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스마트폰속 3D게임의 비결, AP 내장 그래픽가속칩

  • 안병도 기자
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    입력 : 2017-12-12 18:11:07

    스마트폰은 내 손안의 만능기기다. 해를 거듭하면서 성능은 높아져, 다양한 것을 스마트폰 하나로 할 수 있다. 삼성전자의 DEX 같은 액세서리를 연결하면 컴퓨터처럼 사용할 수도 있다.

    스마트폰이 발전하면서 스마트폰 게임 또한 발전했다. 간단한 모바일 게임이나 어설픈 느낌의 3D 게임을 플레이할 수 있었던 것은 과거의 일이 되었다. 이제 PC 못지않은 화려한 그래픽의 게임도 스마트폰에서 즐길 수 있다. 이렇게 화려한 3D 게임을 스마트폰에서 마음껏 즐길 수 있게 된 것은 바로 스마트폰 GPU의 발전 덕분이다. 스마트폰의 GPU는 어떤 것이 있고 어떻게 발전해왔는지 알아보도록 하자.



    그래픽 성능을 좌우하는 GPU

    GPU(graphics processing unit)는 1999년 엔비디아사에서 처음 사용한 용어이다. 이것은 컴퓨터에서 CPU의 그래픽 처리 작업을 돕기 위해 만들어졌다. 영상정보를 처리하고 화면 출력을 담당하는 연산처리장치로 그래픽 프로세서라고도 한다.

    GPU는 그래픽을 빠른 속도로 처리하기 위해 여러 명령어를 동시에 처리하는 병렬 처리 방식을 사용한다. 코어 하나의 성능이 CPU만큼 뛰어나지 않지만 병렬 처리를 위한 코어를 최대한 많이 장착하여 연산 속도를 높인다. 그래서 이런 특성을 바탕으로 그래픽 처리뿐만 아니라 일반 작업에서 GPU를 활용하기도 한다.

    스마트폰에서도 GPU가 하는 역할은 PC와 동일하다. 영상정보를 처리하고 화면 출력을 담당한다. 하지만 컴퓨터처럼 별도의 카드로 존재하지 않고 통합 칩셋인 AP에 포함되어 있다. 전력 소비를 줄이고 작게 만들어 더 적은 공간을 차지하게 하기 위해서다.


    퀄컴, ARM, 이매지네이션

    PC의 GPU를 만드는 회사가 AMD와 엔비디아가 있듯이 스마트폰의 GPU를 만드는 회사도 여러 곳이 있다. 퀄컴, ARM, 이매지네이션 등이다.

    퀄컴에서 만드는 GPU의 이름은 Adreno다. ATI의 모바일 그래픽 사업부를 퀄컴이 인수하여 개발했다. 그래서 명칭을 기존 ATI의 GPU인 Radeon의 스펠링 배열을 바꿔서 Adreno로 정했다. 퀄컴의 AP인 스냅드래곤에 탑재되어 있다.

    2010년 출시된 넥서스 원의 AP인 퀄컴 스냅드래곤 S1에 탑재된 GPU가 Adreno 200이었다. Adreno 200의 ALU 수는 8개였으며, FP 32 연산 성능은 최대 3.92기가 플롭스(GFLOPS)였다. 2017년 출시된 V30에 장착된 퀄컴 스냅드래곤 835에 탑재된 것은 Adreno 540는 ALU 수는 256개에 FP 32 연산 성능은 567기가플롭스로 Adreno 200 대비 ALU는 32배, FP 32 연산성능은 약 140배 정도 증가하였다.

    ARM에서 만든 GPU는 Mali다. 2006년 Falanx Microsystems를 인수한 후에 본격적으로 개발하였다. ARM 아키텍처 기반의 AP에서 사용할 GPU 솔루션의 부재를 해결하기 위해 개발된 GPU다. 2011년 출시된 갤럭시 S2에 탑재된 엑시노스 4210의 GPU가 Mali-400였다. 갤럭시 S2에 탑재된 Mali-400 MP4는 쿼드코어이며, 클럭은 266MHz에 9.6기가플롭스였다. 최신 GPU인 Mali-G71은 삼성 엑시노스 9 8895 AP를 탑재한 갤럭시 노트8에 탑재되었다. 이 제품의 Mali-G71 MP20은 20코어에 클럭은 546MHz, 371.2기가플롭스이다.

    이매지네이션은 PowerVR이라는 GPU를 만들고 있다. PowerVR Series 4까지는 PC용 GPU였으나 이후 모바일용으로 만들어졌다. 애플 A 시리즈와 TI의 OMAP 그리고 삼성 엑시노스 3110 등에 탑재되었다. PowerVR이 탑재된 대표적인 스마트폰이 아이폰이다. 2010년 출시된 아이폰 4에는 200 MHz 클럭에 1.6기가플롭스를 가진 SGX535가 탑재되었다 2016년 출시된 아이폰 7에 탑재된 GPU는 PowerVR GT7600을 기반으로 하였다. 최대 900MHz 클럭에 499기가플롭스로 추정된다.

    2017년에 출시된 최신 아이폰에는 애플이 자체적으로 디자인한 GPU가 탑재되었다. 3코어에 최대 클럭은 780MHz다.



    과거와 현재의 스마트폰 게임

    2011년 인기 있던 3D 게임 중 하나가 바로 아스팔트다. 3D 레이싱 게임인 아스팔트를 스마트폰을 가지고 있던 사람이라면 한 번쯤 해보았을 것이다. 그 당시 화려한 3D 그래픽을 지닌 스마트폰 게임이라는 평을 들었다.

    최근 스마트폰의 레이싱 게임을 해보면 과거는 과거일 뿐이라는 것을 느낄 수 있다. 화려한 광원효과와 날씨 효과, 실감 나는 그래픽으로 박진감이 넘치는 레이싱을 즐길 수 있다. 그리고 3D MMORPG 게임이 PC에서 스마트폰으로 건너오고 있다. 언제 어디서나 즐길 수 있는 스마트폰의 장점에 PC에 근접하는 준수한 그래픽이 게이머들을 유혹하고 있다.

    고성능 스마트폰 덕분에 우리는 더 화려한 그래픽의 게임을 스마트폰으로 즐길 수 있게 되고 있다. 그 중심에는 나날이 발전하는 AP와 그 안의 GPU가 있다. 이렇게 발전하다 보면 스마트폰 게임이 PC 게임과 그래픽으로 경쟁하는 때가 곧 올 것이다. 그때가 되면 PC에서 게임을 하다 외출하며 스마트폰으로 그 게임을 이어서 할 수 있지 않을까 기대해 본다.



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