x86 / ARM 기반 아키텍쳐 프로세서

스마트폰에 들어가는 CPU에 대해서 알기 위해서는, 우선 기본적인 컴퓨터구조에 대해서 파악을 해보는 것이 중요합니다. 현대 컴퓨터의 구조는 주된 연산장치인 CPU, 그리고 CPU와 DRAM, VGA를 연결해주는 NorthBridge(MCH), 그리고 Northbridge와 USB, 추가 PCI장치 및 USB, 키보드 마우스등을 연결해주는 SouthBridge(ICH) 로 나누어 집니다.

 

<인텔 코어2시리즈를 사용하는 컴퓨터의 내부 구조>

현대의 CPU는 APU(Accelerated Processing Unit)라는 개념이 새롭게 생겼는데, APU란, CPU 내부에 그래픽연산장치인 GPU를 추가로 집적한 CPU입니다. CPU내부에 GPU를 탑재하게 되면, 별도의 그래픽카드 혹은 내장 GPU를 장착하지 않아도 그래픽출력을 할 수 있게 됩니다. 그리고 GPU를 CPU내부에 탑재하게 되면, CPU가 탑재되는 메인보드의 설계가 유연해지기 때문에 컴퓨터를 좀 더 작게 만들 수 있게 됩니다.

APU의 개념은 스마트폰에 쓰이는 AP(Application Processor)로 개념을 확장시킬 수 있습니다. 스마트폰에 사용되는 CPU는 AP라고도 하는데, SoC(System on Chip)라고 하여 내부에 CPU, GPU, 메모리컨트롤러 등 현재 데스크탑 및 기타 컴퓨터에 사용되는 CPU, 노스브릿지, 사우스브릿지의 모든 기능이 하나의 칩(AP) 안에 집적되어 있습니다. 따라서, AP하나만 있으면 일반 컴퓨터의 메인보드 처럼 여러개의 반도체를 집적할 필요 없이 칩하나로 단순히 시스템(컴퓨터)을 구현할 수 있습니다.(물론 추가로 DRAM, 플래시 메모리 등 다른 부품들도 기판에 집적해야 합니다.)

 

<엔비디아 테그라의 내부구조>

AP 하나로 거의 모든 연산을 처리할 수 있으니, 기판의 설계를 크게할 필요가 없고, 전력또한 적게 소모하게 됩니다. 따라서 이러한 AP는 스마트폰 나 태블릿PC처럼 저전력 고효율을 필요로하는 모바일 기기에서 많이 활용됩니다.

이러한 AP의 핵심기능은 영국의 ARM이라는 회사에서 설계한 ARM Architecture가 시장의 99%를 장악하고 있습니다. 삼성의 엑시노스(Exynos), 엔비디아의 테그라(Tegra), 퀄컴의 스냅드래곤(Snapdragon) 애플의 A시리즈 등이 ARM의 ARM Architecture를 사용하고 있습니다.

여담으로, 인텔도 일찍이 AP시장에 진출하고자 했으나, 인텔의 고유 설계기반인 x86 Architecture 자체가 ARM의 ARM Architecture보다 전력소모가 많아 시장진입에 실패한 바 있습니다.