아키텍쳐와 모바일cpu와의 관계

원래 이 글은 대 놀 공모전 용으로 만들어진 글이나 미흡한 분량(..)에 따라서 버려진 글입니다.(...)

 

2008년 11월 옴니아가 발매를 했습니다. 삼성과 SK간에 이상한 가격싸움이 있었지만(?) 결국 100만원 안선에서 결정이 되었습니다. 나름 다행일수 있지만 폰 가격 이외에도 옴니아 폰은 다른 이유에서 이슈를 낳았습니다. 바로 스마트폰이라는 특징때문입니다. 그동안 스마트폰은 일반인들과 친화력이 없는 그저 얼리어뎁터들이 사용하는 종류로 인식이 되었지만 햅틱폰이나 풀 브라우징이 사용자들 사이에선 익숙하게 된 듯합니다. 실제로 근 몇년간 풀브라우징에 대한 관심이 급속도록 증가한 것을 피부로 느낄수가 있었습니다. 바로 저의 지인분께서 옴니아를 사셨거든요.(...).  

스마트폰이 대중화되는 시점에서 일반이들은 휴대폰의 스팩이 중요하게 생각되기 시작했습니다. 그도 그럴것이 지금까지는 단순히 들어가 있는 소프트웨어 기능이 중요했지만 이제는 제원표에 나타나는 mhz가 표시되고 있습니다. 그동안 단말기라는 것을 구입했던 사람들도 컴퓨터와 비슷한 방식의 제원이 시작되자 컴퓨터를 고를때와 같은 방식의 인식을 하는 듯합니다.  

이렇듯 모바일 cpu는 점점 다가오는 추세입니다. 눈에 보이고 일반인이 쉽게 접할수 있는 휴대폰이 등장하였지만 그 이전에도 모바일cpu는 계속 사용을 하고 있었습니다. 단순히 pda같이 직접적으로 느낄수 있는 것이 아닌 회선을 공유할수 있게 하는 라우터와, 한시도 옆에 없으면 안되는 휴대폰, 그리고 지하철에서도 영상을 볼수 있는 PMP와 같은 것들이 말입니다. 이러한 것 이외에도 생각지 못한 곳에서 모바일 cpu를 만나고 있지만 우리는 그것에 대해서 인식을 하지 못하고 스쳐 지나가고 있습니다. (아! 참고로 엘리베이터 같은 것에서도 cpu가 사용되고 있습니다.)

점점 다가오는 모바일cpu를 보면서 한번쯤은 정리를 해야 하지 않을까 하는 싶은 생각이 있었습니다만, 이제 스마트폰의 시대가 도래를 하면서  ARM이외에도 다양한 모바일 코어에 대해서 한줄의 역사책을 만들때가 된듯 합니다. 개중에는 사라지고 있는 코어도 있고 흡수된 코어도 있으며 영영 볼수 없는 코어도 있기 때문입니다.   
 

ARM

 

가장 대표적인 모바일 cpu입니다. 대부분의 모바일 기기들은 이 코어의 cpu를 사용하고 있습니다. 재미있는 것은 ARM이라는 회사는 팹리스 회사이면서 대부분 라이센스로 생산을 하고 있다는 것입니다.  

ARM코어에 대해서 자세하게 알기 위해서는 ARM회사에 대해서 알 필요가 있습니다. 우선 ARM이라는 회사는 영국에 위치한 회사로 인텔이나 amd같이 코어를 설계하고, FAB에서 생산을 하는 회사가 아닌 설계만을 하고 있습니다. 물론 NVIDIA나 ATI와 비슷하게 생각되는  팹리스 회사로 볼수도 있지만 자체적으로 TSMC나 UMD에 생산물량을 맏기지도 않습니다. 그럼 어떻게 생산을 하는가?

ARM의 정책은 생산하고자 하는 회사(삼성이나 TI 노키아 등등의 회사) 라이센스 계약을 맺어서 각 회사에서 제조를 하는 형식입니다. 즉 칩의 핵심은 설계하지만 다른 버스나 이더넷이나 HDL같은 부가적인 기능에 대해서는 칩 제조사가 스스로 정해서 만드는 형식입니다. 이는 제조사가 필요한 cpu제원을 마음대로 결정할수 있으면서도 ARM사는 별도의 제조비용이 들지 않는 잇점이 있습니다. 또 제조사가 다른 변형된 칩셋이라 할지라도 내부적으로는 ARM코어로 같기 때문에 소프트웨어가 호환이 된다는 장점이 있습니다.

가장 많이 사용되는 Arm은 거의 모든 모바일 기기에 사용이 되고 있습니다. 휴대폰에는 ARM9과 ARM11이 듀얼코어로(!) 사용을 하는 중이며, 가정에서 사용하는 많은 라우터들은 대부분 ARM이나 xscale코어를 내장한체 리눅스를 os로 사용하고 있습니다.

또한 TI의 ARM코어를 사용하는 다빈치 칩을 사용하여 PMP에서도 두각을 나타내는 중입니다. 초기에는 AMD의 알케미가 앞선듯 했지만 이후 동영상에 강한 듀얼코어의 다빈치가 더욱 인기가 있다고 하는군요.

최근 수요량이 늘고 있는 pmp에서도 사용이 증가하는 추세입니다. 애플의 아이폰의 경우 Arm9 mhz를 사용하고 있으며 옴니아는 8X를 사용하고 있습니다. 이외에의 높은 퍼포먼스를 바라는 스마트폰에서도 Arm을 사용하고 있다고 하니 ARM의 점유율은 당분간 높아지면서 모바일 cpu코어가 합쳐질 것 같습니다.

아마도 당분간은 ARM의 시대가 계속되듯 합니다.

Xscale- ARM

 

arm계열과 기본구조는 같은 것으로  인텔이 개발한 코어입니다. PXA 시리즈로도 알려진 Xscale은 인텔에서 개발을 하다가 현재는 marvell에서 2006년 이 부분을 인수하여 개발과 판매를 하고 있습니다.  

cpu의 제원은 대략 500~700mhz사로 높은 mhz를 가지는 것이 특징입니다. 최근 옴니아폰에 사용되어 유명하기도 하지만 이전부터 고성능의 PDA에서는 Xscale이 사용되어 왔습니다. 델의 AXIM이나 Rim사의 블랙베리, 샤프의 자우르스, HP의 ipaq등 PDA에서 이미 두각을 나타내고 있던 모델입니다.

sh3

 

히타치에서 1990년대 상용화한 모바일 프로세서로 32Bit Risc을 따르고 있는 cpu입니다. 많은 모바일 프로세서들이 이에 기반을 하고 있습니다. 현재는 르네상스 테크놀러지(히타치 + 미쓰비시)에서 주도적으로 생산하고 있는 cpu이기도 합니다. 이 코어의 특징은 SuperH라는 기술을 사용하여 프로그램의 핵심을 반정도로 줄일수 있다는 점이 장점으로 꼽힙니다. 즉 같은 저장용량에도 더 많은 것을 저장이 가능했습니다.

이를 응용한 제품은 HP의 조나다와 LG의 모빌리안등등의 pda가 있었습니다만 현재는 거의 사용되지 않고 있습니다.

 

mips

 

일본의 NEC가 주축이 되어 개발된 이 코어는 MIPS Technologies라는 컨소시엄 형태로 개발이 되었습니다. 32Bit의 Risc로 AMD 알케미(현재는 RIM)로 개발이 되어 PMP의 메인프로세서로 사용되기도 했습니다.

mips의 장점은 무엇보다 연산능력이었습니다. 타 코어보다 연산능력이 뛰어난 점은 pmp에서 응용프로그램을 돌리기 좋은 성능을 보여주었으며 그러한 이유로 pmp제조 업체에서는  mips기반의 알케미를 이용합니다. 현재는 arm이 더 좋은 관계로 arm기반인 다빈치를 더 사용하지만요.

mips는 대부분의  모바일cpu가 그러했듯이 초기에는 pda용으로 사용을 했습니다. 카시오의 카시오페아와 국내의 Zess브랜드에서 사용을 했었습니다. 그러다나 플레이스테이션1에서는 MIPS의 MIPS R4000 32비트 코어가 사용되었으며 플레이스테이션2에서도 MIPS가 사용되었습니다.  

최근에는 PSP의 메인프로세서로 사용되는 중입니다. PSP에 사용되는 MIPS 코어는 MIPS4KE로 듀얼333mhz를 사용할수 있지만 전력소모로 222mhz까지로 사용할수 있습니다.  듀얼코어를 이용하여 한개의 코어는 게임용으로 다른 하나는 h264로 동영상을 재생하는데 사용되고 있습니다.  

또한 디지탈큐브의 T43에도 mips코어가 사용되었습니다. 당시 V43이 MIPS를 사용한 것은 시스템 온 칩의 영상 디코딩을 이용하기 위한 것이었습니다. ARM계열보다는 MIPS를 이용하는 것이 동영상의 재생성능에서 더 좋왔기 때문에 그러했던 것이나, 현재는 다빈치와 같은 ARM계열이 앞선 관계로 mips를 사용한 PMP는 줄어드는 추세입니다.

DragonBall

만화와도 이름이 같은 드래곤볼은 삼성전자와 모토롤라의 공동 프로젝트에 의해서 만들어진 코어입니다. 모토롤라에서 생산을 하는 이 코어는 PDA용으로 주로 사용이 된 모바일cpu이기도 합니다. 사용된 OS는 주로 Palm을 채용했으며 한국에서는 셀빅과 같은 곳에서 드래곤볼을 채택하여 사용을 했습니다. 코어의 내부에는 컬러와 흑백 LCD 컨트롤러를 지원하였으며 IRDA포트의 지원, UART 시리얼 포트등의 기능을 있어 PDA를 만들기에 최적의 코어이기도 했습니다.

드래곤볼은 DragonBall EZ, DragonBall VZ Super VZ로 발전을 하면서 컬러LCD의 지원과 성능을 높히게 됩니다. 그러나 낮은 성능과 동영상의 구동이 힘들다는 점 등의 문제로 이후 드래곤볼은 ARM코어로 교체를 하게 됩니다.