요즘 애플의 M1과 스마트폰 칩에 대한 이야기가 많아지면서 여기에 사용된 “시스템 온 칩”(SoC) 디자인에 대해 듣게 될 것입니다. 그러나 SoC는 무엇이며 CPU 및 마이크로프로세서와 어떻게 다릅니까? 설명드리겠습니다.
시스템 온 칩: 빠른 정의
시스템 온 칩은 컴퓨터 시스템의 많은 요소를 단일 칩으로 결합한 집적 회로입니다. SoC에는 항상 CPU가 포함되지만 시스템 메모리, 주변 장치 컨트롤러(USB, 스토리지용) 및 그래픽 처리 장치(GPU), 특수 신경망 회로, 무선 모뎀(Bluetooth 또는 Wi-Fi용)과 같은 고급 주변 장치도 포함될 수 있습니다. Fi) 등이 있습니다.
시스템 온 칩 접근 방식은 필요에 따라 교체, 업그레이드 또는 교환할 수 있는 CPU 칩과 별도의 컨트롤러 칩, GPU 및 RAM이 있는 기존 PC와 대조됩니다. SoC를 사용하면 컴퓨터가 더 작고 빠르며 저렴하고 전력 소모가 줄어듭니다.
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전자 통합의 간략한 역사
20세기 초반부터 전자공학의 발전은 소형화와 통합이라는 두 가지 주요 경향과 관련하여 예측 가능한 경로를 따랐습니다. 소형화로 인해 커패시터, 저항기 및 트랜지스터와 같은 개별 전자 부품이 시간이 지남에 따라 작아졌습니다. 그리고 1958년 집적 회로(IC)의 발명으로 여러 전자 부품을 단일 실리콘 조각에 결합하여 더욱 소형화할 수 있게 되었습니다.
이러한 전자 장치의 소형화가 20세기에 진행되면서 컴퓨터도 작아졌습니다. 최초의 디지털 컴퓨터는 릴레이나 진공관과 같은 개별 부품으로 만들어졌습니다. 나중에 그들은 개별 트랜지스터를 사용한 다음 집적 회로 그룹을 사용했습니다. 1972년 Intel은 컴퓨터 중앙 처리 장치(CPU)의 요소를 단일 집적 회로로 결합하여 최초의 상업용 단일 칩 마이크로프로세서가 탄생했습니다. 마이크로프로세서를 사용하면 컴퓨터가 이전보다 더 작아지고 전력을 덜 사용할 수 있습니다.
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칩에 마이크로컨트롤러 및 시스템 도입
1974년 Texas Instruments는 단일 칩에 CPU와 통합된 RAM 및 I/O 장치가 있는 마이크로프로세서 유형인 최초의 마이크로컨트롤러를 출시했습니다. CPU, RAM, 메모리 컨트롤러, 직렬 컨트롤러 등을 위한 별도의 IC를 필요로 하는 대신, 포켓 계산기 및 전자 장난감과 같은 소형 임베디드 애플리케이션을 위해 이 모든 것을 단일 칩에 배치할 수 있습니다.
PC 시대의 대부분을 통틀어 별도의 컨트롤러 칩, RAM 및 그래픽 하드웨어가 있는 마이크로프로세서를 사용함으로써 가장 유연하고 강력한 개인용 컴퓨터가 탄생했습니다. 마이크로컨트롤러는 일반적으로 일반 컴퓨팅 작업에 적합하기에는 너무 제한적이어서 개별 지원 칩이 있는 마이크로프로세서를 사용하는 전통적인 방법이 남아 있었습니다.
최근 스마트폰과 태블릿에 대한 관심은 마이크로프로세서나 마이크로컨트롤러보다 통합을 더욱 추진하고 있습니다. 그 결과 CPU 및 시스템 메모리와 함께 최신 컴퓨터 시스템(GPU, 셀 모뎀, AI 가속기, USB 컨트롤러, 네트워크 인터페이스)의 많은 요소를 단일 패키지에 담을 수 있는 시스템 온 칩이 탄생했습니다. 이는 앞으로도 오랫동안 계속될 전자 제품의 지속적인 통합과 소형화를 위한 또 하나의 단계입니다.
시스템 온칩을 사용하는 이유는 무엇입니까?
단일 실리콘 조각에 컴퓨터 시스템의 더 많은 요소를 배치하면 전력 요구 사항이 낮아지고 비용이 절감되며 성능이 향상되고 물리적 크기가 줄어듭니다. 이 모든 것이 배터리 수명을 덜 사용하는 더욱 강력한 스마트폰, 태블릿 및 랩톱을 만들려고 할 때 극적으로 도움이 됩니다.
예를 들어, Apple은 성능이 뛰어난 소형 컴퓨팅 장치를 만드는 데 자부심을 가지고 있습니다. 지난 14년 동안 Apple은 iPhone 및 iPad 라인에 SoC를 사용했습니다. 처음에는 다른 회사에서 설계한 ARM 기반 SoC를 사용했습니다. 2010년, Apple은 Apple이 디자인한 최초의 iPhone SoC인 A4 SoC를 선보였습니다. 그 이후로 Apple은 A 시리즈 칩을 계속해서 성공시켜 왔습니다. SoC는 iPhone이 더 적은 전력을 사용하는 동시에 컴팩트한 상태를 유지하고 항상 더 많은 기능을 사용할 수 있도록 도와줍니다. 다른 스마트폰 제조사들도 SoC를 사용합니다.
최근까지 SoC는 데스크톱 컴퓨터에 거의 등장하지 않았습니다. 2020년, Apple은 데스크톱 및 노트북 Mac용 최초의 SoC인 M1을 출시했습니다. M1은 CPU, GPU, 메모리 등을 하나의 실리콘에 결합합니다. 2021년, Apple은 M1 Pro 및 M1 Max로 M1을 개선했습니다. 이 세 가지 칩 모두 Mac에 인상적인 성능을 제공하는 동시에 대부분의 PC에서 볼 수 있는 기존의 개별 마이크로프로세서 아키텍처에 비해 전력을 소모합니다.
인기 있는 취미 컴퓨터인 Raspberry Pi 4도 핵심 기능을 위해 시스템 온 칩(Broadcom BCM2711)을 사용하여 장치 비용을 낮게(약 35달러) 유지하면서 충분한 전력을 제공합니다. 100년 전에 시작된 전자 통합 및 소형화의 전통을 이어가는 SoC의 미래는 밝습니다. 앞으로의 흥미진진한 시간들!
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