저전력, 보안 및 신뢰성 기반의 설계를 위한 리눅스 리얼타임 기능 구현
협응형 IoT 시스템에서 결정론적 리얼타임 임베디드 애플리케이션 실행 가능

5G, 머신러닝, 사물인터넷(IoT)의 융합이 컴퓨팅을 주도하는 새로운 시대에 임베디드 개발자들에게는 리눅스 기반 운영체제의 풍부한 기능들이 필요하다. 이를 위해서는 과거 어느 때보다도 전력 및 온도 제한적인 설계환경에서 결정론적 시스템 요건들을 충족시켜야 하며, 동시에 핵심적인 보안 및 신뢰성 요건들도 마찬가지이다.

재구성 가능한 하드웨어와 리눅스 지원 처리능력을 하나의 칩에 결합시킨 전통적인 SoC(System-on-chip) FPGA(Field Programmable Gate Arrays)는 커스터마이징에 적합한 디바이스를 제공하지만, 높은 소비전력, 검증된 보안 및 신뢰성의 부재, 유연성이 낮고 값비싼 프로세싱 아키텍처라는 단점이 따른다.

이를 해결하기 위해 마이크로칩테크놀로지(북아시아 총괄 및 한국대표 한병돈)는 자회사인 마이크로세미 코퍼레이션(Microsemi Corporation)을 통해, 업계 최저 소비전력을 갖는 미드레인지 폴라파이어(PolarFire™) FPGA 제품군을 저작권료 없는 개방형 리스크-파이브(RISC-V) ISA(Instruction Set Architecture) 기반 마이크로프로세서 서브시스템과 결합한 새로운 클래스의 SoC FPGA 아키텍처를 출시해 자사의 Mi-V 에코시스템을 한층 더 확장했다.



캘리포니아 산타클라라에서 열린 RISC-V 서밋에서 공개된 마이크로칩의 새로운 폴라파이어 SoC 아키텍처는 멀티코어 일관성 CPU 클러스터의 리눅스 플랫폼에 리얼타임으로 결정론적 AMP(Asymmetric multiprocessing) 기능을 제공한다.

SiFive와 공동 개발한 폴라파이어 SoC 아키텍처는 캐시, 스크래치패드 (Scratchpad) 또는 직접 접근 메모리(Direct access memory)로 구성 가능한 유연한 2 MB L2 메모리 서브시스템을 특징으로 한다. 이 아키텍처를 통해 개발자들은 네트워크화된 협응형 IoT 시스템에서 다양한 온도 및 공간 제한적 애플리케이션을 위한 풍부한 운영체제와 함께 결정론적 리얼타임 임베디드 애플리케이션을 실행할 수 있다.

마이크로칩의 프로그래머블 솔루션 사업부 부사장인 브루스 와이어(Bruce Weyer)는 “폴라파이어 SoC 아키텍처는 설정 가능한 디바이스(Configurable Device)와 저전력, 보안, 신뢰성의 강력한 조합을 바탕으로 리눅스(Linux) 에서의 리얼타임 기능을 지원한다”며, “Microchip의 강건한 Mi-V RISC-V 에코시스템과 폭넓은 시스템 솔루션 포트폴리오를 바탕으로, 폴라파이어 SoC 아키텍처는 고객들에게 컴퓨팅 산업의 차세대 도전과제들에 대처할 수 있는 탁월한 플랫폼을 제공한다”고 전했다.

폴라파이어 SoC에는 인스트럭션 트레이스, 50개의 브레이크포인트, 패시브 런타임 설정 가능(Passive run-time configurable) AXI(Advanced eXtensible Interface) 버스 모니터와 FPGA 패브릭 모니터 등의 광대한 디버그 기능 및 마이크로칩의 내장형 2채널 논리분석기인 스마트디버그(SmartDebug)가 포함되어 있다.

또한 폴라파이어 SoC 아키텍처는 모든 메모리의 SEC-DED(Single Error Correction and Double Error Detection) 기능, 피지컬 메모리 보호, DPA(Differential power analysis) 세이프 크립토 코어, 방어등급의 보안 부팅(Secure boot) 및 128Kb 플래시 부팅 메모리(Flash boot memory) 등의 신뢰성 및 보안 기능들을 갖추고 있다. 

SiFive의 CEO인 나비드 셰르와미(Naveed Sherwami)는 “완전 맞춤형 프로그래머블 RISC-V 플랫폼인 폴라파이어 SoC 아키텍처는 개발자들이 특정 분야의 고유한 요건에 따라 새롭고도 흥미로운 방식으로 혁신적인 리눅스 기반 SoC를 설계할 수 있도록 한다”며,  “폴라파이어 SoC는 시장을 선도하는 SiFive의 U54-MC CPU 코어 컴플렉스를 활용하여, 예측 가능한 행동들을 통해 개발자들에게 리얼타임 시스템 구축에 따르는 전반적 어려움을 극복할 수 있는 역량을 제공할 것”이라고 밝혔다.

앤트마이크로 리노드(Antmicro Renode™) 시스템 모델링 플랫폼을 이용하여 폴라파이어 SoC 설계를 평가 및 시작할 수 있다. 이 플랫폼은 폴라파이어 SoC 대상의 임베디드 설계를 위한 마이크로칩의 소프트콘솔 (SoftConsole) 통합개발환경(Integrated design environment: IDE)에 통합되어 있다.

현재 폴라파이어 SoC 개발 키트도 시판 중이며, 이 키트는 폴라파이어 FPGA지원(FPGA-enabled) 하이파이브 확장 보드(HiFive Unleashed Expansion Board)와, 자체 RISC-V 마이크로프로세서 서브시스템을 포함한 사이파이브의 하이파이브 언리쉬드 개발 보드(HiFive Unleashed Development Board)로 구성되어 있다.

보다 자세한 정보는www.microsemi.com/polarfiresoc 사이트를 방문하거나sales.support@microsemi.com에 문의하면 된다.

마이크로칩은 또한 폴라파이어 SoC 전용 하드웨어/소프트웨어 설계 지원을 위한 새로운 전세계 파트너 네트워크인 Mi-V 임베디드 전문가 프로그램(Mi-V Embedded Experts Program)을 출시한다.

이 프로그램을 통해 고객 상품의 전 생애주기에 걸친 지원 보장과, 신속한 설계 및 제품 개발기간 단축이 가능해졌다. 또한 회원사들은 직접 기술지원과 개발 플랫폼 및 실리콘 제품을 조기에 제공 받을 수 있다.

보다 자세한 정보는www.microsemi.com/product-directory/fpga-soc/5210-mi-v-embedded-ecosystem 사이트를 방문하거나Mi-V-EmbeddedPartner@microchip.com에 문의하면 된다.