1. 개요
삼성전자의 엑시노스 5 시리즈 소속 모바일 프로세서 중, ARM big.LITTLE 솔루션을 처음 도입한 5 옥타 5410과 엑시노스 5 옥타 5420의 빅리틀 지원 관련 논란 부분이다.2. 상세
엑시노스 5 옥타의 2013년 모델은 상반기에 5410, 하반기에 5420이 출시되는데, 5420은 GPU를 퀄컴 스냅드래곤 800의 GPU 성능에 맞춰 체급을 늘렸다. 이 때문에 GPU 개선형 모델이라고 알려졌으나, 알려진 것과 달리 GPU 차이 때문에 분리한 것이 아니라고 한다.즉, 5410의 GPU가 Adreno 330이나 하반기에 나온 5420에 비교하면 성능이 떨어지는 것은 사실이지만, 단순히 이 점 때문에 새로운 제품을 개발 한 것은 아니며, 실상은 5410 CPU의 설계 오류에서 빚어지는 big.LITTLE 솔루션의 불완전 때문이라는 의견이 나왔다.
5410은 시연용 태블릿에서는 IKS 모드도 지원하였으나, 양산되어 탑재된 갤럭시 S4에서는 오직 클러스터 마이그레이션만 지원한다.
본래 ARM의 big.LITTLE을 담당하는 Linaro라는 테스크포스에서, 클러스터 마이그레이션을 제외한 IKS 모드와 HMP 모드의 소프트 모델이 완성이 되지 않아서 라는 의견이 대부분이었다.
때문에 언젠가 완성이 되면 삼성전자가 5410을 탑재한 갤럭시 S4에 HMP 모드는 무리라도 IKS 모드에 대한 지원을 해줄 것이라고 생각한 유저들이 많았었다. 그런데 하필 5410의 이 부분에 문제가 있어서 지원이 어려울 것이라는 소식이 들려온다.
이 때문에, 엑시노스 5410의 IKS 모드와 HMP 모드의 구동 불능에 대해 다양한 추측이 제기되고 있다.
2.1. CCI-400 결함설
ARM big.LITTLE 솔루션이 서로 다른 종류의 CPU 코어가 부하 상황에 따라 스위칭을 하면서 동시에 같은 작업을 이행을 해야하는데, 이는 매우 높은 난이도를 요구한다.
게다가 그 스위칭 딜레이를 나노초 단위로 최소화 해야하기 때문에, 빅리틀 솔루션은 내부에 'CoreLink CCI(Cache Coherent Interconnect)-400' 이라고 불리는 장치를 사용해서 빅 클러스터와 리틀 클러스터의 캐시 메모리를 실시간으로 동기화한다. 이게 빅리틀 솔루션의 핵심적인 부분이다.
그런데 이 5410의 CCI-400 자체는 위의 3가지 빅리틀 모드를 모두 지원하지만, IKS 모드와 HMP 모드의 구동을 확인하던 중 설계 오류로 인하여 제대로 작동이 의도대로 되지 않는 결함이 있다는 의심을 받는다.
이는 하드웨어 단의 결함이기 때문에 소프트웨어로는 수정이 불가능하고, 전작보다 빨라진 출시와 그 일정을 맞추기 위한 무리한 일정에 맞추어야 했기 때문에, 가장 간단한 방법인 클러스터 마이그레이션의 작동에 문제가 없으면, 나머지 두 모드의 작동이 정상적으로 안되더라도 정상출고 했을 것이라고 추측하고 있다.
이렇게 되면 IKS 모드나 HMP 모드 구동 자체에 문제가 생기게 되는데, 위에서 설명한 3가지의 모드들은 캐시를 CCI-400을 통해 서로 다른 코어에 동기화할 수 없을 경우 D램 단에서 마이그레이션을 구현하게 되는데, 이렇게 되면 캐시 메모리에 비교 시 압도적으로 느린 D램 특성상, 필연적으로 클러스터 혹은 코어의 전환 과정이 느려지고 전력 소모가 증가하기 때문이다.[1]
이렇게 5410은 클러스터 마이그레이션 이외의 구현을 포기하고 하반기에 5420을 공개했다는 것이 정설로 여겨져왔다.[2]
2.2. Cortex-A15 결함설
그런데, 정설로 여겨지던 CCI-400 결함을 반박하는 주장이 제기되었다. #5410의 CCI-400에 결함이 있기 때문에 성능 손실이 필연적으로 발생하고 이것이 5420에서 수정되었다면, 분명 5410과 5420의 IPC는 눈에 띄는 차이를 보여야 하는데, 긱벤치 3로 테스트한 성능 차이는 오차 범위 수준에 불과하다는 것이다. 이때문에 CCI-400의 결함 가능성은 낮다고 주장한다.
IKS에 문제가 생겼다는 것은 위에서 언급했던 것처럼 코어 단위의 전환에서 문제가 발생했다는 것인데, 코어 단위의 스위칭이라는 것은 4개의 코어가 있을 경우 어떤 코어는 켜져있거나 클럭이 올라가고, 필요 없는 코어는 꺼져있다는 것을 의미한다.
big.LITTLE 솔루션이 적용되는 멀티코어 프로세서는 이러한 이종간 코어 전환을 보조하는 두 가지 솔루션, DVFS와 ADB-400이 있다. 전자는 원래 멀티코어 CPU에서 쓰이던 코어 전환 소프트웨어를 빅리틀에 맞게 재구성한 것이고, 후자는 위의 보이는 하드웨어 구성도에 나와있는 것 처럼 (첫 번째의 분홍색 사각형 참조) 하드웨어 적으로 클럭/파워 도메인을 담당한다.
만약 CCI-400과 DVFS 둘에 문제가 없다면, 코어 자체를 끄고 켜는 것과 켜진 코어의 부하에 따른 클럭 조절을 담당하는 ADB-400에서 문제가 생겼다는 것을 의미한는 주장이다.
이 이미지 처럼 되어야하는데, 5410은 물론 신형인 5420도 이 과정이 잘 되지 않았다는 것이다.
만약 이종간 코어 전환에 문제가 생긴 것이라면, HMP 지원은 온전하게는 불가능하며, 소프트웨어단에서 어떻게 구현하더라도 사용하지 않는 코어의 클럭과 전압을 최대로 낮추는 것이 한계이다. 이렇게 되면 HMP로 인한 전력 효율 향상은 미미해진다.
결국 하반기 신제품인 5420을 탑재한 갤럭시 노트3, 갤럭시 노트 10.1 2014 에디션 조차 클러스터 마이그레이션만을 지원하고, IKS와 HMP를 지원하지 않으면서 CPU 코어 자체에 결함이 있다는 논란에 불을 지폈다.
3. 논란 종식?
2013년 9월 6일, 엑시노스 공식 사이트와 트위터에서 티저를 하나씩 보여주기 시작했었고, 사람들은 이 티저의 정체가 뭔지 추측에 나섰다. 마이크가 무지향성 - 양방향성 전환 버튼이 눌려져 있는 것으로 봐서 엑시노스 5410과 5420의 IKS 및 HMP 지원이라는 추측도 있었고, 소규모 마이크가 단 한 대 있었기 때문에 LTE 지원 BP를 통합한 AP라는 말도 나왔었다.그런데, 이런 이미지가 나오면서 정체가 명확히 드러났다. 바로 엑시노스 5 옥타의 HMP 지원이다.
2013년 9월 10일, 삼성전자[3]에서 엑시노스 5 옥타의 HMP 솔루션을 2013년 4분기에 내놓을 것으로 발표하면서 이것은 기정 사실이 되었다.
2013년 10월 즈음의 루머에 따르면, 5410의 경우 수율이 안정된 7월 생산분 부터 관련 big.LITTLE 관련 문제를 해결[4]하였고, 갤럭시 S4의 후기 생산품 부터는 문제가 해결된 5410이 탑재된다.
그리고 현 세대 AP에서 적용된다는 설명과 함께 5410의 패키징 이미지가 나왔기 때문에, 기존에 알려진 것과는 다르게 초기 생산품도 사실은 온전하게 지원이 가능하고 보여졌다.
4. 현실
그러나 2014년 제품인 엑시노스 5260과 5422를 탑재한 제품들은 처음부터 ARM big.LITTLE 솔루션을 온전히 지원하는 것과는 다르게, 5410과 5420을 탑재한 제품들은 Android 판올림 지원이 종료되었는데도 끝내 IKS 모드와 HMP 모드가 적용되지 않았다.S.LSI 사업부가 IKS 및 HMP 솔루션을 끝내 배포하지 않았던 것인지, 아니면 S.LSI는 배포를 하였는데 무선 사업부가 이를 적용하지 않은 것인지는 확인되지 않았다.
아무래도 IKS와 HMP를 온전하게 적용 시 엑시노스 5410-스냅드래곤 600, 엑시노스 5420-스냅드래곤 800 간 CPU 성능의 격차가 매우 커지므로 적용하지 않았을 가능성이 높다.[5]
이후 유사한 문제가 발생되는데, 엑시노스 7 옥타 5433은 64-bit CPU를 탑재한 SoC지만, 이를 탑재한 제품들은 32-bit 운영체제를 탑재하였고, 끝내 64-bit 운영체제로의 전환 지원이 이루어지지 않았다.
다만 이쪽도 마찬가지로 엑시노스 5433-스냅드래곤 805간 CPU 성능이 32-bit로 작동하는 상황에서도 엑시노스쪽이 압도적인데[6], 64-bit 지원까지 하게 된다면 성능 차이가 너무 클 것이기 때문에 적용하지 않았을 가능성이 높다.
5. 같이 보기
[1] 단, 클러스터 마이그레이션은 그나마 간단하기 때문에 D램 단에서 동작을 구현하더라도 큰 문제는 없는 것으로 보인다.[2] 즉, 공식적으로 ARM과 삼성전자 시스템LSI 사업부에서는 정확한 입장을 밝히지 않은 상태다. 따라서 100% 확정하기에는 곤란한 부분이 있다.[3] 정확히는 S.LSI 사업부[4] 이 버전의 경우 메이쥬 MX 3에 납품된 것으로 추측된다.[5] 원래도 Cortex-A15 덕분에 동 클럭에서의 성능은 엑시노스 쪽이 더 높으며, Cortex-A7 덕분에 저부하 상황에서 엑시노스가 더 유리하다. 부족한 성능이지만 Cortex-A15 4개와 Cortex-A7 4개가 전부 작동하면 성능격차가 상당히 커질 것은 자명해지며, 이는 엑시노스 5422-스냅드래곤 801 간의 CPU 성능 격차로 인하여 확실해졌다.[6] 5433은 805와 비교 시 메모리 대역폭시 절반 수준으로 매우 떨어지나, CPU가 Cortex-A57+Cortex-A53과 Krait 450로 다르며 성능 격차가 매우 크기 때문이다.