ARM, 미래형 자동차 개발비 절감 위한 Fault-Tolerant 프로세서 출시
Cortex-R4F 프로세서는 오류교정코드(ECC: Error-Correcting Code) 메모리, 인터커넥트까지의 오류 검출 연장 그리고 합성 옵션이 있는 부동소수점 처리장치(FPU: Floating-Point Unit) 등을 자동차 시장에 특화된 고급 기능으로 제공한다.
글로벌 리서치 회사인 스트래터지 애널리틱스(Strategy Analytics)의 크리스 웨버(Chris Webber) 자동차 부문 부사장은 “자동차 OEM 업체들은 점차 강화되는 배기가스와 안전 관련 법규를 준수하기 위해 끊임없이 혁신을 추구하는 동시에 가변적인 고객의 기대에 부응해야 한다”며, “차세대 자동차 제어 장치 설계자들이 최저가형 차량일지라도 앞으로 반드시 탑재해야 할 지능형 장치에 필요한 매우 강력한 부동소수점 프로세서(floating-point processor) 솔루션을 찾고 있는 현 상황에서 ARM의 Cortex-R4F는 적시에 출시되었다”고 말했다.
버트홀드 페렌바허(Berthold Fehrenbacher) 로버트보쉬(Robert Bosch)의 엔지니어링 총괄은 “자동차 시스템이 우리 회사의 엄격한 안전 기준을 유지하기 위해서는 최고 수준의 안정성과 고성능을 동시에 제공해야 한다”며, “Cortex-R4F 프로세서는 보쉬의 제품 요구사항에 부합하는 다양한 기능을 제공하고 있어 이를 가능하게 한다”고 밝혔다.
Cortex-R4F 프로세서는 고해상도의 MPU, 케쉬, TCM, DMA와 디버그 설비들을 통하여 프로세서를 다른 어플리케이션에 최적화 하도록 합성 하는 Cortex-R4의 구성용이성이 포함된다. 이러한 구성용이성은 ‘ARM 명령어 세트’ 의 호환성을 저하시키지 않기 때문에 애플리케이션 개발자와 써드파티가 투자한 기존 소프트웨어의 재사용을 극대화할 수 있다.
Cortex-R4F 프로세서는 또한 고해상도 메모리 보호 기법을 통해 안전에 보다 집중함으로써 독립된 소프트웨어 업무를 엄격히 관리할 수 있다. 이러한 기능은 개방형 아키텍처(open-ended architecture)용 OSEK 표준, 일본 표준 규격인 JasPar 자동차 소프트웨어 플랫폼 아키텍처 및 자동차 소프트웨어 표준 규격인 AutoSAR (Automotive Open System Architecture) 런타임 환경에 기반한 애플리케이션에 있어 특히 중요하다. ARM은 BMW, 보쉬, 콘티넨탈, 다임러크라이슬러, 포드, GM, 지멘스, 폴크스바겐 등의 광범위한 지지를 얻고 있는 AutoSAR의 프리미엄 멤버이기도 하다. 또한 ARM은 JasPar의 회원이기도 하며, 도요타, 닛산과 혼다 등이 JasPAR의 이사회에서 활동 중이다.
마이크 잉글리스(Mike Inglis) ARM 마케팅/비즈니스 부사장은 “32비트 프로세서의 등장이 미래형 자동차 기술의 기능, 지능, 성능 관한 새로운 기준을 제시하는 촉매로 작용하면서 자동차 업계는 지각변동을 겪고 있다. 지난 10년 간 이 업계를 이끌어온 ARM7TDMI?와 ARM9E™ 프로세서의 우수한 기술력을 바탕으로 Cortex-R4F 프로세서는 기존의 Cortex-M3 프로세서와 함께 ARM의 자동차 기술 진보에 있어 그 다음 단계로서 활약할 것이다”라고 말했다.
타수쿠 카시히라(Tasuku Kashihira) 소피아 시스템(Sophia Systems) CEO 겸 COO는 “소피아 시스템의 EJ-디버그(EJ-Debug)와 EJ-익스트림(EJ-Extreme) 디버깅 솔루션은 설계 엔지니어들이 ARM Cortex 프로세서 제품군에 기반한 차세대 제품을 신속하고 용이하게 개발할 수 있도록 지원한다”고 말했다. 또한 “갈수록 복잡해지는 자동차 시스템에서 안전 기준을 유지하기 위해서는 시스템 전부분을 한 눈에 제대로 파악하는 것은 필수적이다. CoreSight™ 디버깅 인프라를 Cortex-R4F 프로세서에 접목하면 바로 이러한 기능을 제공할 수 있으며, 이는 ARM이 시장의 요구에 부합하도록 자사의 프로세서를 제작하는 방식을 보여주는 한 예이다”라고 덧붙였다.
자동차 발전을 위한 기능
Cortex-R4F 프로세서는 프로세서-인터커넥트-주변장치에 이르기까지 연속적인 오류 검출을 지원하는 진정한 의미의 전체 시스템 보호를 ARM 파트너사들에게 제공함으로써 오류없는 자동차 안전 표준을 가능하게 하도록 설계되었다.
ECC 기술은 에러의 검출과 복원을 위해 메모리 접근을 감시한다. ECC 로직은 메모리 오류가 발생하면 단순히 그러한 오류가 발생했다는 사실을 알리고 시스템을 정지시키는 것에 그치지 않고 해당 오류를 복원한다. Cortex-R4F 프로세서에 오류 복원 기능이 탑재되어 있으므로 ARM 파트너사들은 외부 ECC 로직을 설계할 필요가 없어 구현이 간단해지고 IEC61508 인증에 도움이 된다. 프로세서 파이프라인 내부에 ECC를 조심스럽게 통합하면 보통 이 정도의 보호 수준에서 발생하는 성능 저하 없이도 이 기능을 실현할 수 있다.
차세대 SoC 전반에 전송되는 데이터량이 계속 증가하는 가운데 시스템 설계자들은 증가하는 자동차 애플리케이션의 결함 허용 범위에 대해 폭넓은 시스템 영역에서 오류 검출을 제공하는 것이 매우 중요하다. Cortex-R4F 프로세서는 SoC 전반에서 기존 프로세서의 오류 검출 기능을 확대하여 기존에는 불규칙하게 확인되었던 데이터를 대상으로 지속적인 오류 검색을 실시해서 시스템 전반의 안정성을 개선할 수 있다.
Cortex-R4F 프로세서 기반 시스템의 이점
Cortex-R4F 프로세서는 그 밖의 애플리케이션에도 중요한 이점을 제공한다. 가령 네트워킹 분야의 경우 예기치 않은 정전은 매출 손실, 초과근무시간 증가, 직원 생산성 감소와 직결되므로 이를 최소화하는 것이 매우 중요하다. 인포넷 리포트 서비스(Infonet Report Service)의 “네트워크 장애로 인한 결과” 보고서에 따르면, 기업용 애플리케이션 장애의 평균 비용이 1분당 1만 달러에 달한다고 한다. Cortex-R4F 프로세서에 탑재된 ECC 메모리는 시스템 장애의 잠재적인 원인을 감소시키도록 지원함으로써 네트워크 유연성을 증대하고 이러한 결과를 피할 수 있게 한다.
또한 Cortex-R4F 프로세서의 FPU는 고정소수점 계산보다 더 넓은 동적 범위와 정확성을 제공하는 부동소수점 계산을 수행한다. FPU는 기존 ARM FPU와도 호환성을 갖추고 있으며 자동차 관련 애플리케이션에서 가장 많이 사용되는 32비트 표시형(single precision) 프로세스에 최적화되어 있다. 64비트 표시형(double precision)으로 변환하는 대신 32비트 표시형을 사용해 데이터를 표현함으로써 데이터 처리 속도가 두 배로 증가하고, 동시에 SoC 설계의 효율성 향상에 필요한 정확도를 유지할 수 있다. FPU는 특히 시뮬링크(Simulink)나 ASCET-SD 등의 환경에서 알고리즘이 주로 모델화되는 정교한 제어 애플리케이션과 리얼타임 워크샵 임베디드 코더(Real Time Workshop Embedded Coder), ASCET-SE 또는 디스페이스(dSPACE)의 타겟링크(Targetlink) 등의 툴을 사용해서 자동 생성된 코드에서 유용하다.
짐 퉁(Jim Tung) 매스웍스(MathWorks)의 특별연구원(fellow)은 “신속한 부동소수점 처리와 같이 Cortex-R4F 프로세서에 최적화된 기술은 향상된 시스템 설계에 있어 중요하다. 이러한 능력을 제공하는 플랫폼은 설계자들에게 확실한 이점을 줄 수 있다”며, “시스템 설계자들의 도전을 북돋워 준 ARM과 매스웍스는 오랫동안 설계자들이 단시간 내 더 많은 양의 작업을 가능하게 하는 툴을 개발하는 데 투자해왔다. ARM은 고객들의 의견을 경청해오며, 리얼타임 워크샵 임베디드 코더를 사용하여 임베디드 시스템용의 최적화된 32비트 표시형 생산 코드를 자동 생성하기 위한 모델 기반 설계(Model-Based Design)를 위한 시뮬링크와 함께 작동하는 신제품을 제공해왔다.
이중 명령어 이슈(Dual Instruction Issue) 능력을 보유한 향상된 마이크로 아키텍처를 갖추고 있는 Cortex-R4F 프로세서는 ARM Artisan? Advantage™ 라이브러리를 기반으로 하여 성능이 최적화된 90나노미터 공정을 사용 시 800 드라이스톤 밉스(Dhrystone MIPS) 이상을 제공한다. 또한 최적화된 90나노미터 공정에서 1mm² 미만의 공간을 차지하고 0.27mW/MHz 미만의 전력을 소모하므로 시스템 개발자의 비용과 소비 전력을 절감시킨다. 레벨 1 메모리의 완화 타이밍(relaxed timing)은 고밀도 저전력 RAM의 사용을 가능하게함으로써 프로세스 로직뿐 아니라 총비용의 상당한 부분을 차지할 수도 있는 메모리 공간까지 절감이 가능하다.
ARM은 설계 기간을 단축시키고 시장 출시 기간을 앞당기기 위한 여러가지 지원기술을 개발하였으며 여기에는 개발 및 디버깅 툴과 모델링 기술, 피지컬 셀 라이브러리(physical cell libraries) 등이 포함된다.
Cortex-R4F 프로세서는 소프트웨어 개발 툴로 ARM RealView? DEVELOP 제품군과 ESL 툴/모델로 RealView CREATE 제품군, 그리고 임베디드 시스템의 신속한 개발을 위한 CoreSight™ debug/trace 기술 등의 지원을 받는다.
Cortex R4F 프로세서의 효율적인 설계는 기존의 ARM 프로세서보다 더 낮은 클럭 주파수에서 향상된 성능을 가능하게 하며, 최적화된 Artisan Metro™ 메모리는 임베디드 시스템의 크기와 비용 면에서 더 많은 절감을 제공한다.
AMBA? Designer 설계 자동화 툴은 고급 AMBA 인터커넥트 하위시스템을 위한 설계 방법을 제공함으로써 구현 비용과 시장 출시 시간을 더욱 감소시킨다. 또한 AMBA 3 AXI Interconnect (PL301), Configurable Dynamic Memory Controller (PL340), Static Memory Controller Family (PL350)과 L2 Cache (L220)를 포함한 AMBA? 3 AXI™ 프로토콜 준수 ARM PrimeCell? 주변장치는 프로세서의 성능을 더욱 향상시킨다.
Cortex-R4F 프로세서는 ARMv7 ISA 아키텍처로서 전세계 수십 억 개의 시스템에 장착된 기존 ARM 코드와의 완벽한 호환성을 갖추었으며, Thumb?-2 명령어 세트에 최적화되어 있다. Thumb-2 명령어 세트를 ARM RVDS(Rearview Development Suite)와 함께 사용하면 온칩 메모리 사이즈가 최대 30%까지 감소될 수 있어 시스템 비용을 현저히 절감할 수 있으며, 기존 ARM946E-S™ 프로세서에서 실행되는 기존 Thumb 명령어 세트의 성능 보다 40% 가량 향상시킬 수 있다. 메모리가 칩에서 차지하는 비중이 점점 증가함에 따라, 이러한 장점을 보유한 Cortex-R4F 프로세서를 자동차 설계용으로 사용하는 칩 개발자들은 상당한 면적 및 비용 절감의 혜택을 누릴 수 있다.
ARM Cortex-R4F 프로세서와 대부분의 관련 지원 기술은 즉시 라이선스가 가능하다. 현재Cortex-R4F 프로세서를 위한 ISS(Instruction Set Simulation)와 RVDS(RealView Development Suite) 툴 개발 환경은 주요 선도 라이선스 업체와 기존업체에 제공이 가능하며, 요청 시 일반용 공개도 가능하다. AMBA 3 AXI Interconnect (PL301), Configurable Dynamic Memory Controller (PL340), Static Memory Controller Family (PL350) 와 L2 Cache (L220) 등과 같은 전체 SoC 솔루션을 구현하기 위한 제품들도 모두 사용 가능하다.
웹사이트: http://www.arm.com
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2011년 6월 9일 14:29