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ARMv8-R 아키텍처, 임베디드 시스템 제어와 안전 어플리케이션에 최적화

ARM은 차량용 전장, 통합 안전 및 제어 어플리케이션 용 실시간 임베디드 프로세서를 위한 새로운 ARMv8-R 기술의 세부사항을 공개했다. ARMv8-R 아키텍처는 업계 선도적인 Cortex®-R 시리즈에 성공적으로 사용되어 온 32비트 지원 ARMv7-R의 탄탄한 기반 위에 설계 되었으며, 2011년에 발표한 ARMv8-A 아키텍처를 보완해 만들어졌다.

ARMv8-R 아키텍처는 빠르게 변하는 시장의 요구에 맞추어 확장된 기능 및 성능으로 ARM의 32비트 실시간 프로세서 솔루션을 향상시킬 것이다. 특히, ARMv8-R 아키텍처 기반으로 설계된 프로세서는 급속하게 발전하는 자동차 및 산업용 제어 분야의 안전 어플리케이션에 최적화되어 있다.

ARMv8-R 아키텍처의 중요한 혁신은 ‘베어 메탈(Bare Metal) 하이퍼바이저 모드의 도입으로, 이는 프로그래머들이 단일 프로세서에서 각기 다른 운영 체계(OS), 어플리케이션 및 실시간 업무를 완전히 분리하면서도 갖출 수 있게 한다. 이것은 소프트웨어 통합과 재활용을 가능케 함으로써, 제품이 시장에 출시되는 시간을 단축하고, 개발에 드는 비용을 절감한다.

또한, ARMv8-R 아키텍처는 전반적인 소프트웨어 품질 향상을 가능하게 하고 모델 기반 자동화 코드 생성처럼 점점 더 정교해지고 있는 임베디드 프로그래밍 기술을 지원할 것이다.

ARMv8-R 아키텍처의 도입은 첨단 운전 보조 시스템(ADAS, Advanced Driver Assistance Systems) 및 차량간 통신(V2V, Vehicle to Vehicle communications)처럼 새롭게 생겨나고 있는 차량용 어플리케이션뿐 만 아니라 공장 자동화 어플리케이션, HMI(Human-Machine Interface)를 지원하는 임베디드 시스템의 성능을 향상시키고, 비용을 절감하며, 효율성을 높일 것이다. 예를 들어, ARMv8-R 프로세서를 사용한 마이크로컨트롤러는 모터 컨트롤과 같은 실시간 운영 체계 작업 처리와 함께 그래픽 관리 및 네트워킹 기능을 위한 리눅스(Linux)를 지원할 수 있는 것이다.

ARMv8-R 아키텍처는 동일한 프로세서 내의 가상메모리(Virtual Memory)와 보호메모리(Protected Memory) 시스템의 공존을 허용해, 메모리관리(Memory Management)를 해야 하는 리눅스와 같은 범용운영체제가 실시간 운영체제와 통합될 수 있게 한다. 그린 힐즈 소프트웨어(Green Hills Software)의 INTEGRITY®, 멘토 그래픽스(Mentor Graphics)의 Nucleus®, e-SOL의 T-Kernel을 포함한 다수의 운영 체계에서 ARMv8-R 아키텍처를 지원할 예정이다. 이러한 통합된 하드웨어와 소프트웨어 솔루션은 엄격한 자동차 및 산업용 상호 운용성 및 AUTOSAR(AUTomotive Open System Architecture), ISO 26262, IEC 61508와 같은 안전 표준에 부합할 것이다.

그 밖에 ARMv8-R 아키텍처는 콘텍스트 스위칭(Context Switching)에 소요되는 시간을 줄이는 개선된 메모리 보호 체계, 향상된 이미지 신호 프로세싱 업무를 위한 ARM NEON™ Advanced SIMD 작동 명령, 프로그램 코드나 데이터의 손상을 감지하는 용도의 CRC 같은 ARMv8-A 아키텍처 인스트럭션 지원 등의 기능을 가진다.

ARM은 ARMv8-R 아키텍처의 도입으로 새롭게 추가된 기능을 지원하는 에코시스템 구축을 위해 노력하고 있다. DS-5 ARM 툴과 패스트 모델(Fast Models)은 이미 ARMv8-A 아키텍처를 지원하고 있으며, 2014년 3분기에는 주요 파트너사들에 의해 ARMv8-R 아키텍처 지원이 가능할 것으로 예상된다. 또한, 타임드 모델(timed model), 자동차 시뮬레이션 시스템 레벨 툴, 기계 및 전자 모델링 툴은 EDA 파트너사들에 의해 실리콘보다 앞서 개발되고 있다.

eSOL의 히로아키 카미쿠라(Hiroaki Kamikura) 임베디드 제품 부문 총괄은 “eSOL은 수년간 ARM 프로세서에 최적화된 자사의 강력한 OS 기술을 사용해 경쟁력 있는 솔루션을 제공해왔으며, 새로운 ARMv8-R 아키텍처 출시에 맞춰, 이를 기반으로 하는 프로세서 지원을 제공하게 되어 기쁘다”며, “eSOL은 차량용 정보와 제어 시스템 두 분야 모두에서 탁월한 기술과 지식을 보유한 소수의 실시간 OS 소프트웨어 공급 업체 중 하나라고 자부한다. eSOL의 eT-Kernel 실시간 OS및 전용 통합개발환경(IDE)은 오는 2014년 2분기에 ISO26262 자동차 기능 안전성 표준 인증을 획득할 것으로 예상하고 있다”고 말했다.

그린 힐즈 소프트웨어의 데이비드 클라이더마흐(David Kleidermacher) 최고기술책임자(CTO)는 “실시간 OS와 범용 OS 를 동시에 사용하도록 지원하는 진화는 ARM 아키텍처와 ARM 에코시스템의 비약적인 발전에 의한 결과”라며, “그린 힐즈 소프트웨어의 가상화 기술과 ARMv8-R의 결합으로 차세대 실시간 전자 제품 및 보안이 중요한 제품들의 강력한 토대를 마련하게 될 것”이라고 말했다.

멘토 그래픽스의 글렌 페리(Glenn Perry) 임베디드 소프트웨어 부문 총괄 (General Manager)은 “ARMv8-R 아키텍처에 대한 멘토의 지원은 ARM 라이선스 파트너사들과 임베디드 개발자 모두에게 차량용, 산업용, 필수안전 어플리케이션을 위한 혁신적인 솔루션을 만들 수 있게 한다”며, “양사의 고객들은 실리콘 가용에 앞서 이 혁신적인 아키텍처를 활용함으로써 가상화 시제품을 만들 수 있으며, ARMv8-R 기반 디바이스는 스몰 풋프린트(small footprint), 전력 효율적 Nucleus RTOS(Real Time Operation System), 멘토 임베디드 리눅스(Embedded Linux), 가상화 기술, AUTOSAR 솔루션, Sourcery CodeBench 툴을 갖출 수 있을 것이다”고 말했다.

시놉시스의 존 키터(John Koeter) IP 및 시스템 마케팅 부사장은 “자동차 및 산업용 소프트웨어 개발자가 광범위한 어플리케이션을 위한 제품을 개발하고, 시스템 통합 및 오류 테스트를 보다 신속하게 실시할 수 있도록 지원하는 ARMv8-R 아키텍처 설계용 VDK(가상화 기술 개발 키트, Virtualizer Development Kits)를 제공하기를 기대한다”며, “자사는 기존 ARMv7 및 ARMv8-A 아키텍처를 포함하고 있는 VDK 지원 범위를 확대해 ARMv8-R 아키텍처도 지원하게 되었다. 이에 따라, 시놉시스는 기업들이 개발 속도 및 생산성을 개선하고, 증가하고 있는 소프트웨어 콘텐츠로 인한 개발 위험을 줄일 뿐 아니라 ISO26262 등의 안전성 표준 준수를 확실시 하는데 도움을 제공할 수 있게 되었다”고 강조했다.

ARM은 현지시각으로 오는 10월 29일에서 31일까지 미국 산타클라라에서 열리는 ARM TechCon에서 새로운 아키텍처 ARMv8-R에 대한 보다 자세한 내용을 발표한다. 그리고 ARMv8-R 아키텍처의 자세한 사양은 라이선스를 체결한 파트너사들에게 제공될 것이다. 새로운 아키텍처를 기반으로 한 ARM 프로세서는 현재 개발 중이며, 추후 상세 내용이 공개될 예정이다.