CPU가 아니라 모바일 AP라고 불리는 이유

 

 스마트폰은 이제 우리 몸의 일부분이라고 해도 과언이 아닐 정도로 우리 생활에 밀접한 전자제품이다. 언제 어디서나 손쉽게 원하는 정보를 얻을 수 있고, 편리한 기능을 활용해 일상의 영역을 확장해 주기 때문이다. 이런 다양한 일을 한꺼번에 처리할 수 있는 건 바로 모바일 중앙처리장치 AP(Application Processor)가 들어가 있기 때문이다. 모바일에서는 CPU(Central Processing Unit)라고 이야기하지 않고 왜 AP라고 이야기하는 걸까? 모바일 기기의 두뇌 역할을 담당하는 AP의 정확한 개념에 대해서 알아보자.

 

모바일 AP는 CPU와 어떻게 다를까

모바일 중앙처리장치 AP(Application Processor)는 모바일 분야의 핵심인 반도체 칩을 말한다. 컴퓨터에 익숙한 세대 중 일부는 모바일 AP를 중앙처리장치 CPU와 동일하게 생각하는 경우가 많다. 하지만 모바일 AP가 CPU라 불리지 않는다. 모바일 AP는 컴퓨터 CPU와 달리, 주 연산을 위한 CPU를 포함한 다양한 기능이 하나의 칩으로 통합된 형태이기 때문이다. 모바일 AP에는 CPU, 메모리, 그래픽 카드, 저장장치 등 한 개의 칩에 완전 구동이 가능한 제품과 시스템이 들어가 있다. 시스템온칩 SoC(System on Chip)이라 불리는 이유이다.

 

모바일 AP는 이렇게 구성되어 있다

데이터 처리를 실행하는 중앙처리장치 CPU

AP의 중앙처리장치 CPU는 컴퓨터의 CPU와 동일한 역할로 명령을 해독하고 산술논리연산이나 데이터 처리를 실행한다. 차이점이 있다면 설계하는 명령어 세트와 명령어 집합인 ISA(Instruction Set Architecture)이다. 컴퓨터의 CPU는 x86, 모바일 AP의 CPU는 ARM 계열인데, 탑재되는 기기가 아니라 각각의 방식 자체에 차이가 있어 달리 불린다. 각각의 계열에 따른 방식을 살펴보면, x86은 CISC(Complex Instruction Set Computer), ARM은 RISC(Reduced Instruction Set Computer)로 나뉜다.

 

CISC는 복잡한 명령어를 통해 연산을 하는 방식으로, 반도체를 구성하는 트랜지스터의 집적도가 과다하게 높아 소비전력과 발열 또한 높습니다. 이와 다르게 RISC는 명령어를 최소로 줄여 단순하게 만든 방식으로, 트랜지스터의 집적도가 낮아 소비 전력과 발열 또한 낮습니다.

 

그래픽 작업을 책임지는 GP

그래픽 작업을 처리하는 장치로 CPU와 함께 가장 복잡한 반도체 중 하나로 꼽힌다. CPU 설계보다는 간단하지만 벡터 부동소수점 연산 등 3D 그래픽에 필요한 기능은 오히려 CPU를 능가한다. 스마트폰에서 처리하는 2D, 3D 그래픽 작업을 모두 이 칩셋에서 처리하므로, 모바일 AP 성능에 중요한 부분이라 할 수 있다.

 

인터넷을 연결해주는 모뎀

3G나 LTE, 그리고 Wi-Fi(802.11a/b/g/n/ac) 인터넷 연결을 가능하게 해주는 모뎀 칩도 AP에 포함되어 있다. 지금까지 공개됐던 다수의 AP 중 퀄컴 스냅드래곤이 모뎀칩을 AP에 통합했고, 이로 인해 서계에서 가장 높은 점유율의 AP 제조사가 되었다. 최근 출시되는 다양한 AP는 기본적으로 모뎀을 내장하고 있다.

 

화려한 영상을 볼 수 있는 VPU

공중파를 통해 4K UHD 콘텐츠를 즐길 수 있는 세상이다. 초고화질 콘텐츠를 재생하게 위해서는 영상처리 장치 VPU(Video Processing Unit)이라 불리는 동영상 재생에 특화된 프로세스의 성능이 중요하다. VPU의 성능이 뒷받침될 때 스마트폰에서 4K UHD 영상을 끊김 없이 재생할 수 있다. 최근 다수의 AP 업체들은 VPU를 GPU에 통합하는 방식을 책하고 있다.

 

디지털 신호 처리 프로세서 DSP

디지털 신호를 빠르게 처리할 수 있는 집적회로를 말한다. 주로 오디오, 영상 신호 처리를 위해 사용한다. 그래픽(영상) 처리나 음악(오디오) 재생과 같이 단순한 반복 계산에 특화되어 있다. 모바일 AP의 디지털 신호 처리 프로세서 DSP(Digital Signal Processor)는 보통 영상 신호 처리에 높은 비중을 두고 있다. 최근 스마트폰에는 모바일 AP 칩 외에 별도의 디지털 아날로그 변환기 DAC(Digital-to-Analog Converter) 칩을 추가해 오디오 성능을 업그레이드하고 있다.

 

스마트폰 사진을 찰칵! ISP

스마트폰으로 사진을 찍는 경우가 많아지면서 AP에 이미지 처리 프로세서 ISP(Image Signal Processor)가 기본 내장되는 건 그리 특별한 일은 아니다. 보통 ISP는 디지털 카메라에 들어가는 이미지 처리장치를 말하는데 CIS(CMOS Image Sensor) 영상 센서에서 들어오는 RAW 데이터를 가공 업무 등 전반적인 이미지 프로세싱 과정을 수행한다.

 

이 외에도 모바일 AP에는 위치 정보를 위한 위성항법시스템 GPS(Global Position System) GLONASS나 음성 신호 처리를 위한 오디오 신호 처리 장치 ASP(Audio Signal Processor) 등이 포함된다.

 

출처

CPU가 아니라 모바일 AP라 불리는 이유?