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한때 발등에 불이 떨어졌던 스마트폰의 진화가 여러 분야에서 엄청난 속도로 진행되고 있습니다. 그리고 그 중심에는 Palm OS, Windows, BlackBerry에서 Android와 iOS로 진화한 모바일 운영 체제가 있는데요. 모바일 운영체제의 진화 덕분에 스마트폰은 PC를 위협하기 위해 진화할 수 있었습니다. 이러다가 다음에는 또 무슨 일이 생길까요. 센서가 중심이 될 가능성이 큽니다. 스마트폰에서 사용자가 원하는 것과 원하는 것을 챙기는 실제 스마트 장치로 발전하는 것을 의미하는데요.

단순히 스마트폰에 센서를 몇 개 더 달았다는 말은 아닙니다. 스마트폰과 앱이 각 센서에서 제공하는 정보를 어떻게 활용할 수 있느냐가 스마트폰 사용 방식을 바꾸는 열쇠라고 볼 수 있는데요. 그리고 그 중심에는 센서 정보를 실시간으로 감시하는 마이크로컨트롤러 칩이 있습니다. 약칭은 MCU로 마이크로 컨트롤러 유닛이라고 부릅니다. ARM의 코텍스 M, 애플 M7, 모토로라 X8 시스템은 MCU입니다.



구글이 야심차게 내놓은 모토로라의 모토 X는 센서를 제대로 사용한 좋은 예인데요. 모토로라는 모토로라 X에 X8 모바일 컴퓨팅 시스템이라는 프로세서를 내장하고 있습니다. 기본은 자연어 처리와 컨텍스트 인식 프로세서가 포함된 퀄컴 스냅드래곤 S4 프로세서입니다. 이 칩을 사용할 때 모토 X는 스마트폰에 손을 대지 않고 언제든지 OK Google Now\라고 말할 때 그 단어를 즉시 인식하고, 화면을 켜 놓친 정보를 한 번에 보여줄 것입니다.

애플의 아이폰5S도 사용자가 아이폰을 가지고 운전을 하는지, 걷는지, 자전거를 타고 있는지를 판단할 수 있는데요. 이 정보를 수신한 후 내비게이션 시스템은 자동으로 주행 모드 또는 보행 모드로 변경됩니다. 주행 중 와이파이를 잡을 필요가 없어 이미 사용 중인 모바일 라우터가 아니면 무선 LAN 신호 검색을 줄일 수 있습니다.


이처럼 스마트폰이 상황을 판단하고 적절히 대응하려면 센서와 이를 분석하는 프로세서의 조합이 필요한데요. 경험에 따라 가속도 센서, 조명 센서, 근접 센서, 자이로 센서 등 스마트폰이 가진 모든 것을 활용하는 데이터를 만들어 오작동 없이 정확한 판단을 내리는 시나리오가 개발되고 있는 상황입니다.

그러나 센서 정보도 데이터다. 이 값을 처리하려면 계산 능력이 필요할 수 밖에 없는데요. 당연히 모바일 프로세서가 그 일을 하게 됩니다. 스냅드래곤과 엑시노스니는 같은 칩인데요. 이러한 애플리케이션 프로세서는 대기 상태에서 최소한의 전력을 사용하도록 설계되었지만, 그럼에도 센서 정보를 지속적으로 수집하고 분석하려면 여전히 많은 전력이 필요합니다.



이 역할을 전력의 약 10분의 1로 대체하는 것은 스마트폰에 사용되는 마이크로컨트롤러 칩인데요. 대표자는 ARM의 코어텍스 M, ARM의 코텍스M 아키텍처를 이용한 칩은 최대 수십 밀리암페어의 전력에서 작동하기 때문에 센서를 모니터링하고 전원을 켜고 적절한 조건이 충족되면 AP에 명령을 내려도 배터리 소비에는 부담이 없다는 장점이 있습니다. 그 사이 애플리케이션 프로세서는 최저 전력 사용량 수준으로 이동을 줄일 수 있어 스마트폰의 전체 전력 소비량을 최소화할 수 있는데요

코텍스 M의 경우, 1MHz로 회전할 때, 수은 셀 1개로 15년간 사용할 수 있는 소량의 전력으로 동작하게 됩니다. 제품에 들어가는 실제 코텍스M 칩은 제조사마다 조금씩 다르지만, 보통 몇 개의 마이크로와트만 사용하여 몇 십 MHz로 작동한다고 합니다.


그러나 그렇다고 해서 실적이 저조한 것은 아닌데요. 최고 성능의 코텍스 M4로 MP3 플레이어를 만들면 평균 0.5mW의 전력으로 10MHz 이하로 작동하면서 부드럽게 음악을 재생할 수 있습니다. 12MHz 수준에서 0.65mW의 전력을 소비하려면 많은 자원이 필요합니다. 코덱은 MP3, WMA, HE-AAC도 연주할 수 있는데요. 코텍스 M4의 경우 최대 속도는 최대 150MHz입니다.

간단한 센서 관리 기능 외에 다른 업무도 맡길 수 있습니다. 그러나 스마트폰에 다른 것을 할당하는 대신 초저전력으로 센서만 관리하는 기능을 하는데요. 코텍스 M은 동작 속도, 지시 처리, 레지스터에 따라 M0, M3, M4로 나뉘게 됩니다.


2013년 초 출시된 스마트폰에 코텍스 M이 적용되기 시작했습니다. 삼성전자는 갤럭시S4를 출시하면서 센서 허브를 강조했지만 공기 압력, 온도, 습도, 조도 등 센서를 많이 장착했습니다. S-뷰 커버를 열 때 화면이 자동으로 켜지는 이유는 센서와 마이크로컨트롤러가 자석처럼 커버가 가려져 열렸는지 끊임없이 감시하고 있기 때문입니다.

모토로라는 마케팅에 가장 적극적으로 사용되는데요. 모토로라와 구글의 야심찬 모토로라 X는 X8 모바일 컴퓨팅 시스템이라는 프로세서를 가지고 있습니다. 이것을 시스템이라고 부르는 이유는 단일 프로세서가 아니기 때문입니다. 우리가 잘 아는 스냅드래곤 S4 Pro 칩은 자연스러운 언어 처리와 컨텍스트 인식 프로세서인데요. 이것은 실제로 코텍스 M 칩으로 이루어졌고, 모토로라는 좋은 이름을 얻었습니다. 그것은 음성 명령을 처리하고 상황을 판단합니다.

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