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6. Architecture Minimalism

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bozart 작성일2010-01-13 12:45

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0. Architecture Minimalism

스티브 잡스는 PCB 기판 레이아웃도 자기 맘에 들어야하는 사람이다. 잡스가 추구하는 것이 디자인의 Minimalism만이 아니라는 얘기다. 나는 그들이 추구하는 것을 한마디로 "Architecture Minimalism"이라고 정의한다.

이번 글에서는 모바일 플랫폼의 미래에 대해 좀 더 구체적으로 얘기해보겠다. 순전히 내 예상이다. 첨부는 여러분들의 이해를 돕기위해 내 나름대로 간략히 정의한 범용 Chip기반 플랫폼과 애플이 추진하는 전용 플랫폼의 그림이다. (갑자기 생업을 제쳐두고 내가 왜 이런 짓을 해야하나 하는 생각이 들고 있음... )


1. 범용 플랫폼

그림 (a)의 범용 플랫폼구조를 보자. 현재 PC의 구조를 보면 이해하기 쉬울 것이다.색칠한 부분은 실제로 사용자가 사용하는 부분을 나타낸다. 범용 CPU 칩은 모든 가능한 기능과 라이브러리를 포함해야 한다. 왜냐면 어떤 조합으로 이루어질지 미리 알 수 없기때문이다. OS 역시 마찬가지로 모든 가능한 디바이스를 지원해야 하고, 언제 쓸지 모를 기능들도 지원해야한다. 특수 칩이라는 그래픽 가속기 조차도 같은 운명, 즉 쓰일지 않쓰일지 모를 기능을 포함해야 하는 것이다.  매우 무겁고, 파워많이 먹고, 관리도 어렵다. 이것이 그동안 윈-텔이 걸어온 1인자의 피곤한 길이다.

현재 스마트폰/넷북 플랫폼은 아직까지는 완전 범용 플랫폼이라 볼 수는 없지만, 이 길로 가고 있다고 본다.


2. 모바일 플랫폼

ARM기반의 Application Processor는 기본 Core에 필요한 기능의 IP들을 추가하는 형식으로 사용자의 편의에 맞추어 제작 된다. 그림에 그리지는 않았지만, (a)와 (b)의 중간으로 보면 되겠다.

현재 유력한 모바일 플랫폼은 세가지다.

(1) Intel ATOM :
Intel CPU의 저성능, 저전력 버전으로 보면 된다. 다음 세대인 Moorestown이 기대주임. BUT, Intel은 근본적인 아키텍처를 바꾸기 전에는 모바일에서 고전할 수 밖에 없다. 매우 Fundamental한 문제인데, 지난 20년간 못 푼 문제를 지금 풀 수 있을까?

(2) Qualcomm Snapdragon :
ARM기반. 이미 WM phone 및 Android 폰에 속속 채용되고 있음. 현재 상황에서는 구글폰 (넥서스원)에 들어간  Snapdargon이 유력하다고 본다. Qualcomm의 또다른 강점이  통신칩 분야에서 강세인데, 새로운 기기들의 통신 기능이 중요하다는 점에서, 향후 기술, 가격 측면에서 유리하다고 본다.

(3) NVIDIA Tegra2 :
역시 ARM기반. 넷북과 eBook을 노리고 있다. NVIDIA는 H/W 가속기에서 쌓은 기술을 기반으로 플랫폼 시장에 출사표를 냈다. 사실 GPU가 언제까지 독립 IC로 존재할 지 장담하기 어려운 상황이니, 살아남기 위한 길을 찾는 과정이라고 본다.

나는 스마트폰, 넷북등 모바일 인터넷이 대중화가 되면 (마켓이 성숙해지면), 이쪽 동네의 특성상 저가, 대량 생산의 모드로 갈 수 밖에 없다. 한번 개발에 엄청난 인력, 돈, 시간이 들어가니, 한번 Fab에 흘릴 때마다 가능한 모든 기능을 다 때려넣어야 한다. 자연스럽게 모바일 플랫폼 역시 곧 PC와 같은 길을 걷게 될 것으로 예상한다. 즉 시장이 커질수록, 시간이 지날수록 "무거워"지게 된다는 얘기다.


3. H/W속으로 들어가는 S/W

우리는 늘 Software의 중요성에 대해 얘기한다. 하지만, NVIDIA의 움직임을 보면 생각이 달라진다. 나는 이것을 S/W의 H/W화라고 표현하겠다.

우린는 범용 H/W에 탑재되는 무한 자유의 S/W로 무엇이든지 할 수 있을 것이라는 상상을 해왔다. 대표적인 예가 Software Radio였다. 하지만 현실의 벽은 만만치 않다. 모든 기능을 Software로 구현하려고 하니, 엄청난 H/W의 부담과 전력소모가 발생하는 것이다. 더구나 세상이 바뀌어 휴대 기기가 급속히 대중화되고, 휴대성이 강조되는 사회다.

이를 해결하는 방법으로 나온 것이 특정 Software 앨고리즘을 통째로 hardware로 구현하는 것이었다. 대표적인 예가 그래픽 프로세서 (GPU)인 것이다. 저전력, 고속 연산 로직부터 Vectorization까지, 수많은 기술들이 개발 되었다. 요즘은 아예 GPU를 이용해, 그래픽이 아닌 다른 연산처리하는 시도가 많이 되고 있다.

나는 이미 Apple II의 OS가 ROM에 구워져 있었다고 언급했다. 애플이 지금 하는 것이 매우 비슷한 시도라고 보면 된다.


4. Apple의 길

자 이제 애플이 PA-Semi를 사들여서 하려는 것은, 그림 (b)에 나와 있듯이 OS와 CPU, 즉 H/W와 S/W의 최적화를 이루려고 하는 것이다. 지난 10년간 애플은 Core Library를 하나씩 차례대로 개발해왔다. Core Image, Core Video, Core Audio, Core Animation등이 그것이다. 애플은 자신들이 독자적으로 소유하고 있는 이런 OS. X의 library들을 IP화 하여 H/W에 통째로 집으려고 할 것이다.

애플은 Imagination Technologies라는 GPU회사를 지원하고 있으며, 이 회사는 iPhone용 GPU IP core를 개발하고 있다. OS와 CPU의 경량화가 이루어지면, 이 회사가 개발한 Graphic Accelator도 함께 집어넣는 것이 가능해진다. 만약 애플이 성공하면? 성능과 전력 소모면에서 범용 플랫폼으로는 따라오기 힘들어진다. 잡스의 애플은 앞으로도 남이 절대 따라올 수 없는 벽을 만들고 있는 중이다.


5. 애플이 미쳤다 (추가).

나는 이미 "수수께끼 K"라는 글에서 "애플이 미쳤다고 생각했다"고 표현했다. 애플은 현재의 산업 구조와 정반대의 길을 가고 있다. 누군들 이렇게 하고 싶지 않겠는가? 단지 어마어마한 투자와 인력이 필요한 게 문제지.

나는 예상은 이렇다. 나는 자체 솔루션 확보의 목적중 하나가 OS. X Library의 H/W IP화라 했다. 이 H/W IP 가 완성되면, 애플은 reference CPU를 개발해 놓고, 전체 모바일 제품군 (iPhone, iPod Touch, 태블렛) 에 맞추게 될 거다. 결과적으로 하나의 reference OS를 개발한 후 다른 제품마다 조금씩 손보는 것과 동일한 전략을 Chip에서도 펼거라는 거다.

마음은 이쪽에 가 있지만, 그래도 주판기는 두드려보고 결정했겠지. 늦어도 2012경부터 1억개 (iPhone, iPod Touch, 태블렛) 쯤 팔린다고 가정하고, 현재 AP가격을 15불로보면 .... 매년 AP 구매에에 15억불이 필요하다. 매년 꼬박 꼬박 이만큼 돈을 지불하느니, 아예 내가 만드는게 나쁘지 않다고 할 수 있을 것이다.  


6. 마무리

결론을 정리하면,

(1) 90%의 세계는 범용 플랫폼이 차지하게된다. 아직 AP는 범용화가 되지 않았지만, 일단 시장이 커지면, 플랫폼 쏠림현상이 발생하고, 자연스럽게 범용화의 길을 갈 것이다. Qualcomm-Google 조합의 우세가 예상된다.

(2) 애플은 자신들만의 최적화 플랫폼을 확보할 것이다. 범용 플랫폼으로는 애플 제품의 성능과 전력소모를 따라오기 어려울 것이다.

모바일 플랫폼의 발전 방향에 대해 얘기를 했는데, 내용이 많아서 잘 전달이 될 지 걱정이 된다.

댓글 23

고전중....님의 댓글

고전중....

  구체적으로 질문자하자면...
애플은 자신만을 위한 칩과 하드웨어를 만든다는 말씀인가요?

개발비는 범용과 큰 차이가 없는 대신
판매량이 범용에 비해 작은게 확실시 되는 만큼
단가가 비쌀거라고 예상되는데....
그에 대한 불리함은 어떻게 생각하시는지요?

bozart님의 댓글

bozart

  적절한 질문입니다.
저는 이미 애플 미쳤다고 표현했구요, 시대의 이단아고도 했죠. 답변 내용을 원글에 추가했습니다.

첨에 고생좀 하겠지만, 일단 궤도에 오르면 (오를 수만 있다면) 나쁘지 않을 겁니다. 그래도 어쨌든 엄청난 도박이죠. 하지만 이건 깜도 아니에요. 지금 남부에 짓고 있을 데이터 센터는 구글보다 더 큽니다.

Neo Blue님의 댓글

Neo Blue

  //bozart따거^^*의~ 사과전쟁시리즈는 정말정말 감사합니다.
생업까지.......고민하는 수고를 생각하여 멀리 타국에 계신 분에게 제가 해드릴 것은 없고, 싸이월드 도토리가 상당수있는데 저의 작은 성의로 도토리 20개 드릴 의향있습니다.(지금 11번가에서 행사해서 도토리 20개를 3천원으로 바꿀수있어요.ㅎ 쪽지로 아뒤알려주심 바로 쏴 드릴께요~) 전에 주셨던 호의에 대한 보은입니다. 아이튠즈 기프트 카드이런게 있음 더 좋았을텐데...


애플은 오래전부터 이미 칩을 설계하는 회사아니었던가요??
단가가 비싸더라도, 강력한 가격 정책을 활용하는 그들이기에 그 불리함은 세트에서 뽑아내지 않을까요.
어차피 모바일에서 새로운 승부가 갈릴것이기에 전사적자원을 쏟아붇는것이고

언제나 무한도전님의 댓글

언제나 무한도전

  // bozart 님

보자르트 님 "갑자기 생업을 제쳐두고 내가 왜 이런 짓을 해야하나 하는 생각이 들고 있음... " 요 말씀에 한 마디 덧붙이겠습니다.

저는 보자르트님, 또는 여기서 생업을 제처두고 자신의 전문분야들에 대해서 좋은 글을 남기시는 것이 많은 후학들에게 좋은 본이 된다고 생각합니다.

예전에 돌백님도 말씀하신 '학'을 하는 사람의 의무였던가요? 공동체에 대한 봉사, 그걸 보여준다고 생각합니다.

가끔 진중권은 미학을 전공하면서 왜 저렇게 정치에 열심일까? 과연 정치를 정말 하고 싶어서 그럴까? 본인 마음이야 모르겠지만, 적어도 "학"을 하는 사람으로서 사회적인 의제를 만든다는 면에서 분명히 그 가치를 인정받아야 한다고 생각합니다.

그런 의미에서, 보자르트님께서 생업을 제처두고 이렇게 글을 써 주시는 것을 보면서 늘 깊이 감사드리고 있습니다.

고전중....님의 댓글

고전중....

  답변 감사합니다.

분석력도 뛰어나시지만
그에 못지 않게
글 쓰는 능력도 뛰어나십니다.

고전중....님의 댓글

고전중....

  앗 답글을 보다가 추가적 질문 하자면

남부의 데이터 센터라는 것이 혹시 검색엔진을
개발하기 위한 곳이란 애기인가요....?

바닐라아이스크림님의 댓글

바닐라아이스크림

  현재 양립된 GPGPU (GPU를 범용연산용으로 사용하는 기술)를 산업표준인 OpenCL로 끌어올린게 Apple의 힘이죠.
가장 먼저 운영체제에서 GPU를 그래픽 연산 이외에 사용하기도 했죠.
(마이크로소프트는 얼마전 출시한 Windows7 부터 지원하고 있습니다.)

아직까지는 그렇게 큰 영향을 미치고 있진 않지만, 관련 기술들이 많이 보급되고 경험이 축적되면 소프트웨어가 진일보 하는 계기가 될 것 같습니다.

유비쿼터스 환경에서는 그 비싸고 성능좋은 GPU를 CPU를 보조하는데 사용함으로써, CPU에만 몰리는 부하를 줄여서 낮은 성능의 CPU로도 높은(?) 성능을 사용자가 경험할 수 있도록 할 수 있죠.

아뭏든, 기반기술을 하나씩 밟아 나가면서 그 기술들을 자신들에게 유리하게 이끌면서 기술들을 주도하는걸 보면 '애플'이 정말 무섭습니다.

bozart님의 댓글

bozart

  고전중님,

작년 6월에 공식발표되었죠.장소는 North Carolina, 예산은 $1B, 기간은 9년. 용도는 Itune, App Store 그리고 크라우드 컴퓨팅 (모바일미)이겠죠.

"Apple iDataCenter to North Carolina"
<a href=http://www.datacenterknowledge.com/archives/2009/06/03/its-official-apple-to-north-carolina/ target=_blank>http://www.datacenterknowledge.com/archives/2009/06/03/its-official-apple-to-north-carolina/</a>

bozart님의 댓글

bozart

  바닐라아이스크림님 설명 감사합니다.

저는 GPU의 멀티미디어 처리용 IP자체보다는, 그안에 들어있는 High speed glue logic이나 병렬 처리 기술 자체가 더 중요하다고 봅니다. 지금의 Power hungry 블록이 주로 멀티미디어지만, 새로운 활용 영역이 계속 나올테니까요.

저는 어느 시점을 넘어가면, Graphic Core는 IP형태로 AP에 포함되게 될 것으로 예상합니다. Multi-Chip의 경우 I/O에서 상당한 파워가 소모되기 때문에, 가능한 한 One Chip으로 만드는게 전력 소모면에서 유리하거든요.

바닐라아이스크림님의 댓글

바닐라아이스크림

  bozart 님// GPGPU라는 기술이 사실 동시에 많은 짧은 코드를 돌려야 최대 효과를 얻을 수 있습니다.
제가 현재 이쪽을 한창 공부하는 중이기도 하고 업무에 적용해야 하는데,    참 놀라운 성능을 실감합니다.^^
아직 국내에서는 관심만 보일 뿐 커뮤니티도 없고 서적도 없고 완전 황무지라 앞으로도 이쪽 기술도 뒤쳐질것 같네요.
GPGPU 보급의 대표주자인 nVidia 홈페이지에 가면 정말 다양한 분야에 GPU를 활용할 수 있다는 사실을 알 수 있습니다.
현재 MacOS X 의 부드러운 조작감과 빠른 반응속도는 어차피 그래픽적인 효과라서 GPU를 쓰는게 맞지만, 이외에도 많은 계산을 요구하는 작업도 처리할 수 있으니 언젠가는 아이폰에서도 굉장히 전문적인 앱이 나올지도 모르겠네요.

bozart님의 댓글

bozart

  그렇습니다. 기존 소프트웨어 부분을 하드웨어라는 깡통에 집어넣음으로써, 역설적으로 새로운 소프트웨어의 출현이라는 무한한 가능성을 열어준 거죠. 앞으로 애플리케이션 개발자는 자신이 H/W를 쓰는지 S/W쓰는지 구분할 필요가 없습니다. 오직 기능별 Object만 보일뿐이지요. 바로 이전 글, "로미오와 줄리엣"에서 말하고자 한 주제입니다.

제가 지난 여름 (6월경)에 쓰려다 타이밍이 늦어져서 못 쓴 주제가 있었는데, 그게 바로 Augmented Reality입니다. 당시 iPhone 3.0부터 개발자들에게는 AR기능이 지원되어, 이미 개발자 커뮤니티에서는 소리없이 화제가 되고 있었거든요. (일반 사용자는 3.1 부터 쓸 수 있었죠.)

저는 AR분야에서 향후 1년 동안 이루어내게 될 성과가 지난 20년간 연구되어 온 업적보다 더 클 것으로 보고 있습니다.

애플이 가장 폐쇄적이기 때문에, 무한 가능성을 열 수 있다는.... 역설적인 얘기지요.

붙박이님의 댓글

붙박이

  Graphic core는 이미 IP 형태로 다수의 AP에 포함이 되어있습니다. 언급하신 Imagination Technologies 이나 ARM 같은 회사가 대표적이죠. Chip 없이 IP design만 공급하는... 앞으로 현재의 대부분의 팹리스 형태가 이런 칩리스 형태로 변할 것이라 예상이 되는군요. 우리나라에도 몇군데 있고요.

임베디드 디자인, 특히 SoC 디자인하는 사람들에게는 사실 HW와 SW의 구분이 큰 의미가 없습니다. 보통 타켓에 따라 architect가 하드웨어로 구현을 할 것인지 소프트웨어로 구현을 할 것인지 결정을 하죠. 그래서 API를 사용하는 입장에서는 bozart님이 언급하신 것처럼 HW/SW를 크게 신경 쓰지 않고요. Application Specific Instruction Processor 라고 해서 processor의 명령어 구조 자체를 제품에 맞춰서 설계하기도 합니다. ARC나 Tensilica 같은 회사들이 있죠.

Intel은 못해서라기 보다는 지금까지 타겟이 달랐기 때문이죠. 모바일 시장을 신경쓰기 시작한 것이 최근의 일이니까요. Moorestown의 시제품들이 나와있음에도 불구하고 자세한 정보를 얻기가 힘이 드는데 지금까지로는 일단 기대할 만 하다라는 생각이 드는군요. Snapdragon이 사용하고 있는 ATI core가 Imagenation의 PowerVR 보다 좀 떨이지는 면도 있구요. 실제로 graphic processor 쪽은 PowerVR이 80% 가까이 차지하고 있죠.

참, Imgtec 은 iPhone용 GPU를 개발하는 회사는 아니구요. ARM과 마찬가지로 CPU, GPU, Communication processor 등의 IP provider 죠. ARM 은 ARM core 와 Mali 를 가지고 있고, Imgtec은 META 와 PowerVR을 가지고 있죠.

bozart님의 댓글

bozart

  붙박이님 의견 감사합니다.
저도 Imagination Technologies가 GPU 공급자라고 한 건 아니구요, IP 공급자라고 쓴건데, 오해의 소지가 있었군요. iPhone은 GPU가 없죠. 그나저나, Imagination Technologies의 기술이 훌륭한거군요. 좋은 정보네요. 사실 애플은 단순한 소비자 (licensee) 를 넘어서 투자자의 위치에 있는 것이 뒤늦게 밝혀졌거든요. 나중에 잡아먹을 가능성도 있다고 봅니다.

bozart님의 댓글

bozart

  범용 Graphic core (H.264, Flash...) 이상으로 제가 주목하는 것이 애플의 Core-XXX Library의 IP화입니다. 지난 10년간 OS.X 업데이트할 때마다 하나씩 하나씩 발표해 왔거든요. GPU들이 Core Image (OpenGL기반이므로)는 지원하지만, Core Animation은 지원하지 않는 것으로 알고 있습니다.

맥이 윈도우보다 아름다운 그래픽 (애니메이션) 을 보여주면서도 리소스를 적게 먹는 것이 바로 이것 때문이지요. Window Vista가 이거 흉내내다가 4G 메모리 써야 겨우 흉내낼 수 있는 괴물이 되버렸으니 그 위력을 짐작할 수 있죠.

이것을 전부 IP화 해서 AP에 때려넣으면 정말 대단할 겁니다. 저는 이것을 자신의 칩을 만들겠다는 이유 중 하나로 봅니다. 

붙박이님의 댓글

붙박이

  iPhone 역시 GPU를 포함하고 있습니다. PowerVR 이죠. 애플 뿐만이 아니라 Intel 역시 Imagination Technologies 의 투자자입니다. 애플이 약 10%, 인텔이 약 15%를 차지하고 있죠.

Library를 전부 IP화 해서 집적하는데는 몇가지 어려움이 있습니다. 일단 단가 문제가 있구요. 전력소모 또한 무시할 수가 없습니다. High level의 기능을 모두 HW로 구현하는 것은 아직 효율적이지 못하다는 생각입니다.

붙박이님의 댓글

붙박이

  애플이 직접 칩을 만드는 이유는 SoC 때문이죠. SoC라는 것이 PCB에 layout 하는 것하고 전혀 다르지가 않거든요. PCB가 실리콘 기판이 되고 각 부품이 IP가 되는 것이죠. 대형 시스템 회사들은 SoC를 직접할 가능성이 대단히 높습니다. 앞서 말씀드렸다시피 문제는 IP 디자인이 되겠고요. 그래서 소형 팹리스회사들, 작은 규모로 직접 칩을 만들어 파는 회사들은 점점 어려워질 가능성이 높죠. 부품 숫자는 계속 줄어들테니까요.

붙박이님의 댓글

붙박이

  재미있는 것이 애플에 사용된 삼성 AP, 인텔의 아톰, TI OMAP 모두 PowerVR을 사용하고 있습니다. 퀄컴은 ATI의 그래픽코어를 구매했구요. ARM은 Logipard AB라는 스웨덴 회사를 사들였죠. 일각에서는 CPU 보다 이 GPU 쪽을 더 관심있게 지켜보고있죠.

어두운날개님의 댓글

어두운날개

  붙박이님 말씀에 전부 동의합니다.

(모바일쪽말고 데스크탑쪽에서) CPU + GPU에 가장 가까운건 AMD 라고 알고 있습니다. 현재 모바일쪽은 SoC개념으로 CPU IP + GPU IP가 따로따로 버스에 붙어 있는 샘인거지만, AMD는 ATI인수 이후로 좀더 가깝게 융합된 fusion되어 있는 구조를 밀고 있거든요.

bozart님의 댓글

bozart

  음.... 역시 붙박이님과 어두운날개님은 무언가 연결고리가 있는 것 같아요.^^

두 분 그리고 바닐라아이스크림님의 전문적인 의견 감사드립니다. 이 글을 읽는 분들이 큰 도움이 될 것으로 생각합니다.

오재준님의 댓글

오재준

  bozart님의 글과 바닐라아이스크림님의 댓글에 많은 것을 배웠습니다.
아무래도 요즘 연산 속도 때문에 고민이 많은데 좋은 것을 알았네요 ^^

바닐라아이스크림님의 댓글

바닐라아이스크림

  오재준님// GPGPU가 만능은 아니니, 먼저 GPGPU를 사용할 수 있는지 적용가능성을 먼저 알아보시고 접근하셔야 할겁니다.
병렬처리를 이용할 수는 있지만 각 쓰레드별로 굉장히 복잡한 연산을 사용하는 경우도 현재까지의 GPGPU로는 무리입니다.
데이터를 RAM에서 GPU RAM으로 복사하는 비용이 비싸거든요.

개츠비님의 댓글

개츠비

  보기 드문 훌륭한 글이군요^^
감사합니다.

Awesome님의 댓글

Awesome

  훌륭한 글에 훌륭한 리플.. ^^
잘 읽고 갑니다 ㅎㅎ

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