왜 핸드폰은 CPU가 아니라 AP라고 할까?

스마트폰은 나와 한몸이라고 말해도 부족함이 없을정도로 나의생활에 밀접한 전자제품입니다. 언제 어디서나 어느 곳에 가서나 쉽게 원하는 정보를 얻을 수 있고, 스마트폰에서 지원되는 기능을 활용하여 일상의 영역을 확장해주기 때문입니다. 스마트폰이 이런 다양한 일을 한꺼번에 처리 할 수 있는 이유는 바로 모바일 중앙처리장치 AP(Application Processor)가 있기 때문에 가능합니다. 이 AP라는 용어가 생소한 분들 많으실 겁니다. 쉽게 얘기하자면 AP는 모바일 기기의 두뇌 역할을 담당합니다.

이제 모바일 AP(Application Processor)의 정확한 개념에 대해 알아보도록 하겠습니다.

 

모바일 AP는 CPU의 차이점

모바일 중앙처리장치 AP(Application Processor)는 모바일 구성품중 가장 핵심인 반도체 칩을 말합니다. 모바일 AP는 스마트폰의 머리라고 불리는데 컴퓨터 사용에 익숙한 일부 세대에서는 모바일 AP와 데스크탑이나 랩탑에 들어가는 CPU(Central Processing Unit)와 동일하게 생각하는 경우가 많습니다. 하지만 모바일 AP와 CPU는 아주 다른것 입니다. 모바일 AP는 컴퓨터 CPU와 달리, 주 연산을 위한 CPU를 포함한 다양한 기능이 하나의 칩으로 통합된 형태이기 때문입니다. 모바일 AP에는 CPU, 메모리, 그래픽카드, 저장장치 등 한 개의 칩에 완전 구동이 가능한 제품과 시스템이 들어 있죠. 이러한 이유 때문에 시스템온칩 SoC(System on Chip)(이하 SoC)이라 불리기도 합니다.

 

 

다양한 제조사에서 설계한 AP는 각각의 브랜드로 우리에게 잘 알려져 있는데요. 대표적으로 퀄컴(Qualcomm)의 MSM 시리즈 퀄컴 스냅드래곤(Qualcomm Snapdragon), 삼성 엑시노스, 애플의 A 시리즈 등이 있습니다.

 

이 중에서 최근 출시된 모바일 AP 중 퀄컴 스냅드래곤 835를 살펴보면, 휴대성이 높은 모바일 디바이스에 탑재된 만큼 크기가 무려 72.3입니다. 엄지손톱보다 작죠. 하지만 보기와 다르게 10nm 공정으로 완성된 작은 크기의 모바일 AP 칩셋에는 다양한 기능이 담겨 있습니다.

 

모바일 (Application Processor) 의 구성

모바일 AP는 제조하는 회사마다 설계가 조금씩 다릅니다. 하지만 디바이스를 동작하는데 꼭 필요한 제품과 시스템이 등이 포함된 건 모두 같습니다. 그 기능을 하나씩 알아보겠습니다. 

 

CPU(중앙처리장치) - 데이터 연산처리

AP의 중앙처리장치 CPU는 컴퓨터나 노트북의 CPU와 같은 역할을 수행합니다. 명령을 해독하고 산술논리연산이나 데이터 처리를 실행합니다. 차이점이 있다면 설계하는 명령어 세트와 명령어 집합인 ISA(Instruction Set Architecture)입니다. 컴퓨터의 CPU는 x86, AP의 CPU는 ARM 계열인데요. 탑재되는 기기가 아니라 각각의 방식 자체에 차이가 있어 달리 불립니다. 각각의 계열에 따른 방식을 살펴보면, x86은 CISC(Complex Instruction Set Computer), ARM은 RISC(Reduced Instruction Set Computer)로 분리 됩니다.

 

CISC는 복잡한 명령어를 통해 연산을 하는 방식으로, 반도체를 구성하는 트랜지스터의 직접도가 과다하게 높아 소비전력을 비교적 많이 사용하고 발열 또한 높습니다. 이와 반대로 RISC는 명령어를 최소로 줄여 단순하게 만든 방식으로, 트랜지스터의 직접도가 낮아 소비전력이 낮고 발열 또한 대체적으로 높지 않습니다. 

 

GPU - 그래픽 및 화면 구동

GPU는 그래픽 작업을 처리하는 장치로 CPU와 함께 가장 복잡한 반도체 중 하나 입니다.GPU의 경우 CPU 설계보다는 간단하지만 (그렇다고 문자 그대로 단순하다는 것은 아닙니다..;;) 벡터 부동소수점 연산, 3D 그래픽에 필요한 기능은 오히려 CPU보다 우수합니다. 스마트폰에서 처리하는 2D, 3D 그래픽 작업을 모두 이 반도체 칩셋에서 처리하므로, 모바일 AP 성능에 아주 중요한 부분입니다.

 

모뎀 - 인터넷 연결

3G나 LTE, 최근 많은 언론에 노출되고 있는 5G 그리고 Wi-Fi 인터넷 연결을 가능하게 해주는 모뎀 Modem 도 AP에 포함 됩니다. 지금까지 공개됐던 다수의 AP 중 퀄컴 스냅드래곤이 처음으로 모뎀칩을 AP에 통합하였고, 이로 인해 세계에서 가장 높은 점유율의 AP 제조사가 되었습니다. 최근에 출시되고 있는 다양한 AP는 기본으로 모뎀을 내장하고 있습니다.

 

DSP - 디지털 신호 처리

DSP는 디지털 신호를 빠르게 처리할 수 있는 직접회로를 말합니다. 주로 오디오, 영상 신호 처리를 위해 사용하는데, 영상처리나 오디오 재생과 같이 단순한 반복 계산에 매우 특화 되어 있습니다. 모바일 AP의 디지털 신호 처리 프로세서 DSP(Digital Signal Processor)는 보통 영상 신호 처리에 높은 비중을 두고 있는데, 최근 스마트폰에는 모바일 AP 칩 외에 별도의 디지털 아날로그 변환기 DAC(Digital-to-Analog Converter)칩을 추가해 오디오 성능을 업그레이드 하고 있습니다. 

 

ISP - 스마트폰 사진촬영

스마트폰의 가장 중요한 기능중에 하나가 사진촬영 입니다. 최근 출시되는 모바일 기기는 앞다퉈서 사진기능을 향상키키고 있죠. 최근에는 기능이 각각 다른 3개의 카메라를 탑재하여 출시하기도 했습니다. 이렇듯이 스마트폰 사용자가 사진을 찍는 경우가 많아지면서 AP에 이미지 처리 프로세서 ISP(Image Signal Processor)가 기본 내장되는 건 이제 아주 일반적인 것이 되었습니다. 보통 ISP는 디지털 카메라에 들어가는 이미지 처리장치를 말하는데요. CIS(CMOS Image Sensor) 영상 센서에서 들어오는 RAW 데이터 가공 업무 등 전반적인 이미지 프로세싱 과정을 수행합니다.

 

 

작은 크기의 모바일 AP안에 CPU를 비롯한 다양한 기능들이 모두 들어있다는 사실은 실로 놀라울 따름입니다. 다시봐도 스마트폰의 두뇌 말하는데 부족함이 없어보입니다. 앞으로 스마트폰을 선택 할때, 디자인과 더불어 가장 중요한 기능들을 담당하는 AP도 꼭 살펴 보시길 바랍니다.