ARM 아키텍처

ARM 아키텍처는 과거 'Acorn RISC Machine' 또는 'Advanced RISC Machine'으로 불렸던 프로세서 설계 방식이다. 복잡한 명령어를 단순화하여 처리 효율을 높이는 RISC 구조를 채택하고 있다. 저렴한 비용과 낮은 전력 소모, 적은 발열량 덕분에 배터리로 구동되는 휴대용 장치에 최적화되어 있다. 2003년 이후 세계에서 가장 널리 사용되는 명령어 집합 아키텍처로 자리 잡았으며, 매년 그 지배력이 강화되고 있다.

ARM 홀딩스는 프로세서를 직접 생산하지 않고, 명령어 집합 아키텍처와 코어 설계를 다른 반도체 회사에 라이선스하는 독특한 사업 모델을 가진다. 삼성전자, 애플, 퀄컴 등 여러 기업이 이 라이선스를 받아 각자의 목적에 맞는 물리적 칩을 제작한다. 이러한 방식은 다양한 기기에서 ARM 아키텍처가 표준처럼 사용되는 배경이 되었다.

ARMv8-A 아키텍처 도입 이후, 프로세서는 64비트와 32비트 연산을 모두 지원하기 위해 두 가지 실행 상태를 가진다.

• AArch64: 64비트 실행 상태로, A64 명령어 집합을 사용한다. 더 넓은 주소 공간과 빠른 계산 성능을 제공한다.
• AArch32: 32비트 실행 상태로, 기존 ARMv7-A에서 발전한 형태이다. A32 및 T32(Thumb) 명령어 집합을 지원하여 하위 호환성을 유지한다.

또한 코드 밀도를 높이기 위한 Thumb 확장 기능, 멀티미디어 처리를 위한 NEON, 부동소수점 연산을 위한 VFP 등의 추가 기능을 포함한다.

초기 ARM1은 내부적으로 32비트 구조였으나 주소 공간이 26비트로 제한되었다. 이후 ARMv3에서 32비트 주소 공간이 완전히 확보되었고, 2011년 발표된 ARMv8-A를 통해 본격적인 64비트 시대를 열었다.

ARM 프로세서는 스마트폰, 랩톱, 태블릿 등 모바일 기기 시장에서 압도적인 점유율을 차지한다. 최근에는 저전력 고효율 특성을 바탕으로 데이터 센터의 서버 시장으로 영역을 넓히고 있다. 특히 일본의 슈퍼컴퓨터 '후가쿠(Fugaku)'는 ARM 아키텍처를 기반으로 설계되어 2020년부터 2022년까지 세계에서 가장 빠른 슈퍼컴퓨터로 기록되기도 했다.