[CS] 컴퓨터 구조 (5) : ARM 프로세서

ARM 프로세서

ARM : Advanced RISC Machine

ARM은 진보된 RISC의 약자로 임베디드 기기에 많이 사용되는 RISC 프로세서이다. 즉, CPU 디자인중 하나를 뜻한다. CPU 종류마다 명령어 세트가 있는데, ARM 같은 경우에는 RISC가 들어있다고 보면 된다.

인텔 CPU 경우엔 x86, x64(AMD64) 등의 명령어 세트가 있음  

 

RISC : Reduced Instruction Set Computing (감소된 명령 집합 컴퓨팅)

CISC의 단점으로 인한 발상의 전환으로 탄생했다. 거의 사용하지 않는 비효율적인 복합 명령어보다 컴파일러로 하여금 기본 명령어의 최적 조합을 이용하며, 많이 쓰는 기본 명령어를 기본으로 제공한다.

 

 

RICS vs CISC 비교

구분	RICS	CISC
명령어 형식	고정	가변
명령어 종류	적음	많음
명령어 길이	고정	가변
적재저장 구조	사용	미사용
주소 지정 방식	단순하고 소수	복잡하고 다수
회로 구성	단순	복잡
장점	구현용이, 파이프라이닝에 효율적 적용	호환성 양호, 코드 밀도 양호
예	MIPS, ARM, PowerPC	Intel x86, DEC VAX 11/780

 

ARM 구조

 

ARM은 칩의 기본 설계 구조만 만들고, 실제 기능 추가와 최적화 부분은 개별 반도체 제조사의 영역으로 맡긴다. 따라서 물리적 설계는 같아도 명령 집합이 모두 다르기 때문에 서로 다른 칩이 되기도 한다.

RISC 설계 기반으로 '단순한 명령집합을 가진 프로세서가 복잡한 것보다 효율적'임을 기반하기 때문에 명령 집합과 구조 자체가 단순하다. 따라서 ARM 기반 프로세서가 더 작고, 효율적이며 상대적으로 느린 것이다.

단순한 명령 집합은, 적은 수의 트랜지스터만 필요하므로 간결한 설계와 더 작은 크기를 가능하게 한다. 반도체 기본 부품인 트랜지스터는 전원을 소비해 다이의 크기를 증가시키기 때문에 스마트폰이나 태블릿PC를 위한 프로세서에는 가능한 적은 트랜지스터를 가진 것이 이상적이다. 따라서 명령 집합의 수가 적기 때문에 트랜지스터 수가 적고 이를 통해 크기가 작고 전원 소모가 낮은 ARM CPU가 스마트폰, 태블릿PC와 같은 모바일 기기에 많이 사용되고 있다.