프리스케일반도체
글: 글렌 버처스(Glen Burchers)/ 스티브 스펄(Steve Sperle) 프리스케일반도체(www.freescale.com)
넷북은 컴퓨팅 분야에서 새롭게 떠오르는 인기 아이디어가 되었다. 표준 크기 노트북에 이어 대세가 된 넷북은 일반적으로 인텔(Intel) 프로세서와 마이크로소프트 윈도우(Microsoft짋 Windows짋) 운영 체제를 사용한다. 대부분의 경우 넷북은 '미니 노트북'과 같은 의미를 가진다. 넷북 범주에서 작은 쪽으로는 스마트폰이 있으며, 최근 몇 년간 인기가 높아지고 있다. 스마트폰은 대개 인터넷 탐색 기능에 기존 휴대전화의 기능을 합친 제품이지만, 한 번에 몇 분 이상씩 사용할 경우 화면이 작아 그리 만족스럽지 못한 인터넷 환경을 제공한다. 화면이 작은 스마트폰과 PC와 유사한 기존 노트북 또는 넷북 제품과는 엄연한 격차가 존재한다. 휴대전화와 스마트폰에서 배턴을 물려받은 '스마트북'은 이러한 격차를 메울 수 있도록 설계되었다.
스마트북의 특징
기존 스마트폰 디바이스보다 커다란 화면을 사용하는 스마트북은 주로 클라우드 컴퓨팅(cloud com puting) 기반이며, 하루 정도의 배터리 사용 시간, 바로 켜서 사용할 수 있는 기능, 지속적인 연결 기능 등이 특징이다. 이 신흥시장은 일상적인 온라인 및 멀티미디어 용도로 사용하기 쉬운 디바이스에 대한 실질적인 소비자 요구에 부합한다. 스마트북은 일반적으로 프리스케일 i.MX515 디바이스와 같은 ARM™ 기술 기반 프로세서로 구동된다. 표 1에 넷북, 스마트폰, 스마트북 사이의 일부 공통점과 차이점이 요약되어 있다.
(표 1. 넷북, 스마트폰, 스마트북의 특징)
ARM™ 기술을 사용하는 스마트북의 특징은 긴 배터리 사용 시간과 에너지 효율이다. 정상 사용 상황에서 스마트북 배터리는 일반 넷북의 3시간에 비해 훨씬 긴 12시간 이상 지속 가능하다. i.MX515 프로세서로 구동되는 시제품 스마트북의 프리스케일 테스트에서 한 번의 배터리 충전으로 6~8시간 동안 계속 비디오 재생이 가능했지만, 일반 넷북 프로세서의 경우 지속 시간이 약 2시간에 불과했다(2600mAH 배터리). 그림 1에 나온 것처럼 웹 탐색 작업은 최대 10시간까지 실행 가능했으며, CPU와 운영 체제는 거의 12시간까지 유휴상태로 유지할 수 있었다.
ARM 프로세서의 기능과 규격
프로세서 선택에 따라 스마트북의 기능과 규격이 달라진다. ARM 프로세서는 발열량이 적으므로 팬이 필요하지 않다. 따라서 제조사에게는 BOM이, 최종 사용자에게는 부피가 줄어드는 장점이 있다. 칩의 열 특성이 최종 디자인에 영향을 주지 않으므로 여러 가지 새로운 규격을 개발할 수 있다.
장래의 스마트북은 노트북이나 넷북과 전혀 비슷하지 않은 모양일 수도 있다. 프리스케일은 사바나 미술대학(Savannah College of Art and Design, SCAD)의 산업디자인과 학생들과 함께 인체공학 문제, 사용자 인터페이스, 대안 규격, 차세대 스마트북 디바이스용 액세서리 등과 관련된 요구사항을 연구하는 프로그램을 추진했다.
참가자들은 프리스케일 i.MX515 프로세서의 소형 팬리스(fanless) 사양과 저 전력 작동을 활용하는 데 최적인 고도로 혁신적이면서 실용적인 디자인을 개발했다. 학생들이 개발한 콘셉트 중 일부가 그림 2에 나와 있다.
휴대 전화 계열 ARM 프로세서의 또 다른 장점은 스마트북을 켜자마자 바로 사용할 수 있고 항상 연결이 유지된다는 점이다. 이는 부팅과 종료에 수 분이 걸리는 PC를 기반으로 한 넷북 모델과 근본적으로 차이가 있는 부분이다. 대부분의 스마트북은 연결 기술로 셀룰러 네트워크와 Wi-Fi를 활용한다.
현재 넷북의 WWAN 연결 비율은 5% 미만이지만 2013년까지는 70% 이상으로 증가할 것으로 예상된다. WWAN 확장 모듈을 활용하면 통신 시스템을 모듈 방식으로 구현할 수 있으며, OEM 업체들은 스마트북에 연결 기능을 선택적으로 포함하여 판매할 수 있게 된다.
ARM 아키텍처는 리눅스(Linux짋)와 같은 공개 운영 체제에 최적화되었다. 공개 OS는 안정적이고 저렴하며 유연하므로 인기도 높아지고 있다. ARM™ 기술 기반의 스마트북은 또한 대부분 구글(Google) 안드로이드(Android) 운영 체제를 지원할 것으로 예상된다.
i.MX515 프로세서의 설계
스마트북 프로세서의 한 예인 프리스케일 i.MX515 멀티미디어 SoC(시스템 온칩)는 ARM Cortex™-A8 코어 기반의 제품이다. 이 SoC에는 또한 벡터 부동소수점 연산 장치, 2D 가속기, 3D 가속기, ARM NEON SIMD 미디어 가속기, 복합 표준 720p 하드웨어 비디오 코덱 등의 5가지 개별 프로세싱 장치가 있다.
NEON 기술은 ARM Cortex-A 시리즈 프로세서용 128비트 SIMD(single instruction, multiple data) 아키텍처 확장 기술이다. 어도비 시스템즈(Adobe Systems)와 ARM은 양사가 ARM 아키텍처용 어도비 플래시 플레이어와 어도비 AIR의 최적화 및 가속에 협력하고 있다고 발표했다. 유튜브(YouTube)와 같은 대부분의 웹 비디오는 어도비 플래시 기반이다. NEON 기술은 또한 그래픽과 텍스트도 가속하므로 사용자 인터페이스가 향상될 수 있다. 이러한 모든 효용은 각각 소비자용 스마트북의 성공 요소가 될 것이다.
i.MX515 비디오 코덱은 영화와 같이 연산 의존도가 높은 동영상을 가속하도록 설계되었다. 범용 프로세서는 컬러 수, 해상도, 초당 프레임 측면에서 제한적일 수밖에 없다. i.MX515의 경우 온칩 멀티미디어 보조 프로세서가 고해상도, 고프레임 속도의 비디오를 재생하므로 ARM 코어가 다른 작업을 할 수 있다. 비디오 코덱은 또한 저전력, 저발열로 작동한다.
그래픽 보조 프로세서는 초당 6억 픽셀과 2,700만 tps(trian gles per second)를 지원하는 OpenGL짋 ES 2.0 하드웨어 가속기가 포함된 3D 렌더링 엔진을 제공한다. 이는 비디오 게임과 같은 3D 이미지에서 사실적인 음영 효과를 제공한다. 이 보조 프로세서는 또한 초당 30프레임 720p HD(고화질) 비디오의 디코딩 기능도 제공한다. 2D 가속의 경우, OpenVG 1.1 하드웨어 가속기가 텍스트 스크롤 및 지도와 같은 애플리케이션에서 텍스트, 라인, 이미지를 표시한다. 예를 들어, 2D 가속 기능은 사용자가 온라인 지도를 축소 및 확대할 때 원근감과 해상도를 높여준다.
특히 게임, 비디오, 영화와 같은 일반 소비자 용도에서 화면은 모바일 컴퓨팅 환경을 결정하는 요소이다. i.MX515 프로세서 기반의 스마트북은 1280×800픽셀의 LCD 스크린에서 와이드스크린 XGA 해상도를 지원한다. 이는 스마트폰 화면보다 클 뿐더러 1024×768픽셀에 불과한 대부분의 넷북보다 뛰어난 해상도이다.
i.MX515는 DDR2 200MHz 메모리를 지원하므로 저렴한 비용으로 높은 메모리 주파수를 활용할 수 있다. IDE 지원의 경우, i.MX515는 PATA와 C-ATA를 지원한다. 또한 13×13(0.5mm) 또는 19×19(0.8mm)의 패키지 크기로 소규격을 지원하며, OEM 업체들이 자사 고유의 기능을 추가하기에 충분한 보드 공간을 제공한다.
스마트북의 전망
스마트북은 주요 가전제품이 될 수 있는 잠재성을 가지고 있다. ARM 아키텍처는 이러한 신흥 시장의 요구에 부응할 수 있는 공개 OS 지원, 긴 배터리 사용 시간, 그래픽 지원의 적절한 조합을 제공한다. 스마트북 부문은 작고 흥미로운 새로운 규격 내에서 광범위한 특성과 기능을 제시하는 시장이 될 것이다.
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