수 기준

애플 발표는 1.7배였지만, 여기에 앞서 계산한 0.85배를 반영하면 1.7 x0.85 = 1.445배 입니다.

A9의 긱벤치3 싱글 정수+부동소수점 점수가 A8의 1.445배라고 보고 계산하지요.

 

정수+부동소수점 점수 : (1691 + 1578) x1.445 = 4723.5

(앞서 계산한대로) 메모리 : 1640 x1.21 = 2022

총점 중 메모리 점수  : 2022 x0.2 = 404

총점 중 정수+부동소수점 점수 : 4723.5 x0.4 = 1890

싱글 총점 : 1890 + 404 = 2294

 

A8과 같은 아키텍처라고 가정한다면 클럭은 1.4GHz x1.445 = 2.0GHz

A8과 같은 아키텍처라면 공정이 바뀌어도 클럭은 1.7GHz 수준이 한계로 보이는데, 이보다 높다는건 오히려 아키텍처의 변화가 있다는 근거로 볼 수 있습니다.

찌라시대로 1.85GHz라고 가정한다면 클럭당성능은 1.445 / (1.85 / 1.4) = 1.094, 9.4% 향상입니다. 약 10%지요.

 

 

- 계산 3-1 정수+부동소수점 점수 기준 : 멀티점수

듀얼코어이기때문에 정수+부동소수점 점수는 딱 2배로 가정.

정수+부동소수점 점수  : 4723.5 x2 = 9447

(앞서 계산한대로) 메모리 점수 : 2022 x1.2 = 2426

총점 중 메모리 점수  : 2426 x0.2 = 485

총점 중 정수+부동소수점 점수 : 9447 x0.4 = 3779

멀티 총점 : 3779 + 485 = 4264

멀티 점수가 딱 2배가 나온다는 보장이 없기때문에 실제 점수는 이보다 낮을 수 있습니다.

멀티 효율이 2배가 아니라 1.9배로 나오면 멀티 총점이 4075점이거든요.

(찌라시 멀티 점수가 4064점이라는거.)

 

 

저는 정수+부동소수점 점수로 계산하는 방식이 맞을 가능성이 높다고 봅니다.

찌라시의 내용과 잘 들어맞거든요.

클럭 1.85GHz 가정시 아키텍처 성능향상치 10%

싱글점수 2294 멀티점수 4264 (찌라시에서 싱글 총점 2248, 멀티 총점 4036)

 

 

- 추정 정리

애플 A9

CPU 듀얼코어

GPU 6클러스터. GX6650 추정.

LPDDR4 2GB : 어도비 정보나 애플 키노트 등을 봤을 때 아이패드 프로는 4GB가 유력하고, 아이폰은 2GB일 가능성이 높음. 애플측의 (거의) 공식적인 (문의에 대한) 확인도 있었으니...

 

애플 발표 성능향상 CPU 1.7배 (A8 대비)

전례를 봤을 때, 긱벤치3 정수+부동소수점 싱글 점수 기준 발표치의 85% 수준(1.445배)으로 추정.

 

긱벤치3 추정 점수

싱글 총점 : 2294 (A8 대비 +40%)

멀티 총점 : 4264 (듀얼코어 효율 최대시.)

               4075 (듀얼코어 효율이 1.9배 가정시.) (A8 대비 +40%)

 

클럭 1.85GHz 가정시 아키텍처 개선으로인한 성능 향상치 10%