ARM이 자사 컨퍼런스에서 새로운 CPU 코어와 새로운 아키텍처를 발표

ARM의 전략이 또 한 걸음 전진했습니다. ARM은 10일에 미국 산타 클라라에서 개최한 기술 컨퍼런스 ARM TechCon 2015에서 저가형을 위한 64비트 CPU 코어인 Cortex-A35, 임베디드 MCU(Micro Controller)인 Cortex-M 계열에 보안 기능인 Tr​​ustZone을 구현하는 새로운 아키텍처 ARMv8-M을 선보였습니다.

Cortex-A35는 빠르게 성장하는 보급형 모바일 시장의 수요에 부응한 코어로서 ARMv8-M은 급성장하는 IoT(Internet of Things) 시장에서 요구되는 저비용 보안 기능의 구현 요구에 맞춘 것입니다.

이러한 발표에 따라 ARM은 자사가 제공하는 임베디드 OS도 보안 기능을 추가한 mbed OS 3.0'로 업데이트했습니다.

 
하드웨어 기반의 저비용 보안 솔루션을 포함한 ARMv8-M에서 하드웨어 보안 상태로 전환

mbed OS 3.0은 소프트웨어 기반의 보안 기능인 uVisor을 갖춥니다.

또한 ARM은 10월 초에 저전력 GPU 코어인 Mali-470과, CPU 코어와 GPU 코어의 전체 캐시 일관성을 실현하는 내부 버스 CoreLink CCI-550 도 발표했습니다.

Mali-470은 앞으로 성장이 주목되는 웨어러블 디바이스를 주요 대상으로 합니다. CoreLink CCI-550의 양방향 일관성은 범용 GPU 컴퓨팅에서 프로그래밍을 쉽게 하기 위해 필요한 기능입니다. ARM은 ARM Techcon 2015에서 이러한 신기술을 한자리에 공개했습니다.

웨어러블 디바이스를 대상으로 해 픽셀 필레이트가 낮은 Mali-470 GPU

저가형 스마트 폰을 64 bit하는 Cortex-A35

ARM 기술 부문의 중역으로 CTO를 맡은 Mike Muller는 ARM Techcon의 키노트 스피치에서 Cortex-A35을 발표했습니다. Muller는 모바일 시장이 아직도 계속 성장 중이며, 2020년까지 모바일 컴퓨팅 기기는 28억대의 연간 출하를 기록, 그 중 10억 대 이상이 로우 엔드 수준의 스마트폰이 될 것이라고 말했습니다 .

또한 64비트 아키텍처를 포함한 명령 세트 아키텍처인 ARMv8-A가 급속히 확산되고 있으며, 올해 ARM 기반 모바일 기기의 50% 이상이 ARMv8-A가 될 것이라고 예측했습니다.

ARM CTO Mike Muller

Muller는 이러한 시장의 움직임에 따라 ARM 64비트 아키텍처를 로우 엔드 수준의 CPU 코어로 보급한다고 선언하고, 그 결과 Cortex-A35 코어를 발표했습니다. Cortex-A35는 Cortex-A53보다 더 저렴한 기기를 위한 CPU 코어로, 기존의 Cortex-A 패밀리 저가형인 Cortex-A5와 Cortex-A7의 후속작입다.

이로서 ARM의 Cortex-A CPU 코어 제품군은 저가형부터 하이엔드까지 64비트의 ARMv8-A 아키텍처를 갖추게 된 셈입니다.

Cortex-A35. 2016년 말에 탑재 기기가 출시됩니다.

다양한 기기에 보급

Cortex-A35의 특징은 64비트 CPU면서 성능/전력 효율이 매우 높다는 점으로, 기존의 저가형 64비트 CPU Cortex-A53보다 더 면적이 작은 저렴한 SoC가 됩니다. Cortex-A5/A7 기반의 SoC는 로우엔드 수준의 50~200달러 스마트폰에 도입되며 엄청난 수가 출시 중인데, Cortex-A35는 이를 대체할 존재가 됩니다.

구체적으로는 기존의 32비트 Cortex-A7에 비해 전력은 10% 적고, 성능은 6~40  높으며, 64비트의 ARMv8-A의 기능을 제공합니다. 또 64비트의 Cortex-A53와 비교하면 다이는 25% 작고, 전력은 32% 적고, 전력 효율은 25% 높습니다.

Cortex-A53와 비교

확장성이 높고 웨어러블에도 맞는 Cortex-A35

이건 어디까지나 전체 기능을 모두 썼을 경우이며 기능을 최소한으로 하면 CPU 면적을 1/10으로 줄일 수 있다고 합니다(28nm 프로세스라면 0.4제곱mm).

이 최소 구성은 SIMD(Single Instruction, Multiple Data) 유닛과 L2 캐시 등을 줄이고 L1 캐시를 최소 8KB로 낮추며, 셀 라이브러리도 고밀도로 바꾸는 등의 최적화를 수행한 것으로 웨어러블처럼 전력과 비용읒 룽여야 하는 기기에 알맞습니다. 전력 사용량도 확장성을 갖추고 28nm 프로세스라면 전형적인 구성의 코어가 1GHz일 때 90mW 이하의 전력을 쓰지만, 최소 코어는 100MHz일 때 6mW까지 줄일 수 있다고 합니다.

 
왼쪽은 최대 구성의 4코어에 1MB의 L2 캐시를 더한 크기. 오른쪽은 최소한의 CPU 코어 만 따진 크기

전형적인 코어 구성에서 1GHz 동작, 최소 코어 100MHz 동작을 비교하면 전력은 1/15이 됩니다.

마이크로 아키텍쳐로 보자면 Cortex-A35는 최대 2명령 디코드/사이클에 인 오더 실행에 제한된 2 명령어 이슈, 파이프 라인의 깊이는 Cortex-A7 및 Cortex-A53 사이 정도이며 동작 클럭은 Cortex-A53에 가깝습니다. 아키텍처에 대한 자세한 사양은 ARM Techcon 사이에 공개될 것입니다.

Cortex-A35의 등장으로 ARM 아키텍처의 64비트화가 가속하는 건 틀림 없습니다. 이것은 OS 등 로우 레벨 소프트웨어 코드베이스가 64비트로 통일되는 것을 의미하니 소프트웨어의 발전에선 좋은 일입니다.

ARM 아키텍처 로드맵. 프로세스 노드마다 새로운 코어를 투입

CPU 모델로 보면 ARMv8 세대에서는 하이엔드가 70번대, 미드레인지가 50번대, 저가형이 30번대로 정리된 셈입니다. 또 ARM은 차기 하이엔드 CPU로 아르테미스 아키텍처를 개발 중이며, 그 외에도 대형 CPU 코어와 소형 CPU 코어 2 시리즈를 개발 중이라 합니다.