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  1. 2012.01.30
    Android GPU SoC 정리 (2)
요즘 회사에서 GPU관련 일을 하고 있는데 안드로이드에서 아무리 최적화를 해도 IPhone 4S보다 1.5~2배 느리다. 그 이유는 바로 GPU 파워가 다르기 때문이다. 결론적으로 안드로이드 디바이스가 IPhone 4S의 GPU 성능을 앞서는 시점은 2012 1Q or 2Q가 아닐까 생각이된다.

현재 모바일 AP는 3강 체제라고 할 수 있다.
TI(Texas Instrument) OMAP : http://en.wikipedia.org/wiki/OMAP
삼성 Exynos : http://en.wikipedia.org/wiki/Hummingbird_Processor#Exynos_3110
퀄컴 Snapdragon : http://en.wikipedia.org/wiki/Snapdragon_(system_on_chip)

그리고 에플 A5 (made in 삼성) : http://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%95%A0%ED%94%8C_A5

그럼 각 AP들이 GPU는 무엇을 쓸까? (CPU는 모두 ARM의 Cortex 시리즈를 쓴다)
TI : TI의 SGX 시리즈
Exynos : ARM의 Mali 시리즈
Snapdragon : 퀄컴이 AMD에서 인수해서 만들고 있는 Adreno 시리즈
A5 : TI의 SGX 543MP2

참고로 postfix로 붙는 MP2는 multi-processor 2라는 말이다. 즉 코어가 2개라는 뜻. MP4는 코어가 4개라는 뜻

2012년 1월 현재 빅3에서 나온 가장 최신의 AP를 탑제한 제품은 다음과 같다.
삼성 Galaxy Nexus : IT OMAP 4460 (45nm, 2*Cortex-A9@1.5GHz, PowerVR SGX 540 384MHz)
삼성 Galaxy 2 : Exynos 4210 (45nm, 2*Cortex-A9@1.4GHz, Mali-400 MP4)
 LG Optimus LTE : Snapdragon S3(MSM8660) (45nm, 2*Cortex-A9@1.5GHz, Adreno 220)

AnandTech의 벤치마크 결과를 보면 http://www.anandtech.com/show/5133/galaxy-nexus-ice-cream-sandwich-initial-performance
GLBenchmark 2.1 - Egypt - Offscreen
SGS2의 Mali-400 MP4는 A5의 SGX 543MP2의 절반의 성능이고
Galaxy Nexus의 PowerVR SGX 540는 다시 SGS2의 2/3의 성능을 보이고 있다.
아직 Adreno 220은 명함도 못내밀 수준인것 같다.
쉽게 말하면 IPhone 4S의 GPU가 아직까지는 슈퍼 짱이다.


그럼 빅3의 AP의 GPU가 A5의 SGX 543MP2를 따라잡는 차기 제품은 무엇일까?

1. 퀄컴 Snapdragon S4 MSM8960 : 28nm, 2*Krait@1.5GHz, Adreno 225 (http://gigglehd.com/zbxe/6509045)
발매시기 : 2012 1Q
GPU성능 : SGX 543MP2정도일것 같음
SoC 칩의 GPU 비교
Adreno 225
PowerVR SGX540
PowerVR SGX543
PowerVR SGX543MP2
Mali-400 MP4
GeForce ULP
GeForce++ (Kal-El)
SIMD 이름
-
USSE
USSE2
USSE2
Core
Core
Core
SIMD 대응 데이터 스트림의 양
8
4
4
8
4+1
8
12
각 SIMD의 MAD 수
4
2
4
4
4/2
1
?
총 MAD
32
8
16
32
18
8
?
연산 성능(GFLOPS)@200MHz
12.8
3.2
6.4
12.8
7.2
3.2
?
연산 성능(GFLOPS)@300MHz
19.2
4.8
9.6
19.2
10.8
4.8
?


발매 디바이스 예상 : LTE에 올인하고 있는 LG Optimus XXX LTE 정도가 아닐까?


2. 삼성 Exynos 4412 : 32nm, 1.5-1.8(rumored) GHz Quad-core ARM Cortex-A9, ARM Mali-T604
발매시기 : 2012 3~4월
GPU성능 : Mali-T604의 성능이 Mail 400MP4의 2.5배로 추정되고 있다. 즉 SGX 543MP2보다 조금 앞설것으로 예상된다.
 
출처 http://gamma0burst.tistory.com/369
Mali-T604 부터는 SGX540처럼 Vertex Shader와 Pixel Shader가 통합된다고 한다.

발매 디바이스 예상 : 겔러시S3 ??


3. TI OMAP : 45nm, 1.5-1.8 GHz dual-core ARM Cortex-A9, PowerVR SGX544 @ 384 MHz + dedicated 2D graphics core
발매시기 : 2012 2Q
GPU성능 : SGX 544MP가 아니라 그냥 SGX 544이다. A5의 SGX 543MP2와 코어를 직접 비교 한다고 해도 큰 차이가 없을 듯 하다. 즉 A5의 SGX 543MP2보다 두배정도 느리지 않을까란 생각
발매 디바이스 예상 : TI의 강점의 GPU인데 왜 SGX 543MP2를 탑제한 OMAP AP를 출시 않하는지 모르겠다. 당분간 OMAP은 시장에서 버림받을것 같다.

결론
2012 1Q~2Q에 Snapdragon과 Exynos의 다음세대가 나오면 IPhone 4S와 IPad 2는 CPU와 GPU 둘다 안드로이드에게 밀리게 될것이다.
6월에 IPhone 5가 출시될텐데 다시 안드로이드와 하드웨어 격차를 벌릴수 있을것 같지가 않다. (주관적인 제 느낌)


삼성 Exynos에 대한 불만 한가지.

삼성은 A5를 만들었으면서도 왜 Exynos에 SGX 543MP2를 안쓰고 Mali 400MP4를 고집하는지 모르겠다. 성능이 반밖에 안나오는데... 여러 기사에서는 가격문제라고 한다.

GPU를 intensive하게 쓰는 프로그램을 개발하는 개발자 입장에서 Mali 400MP4는 상당히 문제가 많은 GPU이다.
1. 안정적이지 않다 : 약간 무거운 shader를 쓰면서 index를 2만개쯤 그리라고 시키면 process가 죽는다.
2. 버그가 많다 : GLSL의 sqrt, pow가 특정 영역의 실수만 정확하게 계산을 한다. 등등 

참고자료
http://www.anandtech.com/show/5133/galaxy-nexus-ice-cream-sandwich-initial-performance 
http://nena.se/nenamark/view?version=2
http://gigglehd.com/zbxe/6509045
http://gamma0burst.tistory.com/361
http://gamma0burst.tistory.com/369
http://gamma0burst.tistory.com/351
http://en.wikipedia.org/wiki/OMAP
http://en.wikipedia.org/wiki/Hummingbird_Processor#Exynos_3110
http://en.wikipedia.org/wiki/Snapdragon_(system_on_chip)
http://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%95%A0%ED%94%8C_A5
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