지난 12월 2일에 ARM은 일본 도쿄에서 ARM Tech Symposia 2015라는 이벤트를 열었습니다. ARM의 대규모 개발자 컨퍼런스인 ARM Techcon처럼 아시아 각 지역에서 매년 열리는 지역 행사입니다.

여기선 지난 10월 말에 개최돈 ARM TechCon 2015에서 발표된 신형 CPU IP 코어 Cortex-A35, 2015년 2월에 발표된 하이엔드 스마트폰/태블릿 전용 CPU IP 코어인 cortex-A72, 그리고 웨어러블 디바이스와 IoT 디바이스용인 신형 GPU IP 코어인 Mali-470 등의 신제품을 어필했습니다.

저가형 스마트폰을 64비트로, Cortex-A35

여기에서 CPU IP 코어에 대해 설명을 담당한 사람은 Noel Hurley(General Manager of Business Line Group, ARM)입니다.

먼저 ARM의 64비트 명령어 셋트 아키텍처인 ARMv8-A가 시장에서 매우 큰 성공을 거두었다는 점을 어필했습니다. 2015년 말에 출시되는 스마트폰은 절반 이상이 64비트를 지원한다고 하네요.

또 고성능 CPU IP 코어와 저전력 CPU IP 코어를 결합한 big.LITTLE 구성을 쓴 스마트폰도 여러 회사에서 출시하고 있으며, ARMv8-A의 성공에 대해 자신감을 표시했습니다.

3개의 제품군에 따라 Cortex-A 시리즈 CPU IP 코어를 정리한 로드맵을 표시했습니다. 각각의 제품군은 성능에 따라 고성능, 고효율, 초 고효율로 나눌 수 있습니다. 여기서 ARMv7-A는 32비트, ARMv8-A는 64비트입니다.

우선 하이엔드용인 Cortex-A72에 대해 봅시다. 이 CPU IP 코어는 매우 성능이 높으며, 같은 등급의 기존 CPU IP 코어에 비해 전력 효율이 크게 향상됐다고 강조합니다.

예를 들어 같은 28nm 공정으로 만든 CPU IP 코어를 비교해 보면, 2014년의 하이엔드 CPU IP 코어인 Cortex-A15에 비해 Cortex-A72는 같은 작업을 실행했을 때 절반으로 떨어졌다고 하네요.

더 새로운 제조 공정인 16nm FinFET+를 사용한 제품일 경우 전력 효율은 더욱 높아져, 작업량이 같을 때 소비 전력은 Cortex-A15의 25%, 64비트 명령을 지원하는 CPU IP 코어의 1세대인 Cortex-A57와 비교해도 절반 수준까지 감소한다고 합니다.

Cortex-A72와 인텔 CPU와도 비교했습니다. 브로드웰 아키텍처의 CPU 코어 1개를 넣을 실리콘 다이라면 Cortex-A72를 4개 넣을 수 있다고 합니다. 또 20코어 Cortex-A72라면 인텔 E5-2660 v3에 필적할 성능을 보이지만 소비 전력은 1/3으로도 끝나, 서버용 제품으로도 쓸 수 있다고 하네요.

초 고효율 제품군으로 새로 출시한 Cortex-A35는 지금가지 널리 쓰인 32비트 CPU IP 코어인 Cortex-A7과 Cortex-A5를 대체합니다. Cortex-A35와 Cortex-A7을 비교하면 소비 전력은 10% 정도 낮지만 성능은 6~40% 정도 향상해, 전력 당 성능이 높아진다고 합니다.

성능 상승이 6~40% 정도 차이가 있는 건 애플리케이션의 64비트화로 성능 상승이 달라지기 때문이라고 합니다. 즉 이것은 64비트로 오면서 애플리케이션이 얼마나 잘 지원하냐는 것이지, 모든 애플리케이션이 다 빨라진다거나, 오래된 애플리케이션이 항상 빨라진다는 건 아니라네요.

이는 스마트폰의 64비트화를 가속화하는 제품이며, 2016년 말에는 저가형 스마트폰에서도 64비트 명령을 지원하는 제품이 나오게 될 것입니다.

ARM이 하이엔드 GPU를 중시하는 이유. VR과 딥 러닝

GPU IP 코어인 Mali 시리즈에 대해선 Steve Steel(Senior Product Manager, Media Processing Group, ARM)가 설명했습니다.

여기서 주로 설명한 건 발표된지 얼마 안된 Mali-470이 아니라 2015년 2월에 나온 하이엔드 GPU IP 코어인 Mali-T880입니다. 이것이 매우 높은 성능을 가진 GPU라 하며, 기존의 하이엔드 GPU IP 코어인 Mali-T760에 비해 최대 1.8배의 그래픽 성능, 동일한 작업에서 40%의 소비 전력 절감을 실현했다네요.

ARM의 GPU IP 코어를 쓴 제품이라면 저가형 스마트폰이나 태블릿이 먼저 떠오를 수도 있지만, ARM은 고성능 GPU를 중시한다고 합니다. VR이나 딥 러닝 등 GPU의 새로운 활용 분야가 발생하고 있어서입니다. VR이라면 게임 외에도 산업 분야나 의료, 교육, 다양한 분야에 쓸 수 있기에, VR의 실현에 있어 핵심인 고성능 GPU가 중요해지고 있다네요.

딥러닝의 경우 GPU는 딥러닝을 구현하는 데 가장 적합한 구조를 가지고 있다는 게 ARM의 견해입니다. ARM은 딥러닝에 관한 연구 개발을 2개 분야에서 진행 중인데요.

하나는 딥러닝에 의한 이미지 인식으로 이미지 프로세싱과 이미지 인식을 전문으로 하는 영국의 벤처 기업 Cortexica와 손잡고 개발중인 것입니다. 현재는 기존의 GPU IP 코어인 Mali-T628을 써서 OpenCL에서 이미지 인식 처리를 구현하는 데 노력하고 있습니다.

또 하나는 ARM 내부에서 연구하는 것으로, GPU를 사용한 딥 러닝을 통해 문자 인식을 수행하는 것입니다.

모바일 디바이스의 SoC에 들어가는 GPU가 왜 딥 러닝을 구현하는 것인가 생각하실 분도 있을 것입니다. 스마트폰은 센서와 카메라를 내장하고 있기에 딥러닝과 외부 정보 인식을 조합한다면 효율이 더욱 높아지겠지요. 실용화가 언제일지는 알 수 없으나 고성능 GPU가 스마트폰에 탑재되면의외로 딥러닝을 사용한 앱이 빨리 나올지 모릅니다.

스마트워치에 풍부한 그래픽을 제공하는 Mali-470

하이엔드 Mali-T8800에 이어 소개한 것이 저가형 스마트폰과 웨어러블 디바이스, IoT 디바이스를 목표로 한 GPU IP 코어인 Mali-470입니다. 이 Mali-470은 엄청난 수의 출하 실적이 풍부한 Mali-400을 기반으로 한 제품이라네요.

Mali-T800/T700/T600 시리즈에 쓰인 건 통합 쉐이더 아키텍처인 미드가르드지만, Mali-400 시리즈는 미드가르드 이전 아키텍처인 우트가르드를 썼습니다. 그래픽 API도 OpenGL ES 2.0까지며 고성능을 노린 GPU IP 코어가 아닙니다.

그런 Mali-470을 개발한 이유해 대해 스마트워치 같은 웨어러블 디바이스에서 기존보다 복잡한 2D나 3D 그래픽 기능을 필요로 하도록 바뀌었다 때문이라고 합니다.

스마트워치는 애니메이션 배경 이미지 외에 프로그래머블 쉐이더를 이용해 애니메이션 아이콘이나 텍스트를 합성하고 3D 위젯을 처리하는 등, 간단한 그래픽 기능만으론 어려운 표현이 있다보니, 이러한 웨어러블 디바이스 용으로는 Mali-T400 시리즈가 적당하다고 합니다.

Mali-400 시리즈는 다이렉트 X의 쉐이더 모델 3.0 상당 GPU IP 코어입니다. 여기에선 Cortex-A53과 A7만 표기했지만 실제로는 64비트와 32비트 세대의 Cortex-A라면 어떤 것과도 쓸 수 있다네요.

OpenCL에 딥러닝을 위한 프로그램을 움직일 순 없습니다. 하지만 웨어러블 디바이스에 필요한 기능, 비용, 소비 전력을 생각하면 균형이 꽤 잡힌 선택일 것입니다. 다만 웨어러블 디바이스 정도가 된다면 스마트폰 SoC에 통합되는 형태로 등장하진 않을 듯 합니다.

Cortex-A35의 등장으로 저렴한 스마트폰에서도 64비트를 지원하게 되고, 64비트를 지원하는 제품이 늘어나면 네이티브 코드를 사용해 64비트 명령으로 속도를 더욱 높일 수 있을 것입니다. 그럼 SoC에 통합된 GPU의 성능 향상과 함께 보다 풍부한 게임을 스마트폰에서 플레이할 수 있을 것입니다.