[정보] Intel 과 ARM의 대안 RISC-V란 무엇인가? 세상과의 소통

An RISC-V logo sign at a conference.

인텔 및 ARM 설계대안

ARM과 인텔x86이 만든 두 개의 프로세서 디자인은 현재 최고로 유지됩니다. 두 회사 모두 엄청난 규모로 운영되지만 비즈니스 모델은 근본적으로 다릅니다.

인텔은 자체 칩을 설계하고 제조하는 반면 ARM은 퀄컴과 삼성과 같은 타사 디자이너에게 디자인을 라이선스하여 자체 적인 향상된 기능을 추가합니다. 삼성은 자체 프로세서를 조작 할 수있는 인프라를 가지고 있지만, 퀄컴은 이 중요한 작업을 제 3 자에게 아웃소싱합니다.

ARM의 경우, 이것은 또한 종종 라이센스가 칩의 디자인의 측면을 비공개로 유지하기 위해 설계된 기밀 유지 계약에 서명해야합니다. 전체 비즈니스 모델이 제조를 중심으로 한 것이 아니라 지적 재산권을 중심으로 형성되어 있다는 점을 고려하면 놀라운 일이 아닙니다.

한편, 인텔은 자체 상업 디자인 비밀을 가지고있다. 두 프로세서 유형 모두 상업적이기 때문에 학계와 오픈 소스 해커가 디자인에 영향을 미치기란 어렵습니다(완전히 불가능하지는 는 않지만).

RISC-V가 다른 방법

RISC-V는 격렬하게 다릅니다. 첫째, 그것은 회사가 아닙니다. 그것은 처음에 2010년 버클리 캘리포니아 대학에서 학자에 의해 처음 오픈 소스로, 기존 인텔과 ARM과는 반대로 로열티 없는 대안으로 개발 되었습니다. 

그것은 윈도우 대신 리눅스를 설치 하는 비슷하므로 아무것도 구입하거나 번거로운 라이센스 계약에 동의 할 필요가 없습니다. RISV-V는 반도체 연구 및 설계에 대해 동일한 작업을 수행하는 것을 목표로 합니다.

ARM은 또한 프로세서에서 기본적으로 이해할 수 있는 명령을 가리키는 명령 집합 아키텍처(ISA)와 구현 방법을 보여주는 마이크로아키텍처에 모두 라이선스를 부여합니다.

RISC-V는 단지 ISA를 제공하므로 연구원과 제조업체가 실제로 ISA를 사용하는 방법을 정의할 수 있습니다. 이를 통해 임베디드 시스템의 저전원 16비트 칩부터 슈퍼컴퓨터용 128비트 프로세서에 이르기까지 모든 스트라이프 의 장치에 확장이 가능합니다.

이름에서 알 수 있듯이 RISC-V는 ARM, MIPS, SPARC 및 전원 설계를 기반으로 하는 칩과 동일한 감소된 명령 세트 컴퓨터(RISC) 원칙을 사용합니다.

이것은 무엇을 의미할까요? 글쎄, 모든 컴퓨터 프로세서의 중심에는 지침이라는 것들이 있습니다. 가장 기본적인 용어로, 이들은 프로세서에게 무엇을 해야 할지 알려주는 하드웨어로 표현되는 작은 프로그램입니다.

RISC 기반 칩은 일반적으로 인텔에서 제공하는 것과 같이 복잡한 명령 세트 컴퓨터(CISC) 설계를 사용하여 칩보다 지침이 적습니다. 또한 지침 자체는 하드웨어에서 구현하기가 훨씬 간단합니다.

간단한 지침은 칩 제조업체가 칩 설계를 통해 훨씬 더 효율적일 수 있다는 것을 의미합니다. 절충안은 프로세서에서 수행하지 않는 비교적 복잡한 작업입니다. 대신 소프트웨어별로 여러 개의 작은 지침으로 세분화됩니다.

그 결과 RISC는 중요한 물건을 컴파일러에 전가한다는 별명을 얻었습니다. 그것은 나쁜 일처럼 들리지만, 그렇지 않습니다. 그것을 이해하려면 먼저 컴퓨터 프로세서가 실제로 무엇인지 이해해야합니다.

휴대 전화 또는 컴퓨터의 프로세서는 트랜지스터라는 수십억 개의 작은 구성 요소로 구성됩니다. CISC 기반 칩의 경우 이러한 트랜지스터의 대부분은 사용 가능한 다양한 지침을 나타냅니다.

RISC 칩에는 더 적은 수의 간단한 지침이 있으므로 트랜지스터가 필요하지 않습니다. 이것은 당신이 흥미로운 일을 많이 할 수있는 더 많은 공간이 의미 합니다. 

예를 들어 더 많은 캐시 및 메모리 레지스터 또는 AI 및 그래픽 처리를 위한 추가 기능이 포함될 수 있습니다.

또한 더 적은 전체 트랜지스터를 사용하여 칩을 물리적으로 작게 만들 수 있습니다. MIPS와 ARM의 RISC 기반 칩이 사물 인터넷(IoT) 장치에서 자주 발견되는 이유입니다.

속도에 대한 필요성

An engineer holding a computer chip.

물론 라이선스만이 RISC-V에 대한 유일한 근거는 아닙니다. RISC 프로세서 설계에서 첫 번째 연구 프로젝트를 이끌었던 데이비드 패터슨(David Patterson)은 RISC-V가 제조 개선으로 얻을 수 있는 CPU 성능에 대한 임박한 한계를 해결하기 위해 고안되었다고 말했다.

칩에 장착할 수 있는 트랜지스터가 많을수록 프로세서가 궁극적으로 더 잘 할 수 있습니다. 그 결과, TSMC와 삼성(타사를 대신하여 프로세서를 제조하는)과 같은 칩 제조업체는 트랜지스터의 크기를 더욱 축소하기 위해 노력하고 있습니다.

최초의 상용 마이크로프로세서인 인텔 4004는 각각 10,000나노미터(약 0.01mm)를 측정하는 트랜지스터가 2,250개에 불과했습니다.  하지만 출시후 40년이 흐른 지금 애플의 A14 바이오 닉 프로세서와 비교 해보면 이 칩(새로운 iPad Air에 전력을 공급하는)에는 각각 5나노미터를 측정하는 118억 개의 트랜지스터가 있습니다.

1965년 인텔의 공동 창업자인 고든 E. 무어(Gordon E. Moore)는 칩에 넣을 수 있는 트랜지스터의 수가 2년마다 두 배가 될 것이라고 이론화했습니다.

무어는 일렉트로닉스 매거진 35주년호에 "최소 부품 비용의 복잡성은 연간 약 2배의 비율로 증가했다"고 밝혔다. "확실히, 단기적으로, 이 비율은 증가하지 않을 경우, 계속 될 것으로 예상 될 수있다. 장기적으로 는 증가율이 조금 더 불확실하지만 적어도 10 년 동안 거의 일정하게 유지되지 않을 것이라고 믿을 이유가 없습니다."

무어의 법칙은 이 10년 동안 적용을 중단할 것으로 예상됩니다. 또한 칩 제조업체가 장기적으로 소형화 추세를 지속할 수 있을지에 대해 서도 상당한 의구심을 가지고 있습니다. 이것은 기본적인 과학적 수준과 경제 모두에 적용됩니다.

더 작은 트랜지스터는 결국 훨씬 더 복잡하고 제조 비용이 많이 듭니다. 예를 들어 TSMC는 5nm 칩을 만들기 위해 공장에 170억 달러 이상을 지출했습니다. 이 벽돌 벽을 감안할 때 Risk-V는 트랜지스터의 크기와 수를 줄이는 것 외에 방법을 찾아 성능 문제를 해결하는 것을 목표로합니다.

기업들은 이미 RISC-V를 사용하고 있습니다.

RISC-V 프로젝트는 2010년에 시작되었으며 ISA를 사용한 최초의 칩은 2011년에 제조되었습니다. 3년 후, 이 프로젝트는 공개되었고, 곧 상업적 관심이 뒤따랐습니다. 이 기술은 이미 엔비디아, 알리바바 및 웨스턴 디지털과 같은 회사에서 사용되고 있습니다.

아이러니는 RISC-V에 대한 본질적으로 획기적인 것은 없다는 것입니다. 

RISC-V재단은 웹 페이지에"RISC-V ISA는 적어도 40년 전으로 거슬러 올라가는 컴퓨터 아키텍처 아이디어를 기반으로 합니다."

하지만 획기적인 것은 비즈니스 모델이거나 부족한 비즈니스 모델입니다. 이 프로젝트는 실험, 개발 및 잠재적으로 자유로운 성장에 노출됩니다. 

"관심은 소프트웨어를 이식할 수 있는 공통의 자유롭고 개방적인 표준이기 때문에 누구나 자유롭게 자체 하드웨어를 개발하여 소프트웨어를 실행할 수 있기 때문입니다."

이 글에서 RISC-V 칩은 서버 팜과 마이크로 컨트롤러의 무대 뒤에서 주로 수고합니다. 소비자 공간에서 ARM/인텔 ISA 듀오폴리를 흔들 가능성이 있는지 여부는 여전히 남아 있습니다.

새로운 대안이 될지 토태할지는 지켜 봐야 할 것 같습니다. 

출처: https://riscv.org/about/history/



덧글

  • 천하귀남 2020/10/05 15:39 # 답글

    현실적으로는 저 방식의 프로세서를 이용할 HW제조사와 OS포팅에 얼마나 지원이 가능한가 하는 부분에서 성패가 갈리는 경우가 많더군요. 인텔조차 안드로이드 포팅 하는데 지원이 별로라 거의 망한 상황이니...
  • Jini 2020/10/07 12:16 #

    앞으로가 기대 되긴 하는데 과연 그렇게 나서는 기업이 있을지 궁금하네요
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