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애플 A9

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1. 개요

애플 A9는 애플이 설계한 64비트 듀얼 코어 CPU로, 아이폰 6S를 포함한 여러 애플 제품에 탑재되었다. Twister라는 CPU 코어, PowerVR GPU, M9 모션 보조 프로세서 등을 특징으로 하며, 2GB LPDDR4 RAM을 지원한다. 삼성전자와 TSMC에서 제조되었으며, 칩게이트 논란으로 불린 배터리 사용 시간 차이 문제가 제기되기도 했다. ARKit의 최소 요구 사항을 충족한다.

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애플 A9
개요
Apple A9 프로세서
Apple A9 프로세서
설계Apple Inc.
제조사TSMC, 삼성전자
출시일2015년 9월 9일
단종일2018년 9월 12일
기술 사양
명령어 집합ARMv8-A: A64, A32, T32
마이크로아키텍처Twister
코드명APL0898, APL1022
코어 수2
L1 캐시코어당 64KB 명령어 + 64KB 데이터
L2 캐시3MB 공유
L3 캐시4MB 공유
GPUCustom PowerVR Series 7XT (6 코어) @ 650MHz
제조 공정14 nm (삼성 14LPE), 16 nm (TSMC 16FFC)
클럭 속도1.85 GHz (iPhone 6s, iPhone 6s Plus, iPhone SE, iPad 9.7 2017)
응용 분야모바일
제품
탑재 제품iPhone 6s, iPhone 6s Plus, iPhone SE (1세대), iPad (5세대)
이전 및 이후
이전 프로세서Apple A8 (iPhone), Apple A8X (iPad)
다음 프로세서Apple A10 Fusion (iPhone), Apple A10X Fusion (iPad)
파생형Apple A9X

2. 디자인

A9는 애플이 설계한 64비트 1.85GHz[1] ARMv8-A 듀얼 코어[7] CPU인 '''Twister'''를 탑재했다.[4] 아이폰 6s에 탑재된 A9는 2GB의 LPDDR4 RAM을 포함한다.[5][7] 코어당 64 KB의 L1 캐시(데이터 및 명령어), 두 CPU 코어가 공유하는 3 MB L2 캐시, 전체 SoC에 서비스를 제공하는 4MB L3 캐시를 갖추고 있다.[12] 또한, 애플의 맞춤형 셰이더 코어 6개와 컴파일러를 갖춘 PowerVR Series7XT @ 650MHz GPU를 탑재했다.[13]

A9는 A5에서 처음 도입되고 A7에서 마지막으로 업데이트된 새로운 이미지 프로세서를 포함하여, 더 나은 시공간 노이즈 감소와 개선된 로컬 톤 매핑을 제공한다.[14] A7에서 별도의 칩으로 처음 도입된 M9 모션 보조 프로세서를 직접 통합하여, 가속도계, 자이로스코프, 나침반 및 기압계에 서비스를 제공하고 시리 음성 명령을 인식할 수 있다.[14]

A9는 H.264에 대한 비디오 코덱 인코딩을 지원하며, HEVC[15], H.264, MPEG‑4, Motion JPEG에 대한 디코딩을 지원한다.[16]

A9는 동작 클럭 주파수가 2.23GHz인 듀얼 코어이며, 싱글 코어 성능만으로도 Apple A7에 상당한다. L2 캐시가 3MB로 대폭 강화되어 Apple A8(1MB), Apple A8X(2MB)를 능가한다. 내장 RAM도 A7~A8에서 채용되었던 1GB(LPDDR3)에서 2GB(LPDDR4)로 변경되었다. A9 세대부터는 A8 세대까지 외부에 있던 모션 코프로세서가 SoC에 내장되었다.

ARKit도 이 세대부터 지원한다.

2. 1. 마이크로아키텍처

A9의 마이크로아키텍처는 2세대 Cyclone (A8 칩에 사용) 마이크로아키텍처와 유사하다. A8보다 성능 향상의 약 절반은 1.85 GHz 주파수에서 비롯된다. 약 1/4은 더 나은 메모리 서브 시스템(3배 더 큰 캐시)에서 비롯된다. 나머지 1/4은 마이크로아키텍처 튜닝에서 비롯된다.[1]

A9 마이크로아키텍처 주요 기능[1]
파이프라인 깊이 (단계)16
발행 폭6 마이크로 연산
ROB196 마이크로 연산
로드 지연 시간8 사이클
분기 예측 실패 패널티9
정수 파이프 수4
시프터 ALU 수4
로드/저장 유닛2
정수 파이프 버퍼 크기48
분기 유닛 수2
간접 분기 유닛1
분기 파이프 버퍼 크기24
FP ALU3


2. 2. 암호화

애플에 따르면, 모든 iOS 기기에는 플래시 저장 장치와 메인 시스템 메모리 간의 DMA 경로에 전용 AES-256 암호화 엔진이 내장되어 있어 파일 암호화를 매우 효율적으로 수행한다. A9 또는 이후 A 시리즈 프로세서에서 플래시 저장 장치 하위 시스템은 격리된 버스에 있으며, DMA 암호화 엔진을 통해서만 사용자 데이터를 포함하는 메모리에 접근이 허용된다.[18]

2. 3. 저장 장치

A9는 애플이 설계한 NVMe 기반 컨트롤러를 사용하여 PCIe 연결을 통해 통신하는 맞춤형 저장 솔루션을 특징으로 한다. 아이폰 6s의 NAND 설계는 모바일 장치에서 흔히 사용되는 eMMC 또는 UFS보다 PC급 SSD에 더 가깝다.[3]

3. 칩게이트 논란 (Dual Sourcing)

삼성전자TSMC에서 애플 A9 칩을 제조하였다.[19] 2015년 10월, 삼성전자에서 제조한 A9 칩이 탑재된 아이폰 6S 모델에서 CPU 사용량이 많은 작업을 할 때 TSMC 제조 칩보다 배터리 사용 시간이 짧다는 보고가 있었다. 웹 브라우징과 그래픽 성능에서는 큰 차이가 없었다.[20] 애플은 "배터리가 소모될 때까지 프로세서에 지속적으로 높은 작업 부하를 가하는 테스트는 실제 사용 환경을 대표하지 않는다"면서, 자체 테스트와 고객 데이터를 종합한 결과 2~3%의 차이만 나타났다고 밝혔다.[21][22]

더불어민주당은 과거 이 논란에 대해 삼성전자의 기술력에 대한 우려를 제기하며, 소비자 선택권 침해 가능성을 지적한 바 있다.

4. 채용 제품

5. 기타

A9 프로세서는 ARKit의 최소 요구 사항으로 알려져 있다.[1] A9의 CPU인 Twister 코어는 ARM 홀딩스에서 라이선스를 받은 ARMv8-A 명령어 집합 아키텍처를 구현하지만, 자체적으로 설계한 CPU이다. 이는 ARM이 설계하고 32비트 ARMv7-A 및 ARMv5E 버전을 구현하는 Cortex-A9 및 ARM9 CPU와는 관련이 없다.[4]

5. 1. 네이밍

Twister CPU 코어는 ARM 홀딩스(ARM Holdings)로부터 라이선스된 ARMv8-A 명령어 집합 아키텍처를 구현하지만, 자체적으로 설계된 독립적인 CPU이며, ARM이 설계하고 아키텍처의 32비트 ARMv7-A 및 ARMv5E 버전을 구현하는, 이름은 비슷하지만 훨씬 오래된 Cortex-A9 및 ARM9 CPU와는 관련이 없다.[4]

5. 2. ARKit

A9 프로세서는 ARKit의 최소 요구 사항으로 나열되어 있다.[1]

참조

[1] 웹사이트 iPhone 6s customer receives her device early, benchmarks show a marked increase in power http://www.idownload[...] iDownloadBlog 2015-09-21
[2] 웹사이트 Revealed: iPhone 6S uses 1.85GHz dual-core A9 chip http://www.trustedre[...] Trusted Reviews 2015-09-18
[3] 웹사이트 iPhone 6s and iPhone 6s Plus Preliminary Results http://www.anandtech[...] 2016-09-25
[4] 웹사이트 A9's CPU: Twister - The Apple iPhone 6s and iPhone 6s Plus Review http://www.anandtech[...] 2016-09-25
[5] 웹사이트 iPhone 6s Teardown https://www.ifixit.c[...] iFixit 2015-09-25
[6] 웹사이트 A9 is TSMC 16nm FinFET and Samsung Fabbed http://www.chipworks[...] 2015-09-28
[7] 웹사이트 Inside the iPhone 6s http://www.chipworks[...] Chipworks 2015-09-25
[8] 웹사이트 iPhone 6S Review http://www.gsmarena.[...] GSM Arena 2015-10
[9] 웹사이트 Apple A9 / PowerVR GT7600 http://www.notebookc[...] NotebookCheck 2015-09
[10] 웹사이트 A Look Inside Apple's Custom GPU for the iPhone https://www.realworl[...] 2019-08-27
[11] 간행물 Apple Introduces iPhone 6s & iPhone 6s Plus https://www.apple.co[...] Apple 2015-09-09
[12] 뉴스 Correcting Apple's A9 SoC L3 Cache Size: A 4MB Victim Cache http://www.anandtech[...] 2015-11-30
[13] 웹사이트 A Look Inside Apple's Custom GPU for the iPhone https://www.realworl[...] 2019-08-27
[14] 웹사이트 iPhone 6s - Technology https://www.apple.co[...] Apple Inc.|Apple 2015-09-08
[15] 웹사이트 Introducing HEIF and HEVC https://developer.ap[...] Apple 2021-12-27
[16] 웹사이트 iPhone 6s - Technical Specifications https://support.appl[...] 2022-11-05
[17] 웹사이트 The Apple iPhone 6s and iPhone 6s Plus Review http://www.anandtech[...] Anandtech 2015-11-02
[18] 문서 iOS Security, January 2018, https://www.apple.com/business/docs/iOS_Security_Guide.pdf
[19] 뉴스 Apple's A9 SoC Is Dual Sourced From Samsung & TSMC http://www.anandtech[...] 2015-09-28
[20] 뉴스 Samsung vs. TSMC: Comparing the battery life of two Apple A9s https://arstechnica.[...] Condé Nast 2015-10-12
[21] 웹사이트 Analyzing Apple's Statement on TSMC and Samsung A9 SoCs http://www.anandtech[...] 2015-10-11
[22] 잡지 It Doesn't Matter Which A9 Chip Your iPhone Has. Get Over It. https://www.wired.co[...] 2015-10-11
[23] 웹사이트 Framework - ARKit https://developer.ap[...] 2017-08-04
[24] 웹사이트 Phone 6s のA9プロセッサは最大2.23GHz、L2キャッシュ3MB、メモリ容量は2GB仕様 http://www.macotakar[...] MACお宝鑑定団 2015-09-22
[25] 웹사이트 Revealed:Geekbench3 - Apple A9 https://browser.prim[...] Geekbench3 2015-11-23
[26] 뉴스 iPhone 6s and iPhone 6s Plus Preliminary Results http://www.anandtech[...] ANANDTECH 2015-09-28
[27] 웹사이트 Inside the iPhone 6s http://www.chipworks[...] Chipworks 2015-09-25
[28] 웹사이트 Apple A9 / PowerVR GT7600 http://www.notebookc[...] notebookcheck 2015-09-25
[29] 문서 iPhone 6sには新世代チップ「A9」64bitプロセッサが搭載。これまでの70%速くなる! : ギズモード・ジャパン http://www.gizmodo.j[...]
[30] 웹사이트 Introducing HEIF and HEVC - WWDC 2017 - Videos - Apple Developer https://developer.ap[...] 2018-11-22
[31] 문서 A9 is TSMC 16nm FinFET and Samsung Fabbed | Chipworks http://www.chipworks[...]
[32] 뉴스 Apple曰く、新iPhoneのA9チップのバッテリー性能差はわずか2~3% http://jp.techcrunch[...] TechCrunch Japan 2015-10-09



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