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  스마트폰의 스펙을 이야기할 때 가장 먼저 확인하고, 가장 중요하게 생각하는 부분이 있다면 당연히 'CPU'이다. 최근에 출시한 스마트폰 가운데 가장 핫(Hot)한 제품을 꼽으라면 당연히 삼성전자의 '갤럭시 S4'라고 이야기하는 분들이 많은 것이다. 그만큼 삼성전자의 스마트폰이 국내외에서 높은 인지도와 높은 판매량으로 안드로이드 스마트폰에서도는 두각을 보이고 있다는 것이다.

 

  갤럭시 S4가 출시되기 전부터 가장 많은 이슈를 만들었던 부분이 바로 'CPU'이다. 지금 이 글을 읽는 순간에도 출시되는 스마트폰 중 가장 채택하고 있는 CPU는 '쿼드코어(QuadCore)' 제품일 것이다. 그런데 갤럭시 S4는 여기에서 몇 단계 업그레이드 된 '옥타코어(OctaCore)' CPU를 탑재하였고, 이 부분을 놓고 새로운 기술에 대한 다양한 이야기가 나왔던 깃이다.

 

 



  국내에 출시된 갤럭시 S4는 '엑시노스 5 옥타(Eynos 5 Octa)'라는 CPU를 탑재하고 있다.

 

  엑시노스 5 옥타(Exynos 5 Octa)'는 삼성홈페이지(www.samsung.com)에 소개된 것처럼 '세계 최초의 옥타코어 모바일 AP(The World's First Octa-core Mobile Application Processor)'이다. 엑시노스 5 옥타에 대한 이야기를 시작하기 전에 엑시노스 5 옥타가 ARM의 전력절감 기술인 '빅.리틀(big.LITTLE)'을 채택한 옥타코어로 1.6GHz 쿼드코어와 1.2GHz의 쿼드코어 조합으로 이루어졌다는 것 그리고 그래픽 처리를 담당하는 GPU(Graphics Processing Unit)는 파워VR SGX 544 MP3이며, LPDDR3 메모리를 채택했다는 것을 간단하게 특장점으로 언급한다.

 

  그러면 지금부터 엑시노스 5 옥타가 갖고 있는 특장점을 하나씩 자세하게 살펴보자!

 

 


big.LITTLE

 

  가장 먼저 살펴볼 부분은 '옥타'라고 이름 붙여진 이유인 '옥타코어(Octa-core)'에 대한 부분이다. 1.6GHz의 쿼드코어와 1.2GHz의 쿼드코어 조합은 '엑시노스 5 옥타'가 보여주는 옥타코어의 구성이다. 가장 먼저 떠오르는 것은 '왜 다른 클럭속도의 CPU로 구성했을까?'라는 것이다.

 



  이유는 'big.LITTLE(빅.리틀)'이라고 하는 ARM의 전력절감기술에서 찾아볼 수 있다. 1.6GHz의 쿼드코어 CPU인 'ARM Cortex-A15'는 서버용으로 사용할 수 있을 만큼 매우 빠른 성능을 보여주지만, 그만큼 전력소모가 심하다. 일반적인 모바일 프로세서는 1.5W 내외인 것에 비해 AMR Cortex-A15는 최대 5W 즉 3배까지 높은 전력 소모를 보여준다. 이런 Cortex-A15 CPU 4개와 Cortex-A7 4개로 'big.LITTLE' 전력절감 기술을 구축한 것은 Cortex-A7이 전력소모를 1W 미만으로 줄이면서 Cortex-A9(코텍스 A9, 현재 스마트폰에 가장 널리 사용되는 코어)와 유사한 성능을 보여주기 때문이다.

 



  쉽게 정리하면 코텍스 A15 코어는 초고해상도의 동영상 재생이나 게임 등 고사양을 요구하는 작업 실행시 활용되며, 코텍스 A7 코어는 인터넷 게임이나 웹 서핑, 메일관리 등 일상적인 스마트폰 작업 실행시 활용되는 것이다. 고사양의 작업이 아니라면 최소한의 전력소모를 보여주도록 구성한 것이 '엑시노스 5 옥타'의 'big.LITTLE' 기술이며, 이를 통해서 '뛰어난 성능'과 '전력 소모 감소'라고 하는 두 마리의 토끼를 모두 잡은 것이다.

 

 

 

24nm HKMG

 

  여기에 또 하나 '엑시노스 5 옥타'는 24nm HKMG 공정을 채택했다. HKMG란 'High K Metal Gate'로 현재 HKMG를 상용화한 회사는 삼성전자를 비롯하여 인텔, TSMC등이 있다. HKMG 공정을 채택했다는 것이 무슨 장점이 있을까?

 



  HKMG(하이-케이 메탈 게이트)는 공정을 미세화하여 전력 누수를 최소화하는 기술이다. 간단하게 슬립상태에서 전력 소모가 줄어든다는 것이다. 엑시노스 5 옥타를 구성하는 반도체가 매우 미세한 공정(24nm)으로 가게 되면, 전류가 흐르지 말고 끊어져야 하는 곳으로 전류가 흐르게 되는 현상이 발생한다. 이걸 SiO2(실리카)보다 잘 막아주는 물질이 High K Metal이다. 즉, 게이트(Gate)가 닫힌 상황에서 전류가 흐르지 않도록 High K Metal로 누설전류를 잡아준다는 것이다. 이렇게 전력 누수를 최소화하게 되면 자연스럽게 '전력소모'가 줄어들고, '발열' 역시 줄어들게 된다.

 

 

 

PowerVR SGX544

 

  갤럭시 S4에서 '그래픽(Graphic)'을 담당하는 GPU가 바로 'PowerVR SGX544'이다. GPU(Graphics Processing Unit)가 무엇인지는 몰라도 GPU가 왜 중요한지 우리는 너무 잘 알고 있다. GPU가 중요한 이유는 스마트폰을 사용하는 다양한 활용 방법 중 대부분이 2D/3D 그래픽 연산을 처리하면서 재생되는 데이터 들이기 때문이다.

 

  게임은 물론이고, 고해상도 동영상 재생 등 갤럭시 S4의 디스플레이를 통해서 보여지는 화려한 그래픽은 모두 PoweVR SGX544를 통해서 실행되는 것이다.

 

 


  갑자기 Exynos 5 Octa(엑시노스 5 옥타) CPU에 대한 이야기를 하다가 PowerVR SGX544라고 하는 GPU 이야기를 왜 하는지 궁금한 분들이 계실 것이다. 갤럭시 S4와 같은 스마트폰의 AP(Application Processor)안에는 CPU와 함께 GPU도 포함되어 있다. 쉽게 말하면 엑시노스 5 Octa 안에 PowerVR SGX544라는 GPU가 포함되어 있는 것이다.

 

  이런 구조는 Exynos 5 Octa만의 이야기는 아니다. 우리가 CPU를 이야기하면서 GPU 역시 같이 언급하는 것은 그 이유때문이며, Exynos 5 Octa가 처음 갤럭시 S4에 탑재된다고 발표되었을때도 어떤 GPU가 사용되는지 관심을 가졌던 것도 그 이유이다. 엑시노스 5 옥타(Exynos 5 Octa)는 PowerVR SGX544 MP3가 탑재되는데… PowerVR이라는 브랜드의 SGX 544 모델로 트리플 코어(MP)에 533MHz의 처리 속도를 갖는 GPU이다.

 

  GPU에 관심이 있는 분들은 기존 갤럭시 시리즈의 GPU와 갤럭시 S4의 GPU가 다르다는 것을 눈치챘을 것이다.

 

갤럭시S : PowerVR SGX540 (200MHz)
갤럭시S2 : ARM Mali-400MP4 (266MHz)
갤럭시 노트 : ARM Mali-400MP4 (266MHz)
갤럭시S3 : ARM Mali-400MP4 (445MHz)
갤럭시 노트2 : ARM Mali-400MP4 (533MHz)

갤럭시S4 : PowerVR SGX544MP3 (533MHz)

 

  정확하게 이야기하면 갤럭시S와 갤럭시S4가 PowerVR GPU를, 그 외에 갤럭시S2, 갤럭시 노트, 갤럭시S3, 갤럭시 노트2가 ARM Mali GPU를 사용했다. ARM의 Mali에서 PowerVR로 변경되면 장점이 많을까? 단점이 많을까? 일반적으로 두 GPU를 비교하는 경우 PowerVR의 손을 들어주는 경우가 많다. 그 이유는 전력 소모량이 적고, 성능면에서 우수하기 때문이다.

 



  그런 점에서도 갤럭시 S4의 PowerVR SGX544는 엑시노스 5 옥타(Exynos 5 Octa)의 성능을 더욱 UP시켜주는 부분이라고 할 수 있다.

 

 

 

13Mp 30fps ISP

 

  '13Mp 30fps ISP'가 조금은 어렵게 느껴지겠지만, 풀어보면 생각보다 쉽다. 13Mp는 13메가픽셀이고, 30fps는 우선 fps부터 알아야 한다. fps는 Frame per second으로 1초당 재생 표시되는 화면수이다. 즉 30fps는 1초에 30개의 화면(프레임)을 재생표시한다는 것이다. 마지막으로 ISP는 Image Single Processing으로 영상 신호 처리를 말한다.

 

  13Mp 30fps ISP는 갤럭시 S4의 '카메라'관련 부분을 이야기하는 것이다. 엑시노스 5 Octa는 제로 셔터 랙(Zero Shutter Lag)과 고품질의 사진을 가능하게 해준다. 그 뿐만 아니라 WQXGA 해상도(2560x1600) 역시 지원하고 있다.

 

 

 

e-MMC 5.0 & USB 3.0

 

  엑시노스 5 옥타는 업계 최초로 e-MMC(embedded Multi Media Card) 5.0과 USB 3.0을 채택하였다. 외부 저장장치에서 데이터를 불러올 때 보다 빠르게 불러들이게 되는 것이다. 



  여기에 추가로 LPDDR3 메모리를 채택하여 병목현상(프로세서와 메모리간 데이터 소통이 정체되는 현상)을 최소화했다.

 

 

 


 


  우리는 보통 '엑시노스 5 옥타'에 대해서 이야기를 할 때, '옥타코어(Octa-core)'만 생각하는 경우가 있다. 물론 '옥타코어'가 '엑시노스 5 옥타'를 대표하는 특장점임에는 분명하지만, 그 외에도 다양한 부분이 '엑시노스 5 옥타'를 매력적으로 보여주고 있다는 것 역시 분명한 사실이다. 이번 글에서는 '옥타코어'와 함께 big.LITTLE, 24nm HKMG, PowerVR SGX544, ISP, e-MMC 5.0, USB 3.0, LPDDR3 등을 조금 더 자세하게 살펴보았다.




  현재 최고의 모바일 AP라고 불리고 있는 '엑시노스 5 옥타'는 이렇게 다양한 기능을 통해서 갤럭시 S4를 더욱 파워풀하게 보여주고 있는 것이다.

 




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