고급 RISC 머신이란 무엇인가요?

고급 RISC 머신이란 무엇인가요?

고급 RISC 머신은 최신 ARM 프로세서의 이전 이름으로, RISC 아키텍처의 선도적인 형태를 나타냅니다. RISC는 명령어 집합 컴퓨터의 약자로, CPU 프로그램 내에서 명령어당 사이클 수를 제한하여 성능을 최적화하는 마이크로프로세서 아키텍처의 한 종류를 말합니다.

이 블로그 게시물에서는 고급 RISC 머신의 개념, RISC 아키텍처의 이점, 임베디드 시스템에서의 고급 RISC 머신 사용에 대해 설명합니다.

고급 RISC 머신(ARM)의 역사

서로 연관된 많은 이름에는 흥미로운 역사가 있습니다. 오늘날 거대 소프트뱅크 그룹이 비전 펀드를 통해 소유하고 있는 ARM 홀딩스는 마이크로프로세서 및 그래픽 처리 장치(GPU) 설계 분야의 글로벌 리더입니다. 하지만 ARM은 70년대 후반에 선구적인 RISC 컴퓨터를 개발한 지금은 사라진 영국의 Acorn이라는 회사에서 시작되었습니다. 1985년 4월 26일, 6년간의 설계 노력 끝에 소피 윌슨과 스티브 퍼버가 이끄는 팀이 ARM 프로세서의 첫 번째 프로토타입을 내놓았습니다.

이 제품은 당시 가장 단순한 RISC 프로세서인ARM1(Acorn RISC Machine 1)이라고 불렸습니다. 이 업적은 역사상 가장 인기 있는 프로세서 아키텍처 중 하나를 위한 토대를 마련했습니다. 도토리 RISC는 32비트 초기 가정용 컴퓨터인 도토리 아르키메데스에 사용되었는데, 그 이름이 올드한 독자들에게는 향수를 불러일으킬 수 있습니다.

90년대에 회사는 법인 설립 후 "Acorn"을 "Advanced"로 바꾸고 프로세서는 Advanced RISC Machine으로 알려지게 되었습니다. 1998년 기업 공개 후 회사 이름은 단순히 "ARM Holdings" 또는 줄여서 "ARM"이 되었습니다. 아키텍처/프로세서의 이름도 이에 따라 다시 한 번 단순히 "ARM"으로 변경되었습니다.

RISC 아키텍처의 이점

CPU는 일련의 프로그램을 실행하며, 각 프로그램의 복잡성은 해당 프로그램을 구성하는 명령어 집합과 명령어당 사이클 수에 따라 달라집니다. CPU 성능을 개선하는 방법에는 두 가지가 있습니다.

• 프로그램당 명령어 수 줄이기
• 인스트럭션당 사이클 수 줄이기

복잡한 명령어 집합 컴퓨팅(CISC) 아키텍처는 전자의 경로를 따르며 프로그램당 명령어 수를 줄이려고 노력합니다. 이 아키텍처는 명령어를 한데 묶어 하드웨어의 작업량은 증가하지만 RAM의 작업량은 감소합니다.

반면, 축소 명령어 집합 컴퓨팅(RISC) 아키텍처를 사용하는 프로세서는 명령어당 사이클 수를 최소화하여 성능을 최적화합니다. 단일 명령은 단 한 번의 CPU 사이클만 소요됩니다. 연산은 레지스터에서만 수행되며 메모리에서는 직접 수행되지 않습니다.

RISC 프로세서는 단일 클록 사이클에서 실행할 수 있는 간소화된 명령어 집합을 사용하여 명령어 실행을 간소화합니다. 이러한 설계 철학 덕분에 CISC 아키텍처에 비해 성능은 더 빨라지고 전력 소비는 감소하며 효율성은 향상됩니다.

RISC를 사용하면 컴파일러는 복잡한 명령어를 단일 단위로 분해하는 데 더 많은 시간을 할애해야 합니다. 이는 많은 작업이 될 수 있습니다.

그러나 디코딩 프로세스 자체는 최소화됩니다. 그리고 여기에 핵심이 있습니다: 칩에서 트랜지스터는 명령어를 디코딩하는 데 필요합니다. 따라서 RISC 아키텍처를 사용하면 CISC 아키텍처보다 훨씬 적은 수의 트랜지스터를 사용할 수 있습니다.

RISC = 임베디드 시스템에 적합

트랜지스터 수가 적다는 것은 빌드가 더 작아진다는 것을 의미합니다. 이는 곧 비용 절감, 전력 소비 감소, 열 방출 감소를 의미합니다. 이러한 특성 덕분에 RISC 아키텍처는 스마트폰이나 노트북과 같이 가볍고 휴대가 간편하며 배터리로 구동되는 장치가 필요한 임베디드 시스템에 사용되는 칩에 적합합니다.

오늘날 '고급 RISC 머신'이라는 용어는 본질적으로 ARM 프로세서와 동의어입니다. ARM 명령어 세트 아키텍처는 전 세계적으로 1,000억 개 이상의 ARM 프로세서가 유통되는 등 선도적인 형태의 RISC 아키텍처로 자리 잡고 있습니다. ARM(회사)은 시스템 온 칩(SoC) 및 시스템 온 모듈(SoM)에서 프로세서를 활용하는 다양한 회사에 프로세서에 대한 라이선스를 제공합니다. 또한 이러한 회사는 ARM 명령어 집합을 구현하는 코어를 설계합니다.

ARM 아키텍처는 안드로이드, 크롬 OS, 파이어폭스 OS, 윈도우 모바일과 같은 임베디드 모바일 디바이스에 가장 선호되는 옵션입니다. 2012년부터 이 아키텍처는 데비안, 젠투, 우분투, 라즈베리파이 OS 등 여러 리눅스 배포판에서 지원되고 있습니다.

Linux 커널 6.3 버전에는 ARM64(AArch64) 아키텍처 업그레이드도 적용되었습니다. Linux 6.3의 ARM64 변경 사항 중 주목할 만한 점은 확장 가능한 매트릭스 확장 2(SME 2)에 대한 커널 측 지원이 도입되었다는 점입니다. 이 업데이트는 SME 2 및 SME 2.1 지원을 모두 포함하여 커널에 향상된 기능을 제공합니다.

고급 RISC 머신의 목적은 무엇인가요?

ARM(고급 RISC 머신)의 주요 목표는 에너지 효율성, 고성능, 경제성을 우선시하는 아키텍처와 명령어 집합을 제공하는 것입니다. ARM 프로세서는 스마트폰, 태블릿, 임베디드 시스템 등 다양한 전자 장치에서 광범위하게 사용되는 축소 명령어 집합 컴퓨팅(RISC) 아키텍처 제품군을 포괄합니다.

ARM 프로세서는 특히 배터리로 구동되는 디바이스에 적합합니다. 전력 소비가 적고 발열이 적기 때문에 ARM 프로세서는 이러한 디바이스에 이상적인 선택이며, 배터리 수명을 연장하고 사용자 경험을 향상시키는 데 기여합니다. 이는 명령어 실행에 더 적은 클럭 사이클이 필요한 간소화된 명령어 세트를 활용하여 전력 소비를 줄이면서 성능을 향상시킴으로써 달성할 수 있습니다.

ARM은 다양한 산업에 영향을 미치고 있습니다. 모바일 장치에서 자동차 시스템, IoT 장치, 데이터 센터에 이르기까지 첨단 RISC 머신의 사용은 계속 증가하고 있으며 우리 삶을 형성하는 기술에 힘을 실어주고 있습니다. 수십억 개의 디바이스를 연결하고 디바이스 간의 원활한 통신을 가능하게 하는 ARM의 아키텍처는 강력한 기반을 제공합니다.

IoT 디바이스에도 라이브 커널 패치가 필요합니다.

에너지 효율성과 성능으로 유명한 ARM 프로세서는 전 세계 수십억 대의 디바이스를 구동합니다. 하지만 다른 기술과 마찬가지로 취약점으로부터 자유롭지 않습니다.

미라이 봇넷은 IoT 보안 위협의 대표적인 사례 중 하나입니다. 2016년에 처음 발견된 이 봇넷은 이후 수많은 유명 사이버 공격과 연관되어 있으며, 특히 다양한 웹사이트에 심각한 장애를 일으킨 2016년 Dyn 사이버 공격이 대표적입니다.

2023년 2월, 미라이 봇넷의 새로운 변종인 '미라이 v3g4'가 사물인터넷(IoT) 디바이스의 패치되지 않은 취약점 13개를 노리는 것으로 밝혀졌습니다. 이는 IoT 디바이스에 대한 실시간 커널 패치의 필요성을 보여줍니다.

ARM 디바이스의 사용이 계속 증가함에 따라 강력한 보안을 유지하기 위해 취약성 패치를 우선적으로 적용하는 것이 필수적입니다. KernelCare IoT를 사용하면 최신 보안 패치를 최신 상태로 유지하여 조직의 Linux 기반 엔터프라이즈 IoT(사물 인터넷) 에코시스템의 보안을 손쉽게 유지할 수 있습니다.

KernelCare IoT 솔루션은 연결된 디바이스가 작동하는 동안 최신 취약성 패치를 원활하게 적용합니다. 이를 통해 조직은 전체 IoT 에코시스템에서 패치 배포를 자동화할 수 있으므로 가동 중단 시간을 예약하거나 개별 디바이스를 재부팅할 필요가 없습니다.

마지막 말

컴퓨팅 분야에서 ARM 아키텍처는 혁신적인 것으로 입증되었습니다. ARM의 끊임없는 효율성과 성능 추구는 의심할 여지없이 앞으로 수년 동안 기술 업계에 지속적인 영향을 미칠 것입니다.

패치와 업데이트를 신속하게 적용하면 잠재적인 익스플로잇, 멀웨어 공격, 무단 액세스로부터 디바이스를 강화할 수 있습니다. 또한 패치를 적용하면 디바이스 성능이 향상되고 개인 데이터가 보호되며 업계 표준을 준수할 수 있습니다.