삼성의 오스틴 CPU 연구 개발 팀이 엑시노스 CPU 아키텍처의 진화라는 이름으로 논문을 발표했습니다. 엑시노스 M1부터 아직 출시되지 않은 M6까지를 다루는 글입니다. 

 

갤럭시 S7에는 1세대인 엑시노스 8890, 가장 최근에는 갤럭시 S20에 M5 코어가 탑재됐습니다. 2019년 10월에 연구 개발 팀은 해체됐으나 그 전에 M6 아키텍처를 만들었습니다.

 

 

삼성의 프로세서는 계속해서 디자인이 개선돼 왔습니다. 4와이드에서 6와이드 등으로 발전하며 코어가 크게 커졌습니다. M5는 L2 캐시를 대용량 공유 캐시로 바꾸고 L3 캐시는 3뱅크에서 2뱅크로 바꿨습니다. M은 L1 명령어/데이터 캐시를 64KB에서 128KB로 두배 늘렸습니다. L2는 대역폭이 최대 64B/사이클로 두배가 됐으며 L3 캐시는 3MB에서 4MB로 늘었습니다.

 

또 8와이드 디코드로 디코딩에서는 가장 넓은 편입니다. 하지만 정수 실행 유닛은 크게 바뀌지 않았으며, 로드/스토어 등은 1개의 유닛이 있습니다. 부동소수점/SIMD 파이프라인은 FMAC 기능을 추가합니다. L1 DTLB는 48페이지에서 128페이지로 늘어나고, 기본 TLB는 4K에서 8K로 증가했습니다. 또 정수/부동소수점 물리 레지스터 파일도 커졌습니다. 

 

 

분기 예측 스토리지의 용량입니다. 계속해서 늘어났군요. 

 

 

세대별 IPC의 변화입니다. M4는 L1 대기 시간을 4사이클에서 3사이클로 줄이고, CPU 코어에서 메모리 컨트롤러로 직접 새로운 인터페이스를 연결해 트래픽을 줄입니다. M1에서는 14.9사이클이었으나 M6에서는 8.3사이클로 평균 대기 시간이 계속해서 줄어들었습니다. 연 평균 20%의 개선입니다. 

 

개발 팀은 계속해서 수정/개선할 아이디어를 갖고 있었으나 삼성의 고위층에서 개발 팀을 해체하기로 결정했습니다. arm의 레퍼런스 설계에 비해 전력 효율, 성능, 면적 등에서 뚜렷한 우세를 보여주지 못한 것도 있습니다.