Skip to content

기글하드웨어기글하드웨어

모바일 / 스마트 : 스마트폰과 태블릿, 노트북과 각종 모바일 디바이스에 관련된 이야기, 소식, 테스트, 정보를 올리는 게시판입니다.

Extra Form
참고/링크 https://pc.watch.impress.co.jp/docs/colu...18023.html

Arm v8에서 명령 확장


Arm의 차세대 CPU 명령어 세트 아키텍처(ISA : Instruction Set Architecture)인 Armv9가 서서히 모습을 드러내고 있습니다. Arm은 현 세대의 ISA인 Arm v8을 단계적으로 확장하며, Arm v9로 건너가는 경로로 삼고 있습니다. Arm v9는 생산성 향상이 가장 중요하다고 보며, Arm v8.3 이후엔 보안에 중점을 두고 확장해 나가며 Arm v9로 향해 나가고 있습니다.  

 

1_o.jpg


보안 확장에 초점을 맞춘 Arm 구조

 

2_o.jpg

 

클라이언트에서 보안이 중요해짐


Arm의 명령 세트 아키텍처의 진화는 IT 분야에서 매우 중요합니다. 고성능 CPU의 명령 세트 아키텍처가 x86/x64 시스템과 Arm 계열의 2개로 거의 독점된 상황이거든요. 모바일과 임베디드는 Arm의 세력이 가장 큽니다. Arm 자체의 CPU 코어 IP를 쓰지 않아도 애플 A 시리즈 SoC, 퀄컴 스냅드래곤 SoC의 Kryo 코어는 Arm의 명령어 세트를 내장합니다. Arm의 명령 세트 아키텍처의 변화는 많은 컴퓨팅 장치에 영향을 줍니다.


Arm은 2011년 Arm v8에서 CPU ISA를 64비트로 구성하면서 아키텍처를 극적으로 바꿨습니다. 간단하게 정리한 64bit 아키텍처 AArch64에서 ISA를 수정했습니다. 그리고 Arm v8의 기반 위에 Arm은 현재 확장 명령을 쌓아가고 있습니다. 이러한 확장에는 가상화 및 RAS 등 서버에 대한 시스템적인 확장, 심층 학습을 위한 연산 확장, 그리고 보안 확장의 3가지 방향이있습니다.

 

3_o.jpg


Arm v8-A 프로필 아키텍처의 확장


또 Arm은 앞으로 CPU 아키텍처 확장의 방향성도 제시했습니다. CPU 코어 수의 확장을 위해 트랜잭션 메모리를 도입, 자동차용 제품에 필요한 세이프 기능을 추가, 딥 러닝에서 매트릭스 연산 지원, 벡터 연산을 256비트로 확장합니다. 256비트를 어떻게 추진하는지는 밝히지 않았지만요.

 

4_o.jpg

 

매트릭스 연산 유닛을 CPU 코어에 통합

 

5_o.jpg

 

매트릭스 연산 유닛으로 딥 러닝 성능이 2배 향상

 

6_o.jpg

 

인프라 확장

 

또 Arm에서 라이센스를 받은 사용자가 커스텀 명령을 Arm 명령어 세트에 통합할 수 있습니다. 커스텀 명령은 임베디드 Cortex-M부터 시작하지만 리얼타임 Cortex-R이나 컴퓨팅을 위한 Cortex-A도 계획하고 있습니다. Arm CPU의 명령 세트 아키텍처가 나뉘는 걸 막기 위해 지금까지는 라이센스받은 사용자들이 커스텀 명령을 추가하지 못하도록 했습니다. Cortex-A 급에서 커스텀 명령은 파편화를 막기 위해 조심스럽게 진행합니다. 커스텀 명령을 인정하는 RISC-V 명령어 세트 아키텍처에 대항하기 위해 커스텀 명령을 도입한다고 여겨집니다.

 

7_o.jpg

 

Arm 아키텍처에 커스텀 명령을 도입

 

8_o.jpg

 

커스텀 명령어는 Arm Cortex-M 프로파일에서 먼저

 

9_o.jpg

 

커스텀 명령을 Arm의 기존 연산 코드 스페이스에 넣고, 명령어 인출과 라이트백은 공유ㅏ는 구조 

 


매년 버전이 오르는 Armv8-A 명령어 세트


현 세대 Arm CPU의 명령어 세트 아키텍처는 8세대 해당되는 Arm v8입니다. 그리고 프로파일에 따라 3가지 ISA가 나뉩니다. 고성능 CPU인 Cortex-A이 Arm v8-A, 리얼타임 CPU인 Cortex-R는 Arm v8-R, 임베디드 MCU인 Cortex-M은 Arm v8-M입니다. 이들 프로파일마다 명령어 세트가 다릅니다. 

 

또 명령어 세트가 마이너 버전 업그레이드를 하기도 합니다. 고성능 CPU를 위한 Armv8-A도 버전에서 소수점 이하의 숫자가 바뀌었습니다. Armv8.1-A에서 시작해 매년 0.1씩 올라 지금은 Armv8.6-A가 나왔습니다. Armv8.6-A가 2019년의 ISA 확장, Armv8.5-A가 2018년, Armv8.4-A가 2017년 같은 식입니다.

 

원래 Arm의 ISA는 소수점 버전이 새로 바뀔때마다 거기에 맞춰 Arm의 CPU 코어 IP에 새 버전이 추가됐습니다. 그러나 지금은 그렇지 않습니다. Arm의 하이엔드 CPU 코어 IP인 Cortex-A77의 ISA 버전은 Armv8.2-A입니다. 차세대 코어인 헤라클레스도 Armv8.2-A입니다. 2015년의 Armv8.2-A 이후 CPU 코어 IP의 ISA 버전이 오르지 않았습니다.

 

아키텍처 라이센스를 받아 개발한 독특한 디자인의 Arm v8 계열 CPU 코어도 비슷한 상황입니다. 퀄컴 Kryo 시리즈를 비롯해 대부분은 Arm v8.2-A에 머물러 있고, 애플만 Arm v8.3-A입니다. 그 다음 버전인 Arm v8.x 계열이 발표됐지만 CPU에 구현된 사례는 없습니다.

 

그 이유는 복잡합니다. 먼저 ISA 버전과 CPU에 구현한 ISA 버전의 이름은 다릅니다. 각 Arm v8.x 세대의 ISA 버전은 여러 기능이 포함됩니다. 허나 Arm ISA는 특정 세대의 기능을 모두 갖췄을때만 그 버전과 호환된다고 이름을 붙일 수 있습니다. 예를 들어 Arm v8.2-A 기능을 구현하면 Arm v8.2-A CPU가 됩니다. 그러나 Arm v8.0-A 외에 Arm v8.2-A의 기능을 일부 구현한다면 Arm v8.2-A CPU가 아니라 Arm v8.0-A CPU가 됩니다.

 

실제 코어 IP는 Cortex-A77이 Arm v8.2-A까지의 모든 기능을 구현하지만, Arm v8.3-A와 Arm v8.4-A의 기능은 완전히 구현하지 않았습니다. 그래서 ISA 버전으로 치면 Arm v8.2-A CPU가 됩니다. Arm v8.4-A를 완벽하게 구현한 CPU 코어는 현재 없습니다. 기능을 일부만 빼내어 쓰기에 Arm v8 ISA 버전 표기 조건을 맞추지 못하고, 예전 버전에 머무른 것처럼 보입니다.

 

10_o.jpg

 

Arm v8.xA 아키텍처와 CPU 코어 IP 연결

 

11_o.jpg

 

그러나 이 상황은 조만간 바귈 것 같습니다. Arm CPU 코어가 다음 다음 세대인 마테호른(Matterhorn)이 되면 Arm v8.6-A까지의 많은 기능을 전부 구현합니다. 명령어 세트에선 마테호른이 큰 전환점이 됩니다. Arm CPU의 코드네임이 그리스 신화의 신 이름에서 산 이름으로 바뀌는데, 코드네임 뿐만 아니라 CPU 아키텍처도 크게 바뀝니다. 마테호른은 Arm v9을 준비하는 CPU가 될 것 같습니다.

 

 

보안 확장에 초점을 맞췄던 지난 2년 동안의 Arm v8.x 명령 확장


Arm의 명령 세트에 단계적으로 기능이 추가 될 때마다 거기에 맞춘 Arm CPU 코어 IP도 나왔습니다. 그러나 Armv8.2-A 이후로는 잘 구현되지 않았고 새로운 기능은 계속 쌓이기만 했습니다. 앞서 말한대로 CPU 코어의 ISA 버전이 Arm v8.2-A 이후로 발전하지 않아서입니다.

 

그 이유는 뭘까요? Arm v8.2-A 이후의 기능 때문입니다. 지난 3세대의 Arm v8.x 확장은 보안에 주력했습니다. 특히 Arm v8.4-A와 8.5-A는 거의 보안 관련 확장입니다. 2017년에 나온 사이드 채널 공격인 멜트다운과 스펙터 이후로 CPU 마이크로 아키텍처의 보안을 중요하게 여기면서 CPU 개발사들이 마이크로 아키텍처와 CPU 아키텍처에 보안 기능을 추가해 왔습니다. 

 

12_o.jpg

 

Arm은 Arm 플랫폼에 의존도가 높은 구글이 아키텍처 차원에서 보안 대책을 추진했습니다. 그 결과가 Arm v8.4-A(2017)와 Arm v8.5-A(2018) 같은 최신 ISA 버전에 포함됐습니다. SIMD/FP(부동 소수점) 연산이 녹색, 보안이 보라색, 시스템/메모리 기능이 카키색입니다.

 

13_o.jpg

 

보안 기능은 Arm v8.3-A에서 시작해 Arm v8.4-A/Arm v8.5-A에서 대번에 늘었습니다.

 

14_o.jpg

 

레지스터 키가 맞는 메모리에만 액세스 가능한 메모리 태깅

 

15_o.jpg

 

Arm v8.3-A에 도입된 Pointer Authentication은 Arm v8.6-A로 확장

 

16_o.jpg

 

Arm v8.5-A의 또 다른 중요한 보안 기능 Branch Target Indicators (BTI)


그리고 이런 보안 기능은 소프트웨어 파트너와 협력이 매우 중요합니다. 파트너와 보안 기능의 검증을 진행하고 실제 IP에서 구현할 수 있는 단계까지 상당한 시간이 필요합니다. 보안에 취약점이 있는지 검증해야 하니까요. 위에서 소개한 보안 확장 중에서도 가장 중요한 Memory Tagging이 갖춰진 건 Arm v8.5-A이며, 그걸 구현한지 2년이 지난 2020년의 마테호른 세대에서야 도입하는 것도 이런 사정 때문이라 보입니다.

 

 

보안에서 딥 러닝으로


사이드 채널 공격 문제가 고성능 CPU 아키텍처 개발을 급격히 변화시켰습니다. 그 전까지는 속도만 높이면 됐지만 멜트다운/스펙터 이후 보안 문제의 확인이 꼭 필요해졌습니다. 그리고 사이드 채널 공격에 대한 근본적인 보안 기능을 아키텍처/이크로 아키텍처에 통합할 필요가 생겼습니다.

 

고성능 CPU 제조사는 2017년 중반 이후 이 문제를 해결하는데 바빴습니다. Arm뿐만 아니라 인텔이나 AMD를 비롯한 모든 고성능 CPU 제조사의 목표는 사이드 채널 공격에서 아키텍처를 보호하는 것이 됐습니다.

 

Arm v8-A 명령어 세트의 진화는 이러한 상황을 명확하게 보여주고 있습니다. Arm 보안 확장은 Arm v8.5-A로 우선 끝내고, 마테호른의 구현으로 넘어갔습니다. 그래서일까요? 다음 명령 확장인 Arm v8.6-A는 보안이 아니라 딥 러닝 지원에 초점을 맞췄습니다. 

 

Arm은 Arm v8.2-A에서 FP16을 지원하고 Arm v8.4-A에선 8비트 Dot Product 명령어를 지원합니다. CPU의 SIMD 연산에서 딥 러닝 지원을 강화하고 있습니다. Arm v8.6-A는 매트릭스 연산과 BFloat16을 지원하여 딥 러닝을 강화합니다. CPU에 매트릭스 연산과 BFloat16을 도입하는 이유 중 하나는 부담이 적은 엣지 디바이스에서 딥러닝을 처리하기 위해서입니다. 클라우드의 무거운 학습이 아니라 그 중간 단계나 엣지에서 가벼운 학습이 가능합니다.

 

17.jpg


Arm 매트릭스 연산의 bfloat16 

 

18_o.jpg

 

Arm CPU 아키텍처에서 bfloat16를 지원해 AI를 강화


Arm v8-A의 SIMD 연산은 두 가지로 나뉩니다. Arm v8 표준 SIMD 명령어는 NEON(aarch64는 ASIMD)입니다. 슈퍼컴퓨터를 위해 후지쯔가 개발한 Scalable Vector Extension(SVE)도 있습니다. Arm v8.x의 요구 스펙은 ASIMD와 SVE 중 하나만 지원하면 되며, 모두 다 지원할 필요는 없습니다. 그리고 Arm은 당분간 ASIMD와 SVE를 함께 개발하며 매트릭스 연산도 ASIMD와 SVE 모두 구현합니다. 하지만 SVE는 슈퍼컴퓨터를 위한 명령어이며 ASIMD로 대체할 상황은 아닙니다.  



  • profile
    title: 컴맹까르르      프사 내 사진임. 진짜임. 이거 모델료 받아야 함. 2019.11.28 10:01
    앞으로는 ARM이 서버를 장악할거 같은 글이네요
  • profile
    쮸쀼쮸쀼 2019.11.30 14:29
    CPU 차원의 보안이 중요해진 시대상이 반영되는군요.

작성된지 4주일이 지난 글에는 새 코멘트를 달 수 없습니다.


  1. No Image

    삼성, 초음파 지문 인식 기능 포기?

    갤럭시 스마트폰의 초음파 지문 인식이 쉽게 뚫려버리는 문제가 있었지요. 그래서 삼성이 앞으로 출시하는 스마트폰에서 초음파 지문 센서를 포기할수도 있다는 소식이 나왔습니다. 초음파 지문 센서를 제공하는 퀄컴 쪽에서는 아직 입장...
    Date2019.11.30 소식 By낄낄 Reply12 Views1109
    Read More
  2. S10 안드로이드 10 베타 종료되었습니다.

    베타 사용자를 대상으로 정식 펌웨어를 선행 배포합니다. 와 드디어 ㅜㅜ
    Date2019.11.30 소식 By쿤달리니 Reply6 Views1027 file
    Read More
  3. No Image

    가격이 절반인 동조선판 V50S ThinQ ( G8X ThinQ )

    해외에서는 G8ThinQ이   국내에서는  V50 ThinQ 팔아치우는건 누구다 다 아는사실이죠   이시국인 동조선 에서도 LG G8X ThinQ 출시를 하긴 했습니다.    아직 동조선 5G망이 남조선보다 더 빈약하기 때문에 5G모뎀이 빠졌고 RAM용량도 8...
    Date2019.11.30 소식 Bytitle: 명사수poin_:D Reply2 Views998
    Read More
  4. No Image

    TSMC 5nm 수율이 7nm 초기 공정을 넘어섬

    TSMC 5nm 공정의 연구 개발이 이미 완성됐고, 올해 하반기부터 시험 생산을 시작했습니다. 애플 A14, 화웨이 기린 1000이 9월에 테이프 아웃됐고, 5nm 공정의 수율은 양호한 편이며 내년 상반기 양산에 큰 문제가 없어 보입니다. 1세대 7n...
    Date2019.11.30 소식 By낄낄 Reply7 Views1263
    Read More
  5. 갤럭시 S11 '브라이트 나이트 카메라 센서'

    갤럭시 S11에 브라이트 나이트 카메라 센서가 들어갑니다. 그런 이름의 특허를 냈네요. 이미 검증된 1억 화소 카메라 센서일것 같은데 브라이트 나이트라면 야경 특화 기능일까요?
    Date2019.11.30 소식 By낄낄 Reply4 Views1461 file
    Read More
  6. 미디어텍 Dimensity 1000, 가격 70달러

    미디어텍 Dimensity 1000의 가격이 70달러라고 합니다. 모바일 SoC 치고는 상당히 비싼 편이네요. 4G 프로세서의 5~6배 정도. 미디어텍 역사상 가장 비싼 칩 아닐까 싶습니다. 그래도 스냅드래곤 855플러스보다는 쌉니다. 그건 600위안, ...
    Date2019.11.30 소식 By낄낄 Reply3 Views1168 file
    Read More
  7. 조너선 아이브가 애플 임원진 소개에서 빠짐

    조너선 아이브가 애플을 떠나 자신의 독립된 디자인 회를 세우겠다고 여름에 발표했으나, 애플과의 작업은 계속하며 애플 임원진 소개에는 계속해서 등록이 됐었는데요. 지금은 그 명단에서도 빠졌다고 합니다. 완전히 갈라서는 걸까요?
    Date2019.11.29 소식 By낄낄 Reply8 Views1301 file
    Read More
  8. No Image

    DxOMark 선정 2019년 최고의 폰카

    최고의 올라운드: 화웨이 메이트 30 프로, 샤오미 미 CC9 프로 프리미엄 에디션 최고의 동영상: 애플 아이폰 11 프로 맥스 최고의 줌: 샤오미 CC9 프로 프리미엄 에디션 최고의 광각: 삼성 갤럭시 노트 10+ 5G 최고의 야경: 화웨이 메이트...
    Date2019.11.29 소식 By낄낄 Reply1 Views937
    Read More
  9. RISC-V 기반의 USB PD 인증 고속 충전 칩

    중국 uwetek에서 개발한 UPD350이 USF-IF의 USB PD 3.0 DRP 양방향 고속 충전의 인증을 받았습니다. 이 칩은 TCPM/TCPC 방식으로 구현, 네이티브 TCPC-link 프론트엔드 모듈을 내장, 타입 C 포트를 탐지하고 디지털/아날로그 회로를 컨트...
    Date2019.11.29 소식 By낄낄 Reply1 Views1160 file
    Read More
  10. No Image

    a60 과 미9 se 중에 고민입니다만, 어느쪽이 나을지 조언 부탁드립니다.

    핸드폰이 급작스럽게 박살나 이번 기회에 바꿀 생각입니다만, 본래는 a60을 생각중이었는데 문득 미9 se가 눈에 들어오더군요.   원래는 s7 엣지를 썼었는데 이것도 제 한 손보다 살짝 큰 수준이라 미9 se 정도가 되어야 제 손에 쏙 들어...
    Date2019.11.29 질문 By지르고보자 Reply8 Views577
    Read More
  11. 모토로라 원 하이퍼, 팝업식 전면 카메라 장착

    모토로라 원 하이퍼가 3200만 화소 팝업식 전면 카메라를 탑재합니다. 모토로라 스마트폰 중에서 이런 구조는 처음. 삼성의 GW1 6400만 화소 CMOS 센서, 800만 화소 심도 센서로 구성된 듀얼 카메라입니다. 다른 스펙은 6.39인치 풀 HD+ ...
    Date2019.11.29 소식 By낄낄 Reply2 Views605 file
    Read More
  12. 미디어텍 Dimensity 1000의 안투투 벤치마크 점수

    미디어텍 Dimensity 1000의 안투투 벤치마크 점수입니다. 511,363점이 나왔네요. 스냅드래곤 855+는 475,000~496,000점이라고 합니다. 안투투 벤치마크가 한국에선 이미지가 좀 별로긴 하지만, 어쨌건 플래그쉽 수준의 성능은 된다고 봐야...
    Date2019.11.28 소식 By낄낄 Reply6 Views899 file
    Read More
  13. 중국 삼성 갤럭시의 안드로이드 10 업데이트 계획

    삼성 갤럭시의 안드로이드 10 업데이트 계획입니다. 모델넘버를 보니 다들 중국에서 판매되는 거네요. 따라서 국내 제품과는 조금 다를 수 있습니다. 1월: 갤럭시 S10, S10+, S10e 2월: 갤럭시 A40s, 갤럭시 노트 10, 노트 10+, 노트 9 3...
    Date2019.11.28 소식 By낄낄 Reply3 Views1126 file
    Read More
  14. Arm의 차세대 명령어 아키텍처, Arm v9

    Arm v8에서 명령 확장 Arm의 차세대 CPU 명령어 세트 아키텍처(ISA : Instruction Set Architecture)인 Armv9가 서서히 모습을 드러내고 있습니다. Arm은 현 세대의 ISA인 Arm v8을 단계적으로 확장하며, Arm v9로 건너가는 경로로 삼고 ...
    Date2019.11.28 소식 By낄낄 Reply2 Views4305 file
    Read More
  15. No Image

    빅스비 보이스, 안드로이드 7/8에서 지원 중단 예정

    삼성이 안드로이드 7.0과 8.0에서 빅스비 보이스의 지원을 중단할거란 소문입니다. 여기에는 갤럭시 S8 시리즈와 갤럭시 S9 시리즈, 갤럭시 노트, 갤럭시 A9 2018이 포함됩니다. 갤럭시 노트 9와 함께 나온 빅스비 2.0을 보급하기 위해 구...
    Date2019.11.28 소식 By낄낄 Reply5 Views1098
    Read More
목록
Board Pagination Prev 1 ... 698 699 700 701 702 703 704 705 706 707 ... 1277 Next
/ 1277

최근 코멘트 30개
냥뇽녕냥
02:49
ExpBox
02:36
포인트 팡팡!
02:25
아이들링
02:25
아이들링
02:06
아이들링
01:53
아이들링
01:51
스와마망
01:41
스와마망
01:37
스와마망
01:35
PAIMON
01:32
PAIMON
01:31
아스트랄로피테쿠스
01:24
ExpBox
01:22
360Ghz
01:21
투명드래곤
01:20
ExpBox
01:20
까마귀
01:19
ExpBox
01:18
아이들링
01:13
포인트 팡팡!
01:07
MUGEN
01:07
빈도
01:04
아이들링
01:01
까마귀
00:59
아이들링
00:50
이수용
00:47
조마루감자탕
00:46
노코나
00:40
노코나
00:38

한미마이크로닉스
MSI 코리아
더함
AMD

공지사항        사이트 약관        개인정보취급방침       신고와 건의


기글하드웨어는 2006년 6월 28일에 개설된 컴퓨터, 하드웨어, 모바일, 스마트폰, 게임, 소프트웨어, 디지털 카메라 관련 뉴스와 정보, 사용기를 공유하는 커뮤니티 사이트입니다.
개인 정보 보호, 개인 및 단체의 권리 침해, 사이트 운영, 관리, 제휴와 광고 관련 문의는 이메일로 보내주세요. 관리자 이메일

sketchbook5, 스케치북5

sketchbook5, 스케치북5

나눔글꼴 설치 안내


이 PC에는 나눔글꼴이 설치되어 있지 않습니다.

이 사이트를 나눔글꼴로 보기 위해서는
나눔글꼴을 설치해야 합니다.

설치 취소