[글로벌프리즘]SoC설계와 `주문형 프로세서`

◆크리스 로웬, 텐실리카 회장 겸 CEO rowen@tensilica.com

　반도체 업계는 최근 시스템온칩(SoC) 시대에 맞춰 미세 선폭을 이용한 비용절감 및 대역폭에 깊은 관심을 보이고 있다. 그러나 이러한 SoC의 장점은 ‘작고, 빠르고, 저렴한 수백만의 트랜지스터를 어떤 방식으로 이용하고 차별화할 수 있을까’라는 새로운 과제를 제시하고 있다.

　내장형(임베디드) 프로세서는 따라서 향후 SoC에 있어 중요한 역할을 담당하게 될 것이다. 설계 엔지니어들은 특히 특정 용도의 프로세서를 이용하고 있으며 이는 프로세서 설계에 대한 업계의 인식변화를 요구한다.

　현재까지 대부분의 SoC는 단일 프로세서 아키텍처를 사용해왔다. 그래서 오디오, 비디오, 패킷 스트리밍 같은 다양한 데이터가 사용자 인터페이스에 적용되는 경우가 없었다. PC가 컴퓨터 시스템을 지배한 방식과는 달리 게임, 휴대폰 등 적용 기기가 다양해지면서 단일 표준이 임베디드 프로세서를 확실히 장악하지 못하고 있다.

　압축 소프트웨어, 유니버설 프로세서 플랫폼, 시스템 등은 임베디드 산업의 기술 혁신과 성공적인 작업을 방해하고 있다. 따라서 최적화되고 프로그램이 가능한 주문형 플랫폼 개발이 일반화될 것으로 보인다.

　게임, 휴대폰 등 새로운 정보기기에 적합한 인프라와 프로세서 설계를 향상시킬 수 있는 기술비용이 높아지고 있어 단일 프로세서 아키텍처는 임베디드 제품에 거의 적용되지 않고 있다. 개발자는 새로운 기능이 소프트웨어에서 구현되고 있는지를 확인하기 위해 몇 달 또는 몇 년간 컴파일러, 시뮬레이터와 라이브러리를 기다려야 했다.

　현재 주문형 프로세서는 프로세서가 자동적으로 생성되는 새로운 기술이 등장하면서 구체화되고 있다. 발생기는 몇 분 만에 이상적인 명령어 세트, 인터페이스, 메모리와 주변기기에 대한 하위레벨의 설명을 하드웨어 설계, 컴파일러와 디버거, 시뮬레이터와 실시간 운영 시스템에 구성해 넣을 수 있다.

　이러한 과정을 통해 CPU는 일반 프로세서보다 5∼50배 이상의 성능을 발휘할 수 있고, 단위 와트당 성능이 높아졌으며 실리콘 면적에 대한 실행능력도 뛰어나다. 설계 엔지니어는 맞춤형 하드웨어나 일반 프로세서보다 빠르고 유연한 소형 솔루션을 생성할 수 있다.

　새로운 종류의 맞춤형 프로세서는 영상, 비디오와 오디오, 통신과 같은 많은 양의 데이터를 처리하는 애플리케이션에 적합하다. 정확한 데이터 스트림에 따라 프로세서를 맞춤 제작함으로써 설계자들은 프로세서에서 구현할 수 있는 최상의 속도를 이용할 수 있다.

　설계자들은 특별한 임무에 맞춤화된 주문형 프로세서를 이용해 프로그램 가능한 SoC를 설계할 수 있고, 표준 변화에 따른 새로운 기능을 소프트웨어에 추가할 수 있다. 또 SoC 설계는 소프트웨어에 변화된 부분을 반영하면서 다수의 애플리케이션에 사용될 수 있다.

　하드웨어와 소프트웨어 개발 과업은 고도로 전문화된 다양한 설계기술을 필요로 한다. 다양한 기술과 조정작업 때문에 SoC 설계비용이 비싸고, 위험부담을 안으며 작업속도가 지체된다.

　이러한 방식을 이용한 기본설계 과정은 기존 프로세서의 임시 설계에서 특정 애플리케이션 로직의 설계 블록과 다수의 주문형 애플리케이션 코어의 시스템 분할, 구성 및 집적에 이르는 방향으로 바뀌고 있다. 하드웨어 및 소프트웨어 설계는 자동으로 공동개발돼 새로운 성능과 효율성을 발휘하는 시스템을 구현하게 된다.

　SoC 설계를 위해 주문형 프로세서를 사용하는 것은 기술자들에게 도움을 줄 수 있을 것이다. 기술자들은 효율적인 주문형 프로세서를 통해 변화요소가 많은 소프트웨어의 장점을 이용하면서 하드웨어 로직에서 실현할 수 있는 수많은 데이터를 활용하게 될 것이다.

　최근 최첨단 설계는 칩 하나 당 100개 이상의 프로세서를 이용한다. 2010년이 되면 대부분의 시스템온칩은 수십개의 프로세서를 이용하게 될 것이며 일부는 칩 하나에 수천개의 프로세스를 집적하게 될 것이다. 이러한 기술이 없다면 시스템온칩 설계속도는 느려지고 비용은 상승하게 될 것이며 칩은 빠르게 변화하는 대량 소비시장 및 통신시장에 대응하지 못할 것이다.

　SoC를 설계하려면 기술자들은 설계주기를 줄이고 기존의 표준 임베디드 프로세서로부터 얻을 수 없는 성능을 제공하기 위해 주문가능한 특정 애플리케이션 프로세스의 이점을 신중히 살펴 볼 필요가 있다.