트랜스메타
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목차
1. 개요
트랜스메타는 1995년 설립된 마이크로프로세서 설계 및 제조 회사로, x86 아키텍처와 호환되는 저전력 프로세서를 개발했다. 초기에는 크루소(Crusoe) 프로세서를 출시했지만, 성능 부족으로 시장에서 외면받았다. 이후 Efficeon 프로세서를 개발하여 성능을 개선했지만, 경쟁사 제품에 비해 경쟁력이 부족했다. 2005년에는 칩 제조 사업을 중단하고 기술 라이선스 사업으로 전환했으며, 인텔과의 특허 소송에서 합의를 통해 자금을 확보하기도 했다. 2008년 노바포라에 인수되었고, 이후 노바포라 역시 도산하면서 트랜스메타는 청산되었다. 트랜스메타는 코드 모핑 소프트웨어를 활용한 VLIW 아키텍처를 사용했으며, 이를 통해 x86 명령어 집합을 지원하고 전력 효율성을 높이려 했다.
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| 트랜스메타 - [회사]에 관한 문서 | |
|---|---|
| 기본 정보 | |
 | |
| 유형 | 비공개 |
| 운명 | 노바포라에 인수, 특허 포트폴리오는 인텔렉추얼 벤처스에 매각됨. |
| 설립일 | 1995년 |
| 해체일 | 2009년 |
| 위치 | 샌타클래라, 캘리포니아주 |
| 주요 인물 | 머레이 A. 골드먼 데이비드 디첼 콜린 헌터 |
| 직원 수 | 24명 (2009년) |
| 모회사 | 노바포라 |
| 산업 | 지적 재산 라이선싱 |
| 제품 | 마이크로프로세서 마이크로프로세서 특허 |
| 수익 | 증가, 248만 달러 (2007년) |
| 영업 이익 | 감소, 6,112만 1천 달러 (2007년) |
| 순이익 | 감소, 6,681만 2천 달러 (2007년) |
| 추가 정보 | |
| NASDAQ | (2009년 상장 폐지) |
2. 역사
트랜스메타는 저전력 마이크로프로세서 시장을 목표로 설립되었다. 2000년 첫 제품인 크루소를 출시했으나[2] 기대에 미치지 못하는 성능과 경쟁사들의 기술 발전으로 시장 안착에 어려움을 겪었다.[21] 같은 해 IPO를 단행했지만, 이후 경영난으로 2002년 대규모 구조조정을 실시했다.[22] 2003년 후속 제품인 이피시온을 출시했으나 이 역시 시장의 판도를 바꾸지는 못했다. 한편, 리눅스 커널 개발자로 유명한 리누스 토르발스는 2003년 6월 회사를 떠났다.
결국 2005년 트랜스메타는 칩 제조 사업에서 철수하고, 지적 재산권 라이선스 사업으로 전환하는 중대한 전략 변경을 발표했다.[7] 이 과정에서 추가적인 구조조정이 있었고, 소니 등이 주요 라이선스 고객이 되었다. 2006년에는 인텔을 상대로 특허 침해 소송을 제기했으며,[83] 2007년에는 하드웨어 개발 조직을 완전히 정리하고 IP 라이선스에 집중했다.[8][84]
인텔과의 소송은 2007년 합의로 마무리되었고, 인텔로부터 합의금 1.5억달러와 향후 5년간 매년 2000만달러를 받기로 했다.[11][85] 이후 2008년 엔비디아에도 기술을 라이선스했으며,[12] 같은 해 말 디지털 비디오 프로세서 회사인 노바포라(Novafora)에 2.556억달러으로 인수되었다.[27] 인수는 2009년 초 완료되었으나,[28] 트랜스메타의 특허는 별도로 매각되었고,[29] 모회사 노바포라마저 얼마 지나지 않아 파산하면서[30][31] 트랜스메타의 역사는 사실상 마무리되었다.
2. 1. 설립 초기 (스텔스 모드)
1995년에 설립된 트랜스메타는 스텔스 스타트업으로 시작했다. 이 회사는 2000년 1월 19일에 공식적으로 회사를 공개할 때까지 그 야심을 숨기는 데 대체로 성공했다.[16] 이 스텔스 기간 동안 2,000건 이상의 비밀 유지 계약 (NDA)이 체결되었다.[17][53]창업 초기 몇 년 동안 트랜스메타가 정확히 무엇을 하는 회사인지 거의 알려지지 않았다. 공식 웹사이트는 1997년 중반에 개설되었지만, 약 2년 반 동안은 단순히 "This web page is not yet here.|이 웹 페이지는 아직 여기에 없습니다.eng"라는 문구만 표시했다. 트랜스메타는 비밀리에 직원을 채용하려 했지만, 온라인상에서는 회사의 정체에 대한 추측이 끊이지 않았다.[19][51] 점차 알려진 정보에 따르면, 트랜스메타는 x86 코드를 자체 네이티브 코드로 변환하는 매우 긴 명령 단어(VLIW) 설계를 연구하고 있는 것으로 추정되었다.
1999년 11월 12일, 웹사이트 HTML 소스 코드에 다음과 같은 수수께끼 같은 메시지가 나타났다:[18][52]
네, 비밀 메시지가 있으며, 이것이 그것입니다: 트랜스메타의 정책은 세상에 보여줄 무언가가 있을 때까지 계획에 대해 침묵을 지키는 것입니다. 2000년 1월 19일, 트랜스메타는 크루소 프로세서가 무엇을 할 수 있는지 발표하고 시연할 예정입니다. 동시에 모든 세부 사항이 이 웹 사이트에 게시되어 인터넷상의 모든 사람이 볼 수 있습니다. 크루소는 모바일 애플리케이션을 위한 멋진 하드웨어와 소프트웨어가 될 것입니다. 크루소는 색다를 것이며, 그래서 1월에 전체 웹 사이트를 방문하여 전체 내용을 확인하고 세부 정보를 즉시 확인할 수 있도록 미리 알려드리고 싶었습니다.
이 메시지를 통해 트랜스메타는 곧 공개될 크루소 프로세서에 대한 기대감을 높였다.
2. 2. 마이크로프로세서 제조 기업
트랜스메타는 마이크로프로세서 기술을 발전시켜 저전력 컴퓨터 시장을 공략하고자 했다. x86 호환 프로세서 시장에서 전력 효율과 성능 모두를 선도하는 것이 목표였으며, 이를 위해 리눅스 커널 개발자로 유명한 리누스 토르발스[57]나 데이브 테일러 같은 업계 유명 인사들을 영입하기도 했다.2000년 1월, 첫 제품인 크루소(Crusoe)를 발표하며[2][54] 기술 혁신성을 강조했지만, 실제 성능은 기대에 미치지 못했다.[21][55] 또한 개발 기간 동안 경쟁사인 인텔과 AMD가 성능 향상과 저전력 기술 개발에 성공하면서 크루소는 시장 경쟁에서 빠르게 밀려났다.[55] 같은 해 11월, 트랜스메타는 IPO를 통해 상장했으며, 이는 당시 닷컴 버블 시대의 마지막 대형 하이테크 IPO 중 하나로 기록되었다.
하지만 경영난은 지속되어 2002년 7월에는 전체 직원의 40%를 감축하는 첫 구조조정을 단행했다.[22][56] 2003년 10월에는 2세대 프로세서 이피시온(Efficeon)을 발표했지만, 이 역시 경쟁 제품 대비 뚜렷한 성능 우위를 확보하지 못하고 시장의 기대를 충족시키지 못했다. 한편, 리누스 토르발스는 2003년 6월 리눅스 개발에 전념하기 위해 회사를 떠났다. 결국 트랜스메타는 칩 제조업체로서 수익을 내지 못하고 2002년부터 2004년까지 매년 상당한 적자를 기록했다.
결국 2005년 1월, 트랜스메타는 칩 제조 사업에서 벗어나 자사의 기술, 특히 LongRun2와 같은 저전력 기술 관련 지적 재산권 라이선스 사업에 집중하겠다는 전략 변경을 발표했다.[7] 같은 해 3월에는 추가적인 인력 감축(68명 해고, 208명 잔류)을 단행했으며, 소니가 주요 기술 라이선스 고객이 되었다. 5월에는 홍콩의 컬처컴(Culturecom)에 자산 매각 및 라이선스를 시도했으나 미국 상무부의 기술 수출 허가 문제로 무산되기도 했다.
2006년 10월, 트랜스메타는 인텔이 자사의 컴퓨터 아키텍처 및 전력 효율 관련 특허 10건을 침해했다며 소송을 제기했다.[83] 소송 대상에는 인텔의 펜티엄 III, 펜티엄 4, 펜티엄 M, 코어, 코어 2 프로세서 등이 포함되었다. 2007년 2월에는 엔지니어링 서비스 부서를 폐지하고 75명을 추가 해고하며 IP 라이선스 사업에 더욱 집중할 것임을 밝혔다.[8][84]
2007년 10월, 인텔과의 특허 소송은 합의로 마무리되었다. 인텔은 트랜스메타에 1.5억달러를 선지급하고, 이후 5년간 매년 2000만달러를 추가로 지불하기로 합의했다.[11][85] 이 합의의 대가로 트랜스메타는 일부 특허를 인텔에 라이선스 및 양도하고, 다시는 x86 호환 프로세서를 제조하지 않기로 했다.
이후 트랜스메타는 2008년 8월 엔비디아에 LongRun 및 저전력 칩 기술을 2500만달러에 라이선스했으며,[12] 같은 해 11월, 캘리포니아주 산타클라라의 디지털 비디오 프로세서 회사인 노바포라(Novafora)에 현금 2.556억달러으로 인수되는 계약을 체결했다.[27] 인수는 2009년 1월 완료되었고,[28] 직후인 2월에 트랜스메타가 보유했던 특허 포트폴리오는 Intellectual Venture Funding LLC에 매각되었다.[29] 그러나 모회사인 노바포라는 재정 문제로 2009년 7월 파산했다.[30][31]
2. 2. 1. 크루소 (Crusoe)
크루소(Crusoe)는 트랜스메타의 첫 번째 마이크로프로세서 제품군으로, 로빈슨 크루소라는 문학 작품의 등장인물 이름에서 유래했다.
트랜스메타는 2000년 1월 19일, 캘리포니아주 새러토가의 빌라 몬탈보에서 크루소를 공식 발표했다.[2] 이 프로세서는 x86 명령어 세트와 호환되는 이진 변환 기술과 매우 긴 명령 단어(VLIW) 설계를 기반으로 했다. 트랜스메타는 크루소를 저전력 컴퓨터 시장을 위한 혁신적인 기술로 홍보하며, x86 시장에서 전력 효율과 성능 모두를 선도하고자 했다.[21]
그러나 출시 초기 리뷰에서 크루소의 실제 성능은 기대에 크게 미치지 못한다는 평가를 받았다.[21][55] 게다가 크루소가 개발되는 동안 인텔과 AMD 같은 경쟁사들은 자사 프로세서의 성능을 꾸준히 향상시키면서 동시에 전력 소비 문제 해결에도 힘썼다. 이로 인해 크루소는 빠르게 경쟁력을 잃고, 소량 생산되는 소형 폼 팩터(SFF) 기기나 저전력 시장이라는 틈새시장으로 밀려나게 되었다.[55]
트랜스메타는 실제 성능과 전력 소비량이 당초 발표했던 목표치와 큰 차이를 보이면서 많은 비판에 직면했고 시장의 신뢰를 잃었다.[74][55] 크루소의 전력 소비량 자체는 경쟁사 제품보다 다소 우수했지만, 사용자가 체감하는 배터리 수명 개선 효과는 미미하다는 지적이 있었다.[37][74] 성능 부진의 원인으로는 여러 요인이 지적되었다. 코드 모핑 소프트웨어(CMS)와 캐시 아키텍처의 조합은 반복적이고 작은 코드를 실행하는 벤치마크에서는 좋은 성능을 보였지만, 실제 다양한 응용 프로그램 환경에서는 CMS 자체의 오버헤드로 인해 오히려 성능이 저하될 수 있었다.[21] 또한 단순한 VLIW 코어 구조는 계산량이 많은 작업 처리에는 불리했고, 사우스브리지와의 데이터 전송 통로(인터페이스) 대역폭이 좁아 그래픽 처리나 입출력(I/O) 성능도 제한적이었다.[55] 심지어 일부 표준 벤치마크 프로그램이 제대로 실행되지 않아, 트랜스메타가 내세웠던 완전한 x86 호환성 주장에도 의문이 제기되었다.[21][55]
한편, 리눅스 커널 개발자로 유명한 리누스 토르발스는 1996년 10월부터 트랜스메타에서 근무했으나[57], 리눅스 개발에 더 집중하기 위해 2003년 6월 회사를 떠났다.
2. 2. 2. 이피시온 (Efficeon)
이피시온(Efficeon)은 트랜스메타가 크루소(Crusoe)의 후속으로 개발한 2세대 마이크로프로세서이다. 트랜스메타는 x86 호환 프로세서 시장에서 저전력과 고성능을 목표로 했으나, 첫 제품인 크루소는 출시 당시 기대에 미치지 못하는 성능을 보였다.[21][55] 게다가 크루소가 개발되는 동안 인텔과 AMD 같은 경쟁사들이 성능을 높이면서도 전력 소비를 줄이는 기술을 빠르게 발전시키면서 크루소의 입지는 더욱 좁아졌다.
이러한 상황을 개선하고자 트랜스메타는 2003년 10월 14일에 이피시온을 발표했고, 2004년부터 시장에 등장했다. 이피시온은 크루소의 128비트 VLIW 아키텍처 대신 256비트 VLIW 설계를 채택했으며, 계산 효율성, 낮은 전력 소비, 낮은 발열을 목표로 개발되었다. 트랜스메타는 이피시온이 동일한 동작 주파수에서 크루소보다 약 2배의 성능을 낸다고 주장했다. 또한, 노스브리지를 칩 내부에 통합하여 설계했는데, 이는 경쟁 제품인 인텔 아톰 등이 외부 노스브리지 칩을 필요로 했던 것과 대조적이다.
성능 면에서는 개선이 있었지만, 여전히 동시대 경쟁 제품인 인텔 펜티엄 M (Banias)이나 AMD 모바일 애슬론 XP 등에는 미치지 못한다는 평가를 받았다.[39] 다만, 2004년에 90nm 공정으로 제조된 1.6GHz 이피시온은 수년 뒤인 2008년에 45nm 공정으로 출시된 1.6GHz 인텔 아톰과 비교했을 때 비슷한 수준의 성능과 전력 소비 특성을 보였다는 분석도 있다.[38][75]
그러나 이피시온은 크루소보다 칩 내부 회로가 복잡해지면서 칩 크기가 커지고 전력 소비량도 함께 증가하는 단점을 안게 되었다. 이로 인해 트랜스메타가 강점으로 내세웠던 저전력 특성이 일부 희석되었고, 시장에서의 지지를 넓히는 데 어려움을 겪었다. 90nm 공정으로 제작된 이피시온의 다이 크기는 68mm2였는데, 이는 같은 공정의 펜티엄 4 (1MB L2 캐시 기준 112mm2)보다는 작았다.
한편, 당시 많은 리뷰어들이 특정 열 설계 전력(TDP) 범위 내에서 작동하도록 설계된 이피시온의 특성을 고려하지 않고, 단순히 다른 모든 x86 프로세서와 성능을 직접 비교하는 경향이 있어 제대로 된 평가를 받지 못했다는 지적도 있다.
2. 3. 지적 재산 라이선스 기업으로 전환
2005년 1월, 트랜스메타는 반도체 제품 생산 중심에서 벗어나 지적 재산 라이선스 사업에 집중하는 방향으로 전략을 수정한다고 발표했다.[7] 이는 자체적으로 칩을 생산, 판매하는 대신, 보유한 기술을 다른 칩 제조사에 라이선스하는 방식으로 사업 모델을 전환하는 것을 의미했다. 같은 해 3월, 회사는 구조 조정을 단행하여 68명을 해고하고 208명의 직원을 유지한다고 밝혔다. 남은 인력의 약 절반은 소니와의 계약에 따라, 소니 제품에 적용될 전력 최적화 기술인 LongRun2 개발에 투입되었다. 소니는 트랜스메타의 주요 기술 라이선스 파트너 중 하나였다.2005년 5월 31일, 트랜스메타는 홍콩의 컬처컴(Culturecom)과 자산 매각 및 기술 라이선스 계약을 체결했다고 발표했다. 이 계약에는 크루소 관련 기술 자산을 매각하고, 이피시온(Efficeon) 프로세서 제조 및 중국 내 판매 라이선스를 제공하는 내용이 포함되었다. 그러나 미국 상무부의 기술 수출 라이선스 발급 문제로 인해 계약은 지연되었고, 결국 2006년 2월 9일 양측은 계약 파기에 합의했다.
2006년 10월 11일, 트랜스메타는 인텔이 자사의 컴퓨터 아키텍처 및 전력 효율성 기술 관련 미국 특허 10건을 침해했다며 소송을 제기했다.[83] 트랜스메타는 인텔의 펜티엄 III, 펜티엄 4, 펜티엄 M, 코어(Core), 코어 2(Core 2) 프로세서 제품군이 자사의 특허를 침해했다고 주장하며, 해당 제품의 판매 금지와 손해배상을 요구했다.
2007년 2월 7일, 트랜스메타는 엔지니어링 서비스 부서를 폐지하고 75명의 직원을 추가로 해고하며, 하드웨어 개발 및 판매를 완전히 중단하고 지적 재산 라이선스 사업에만 집중할 것이라고 다시 한번 강조했다.[84][8] 이 발표 직후, AMD는 트랜스메타의 저전력 기술 특허 활용을 목적으로 750만달러를 투자했다.[24][60]
2007년 10월 24일, 트랜스메타는 인텔과의 특허 침해 소송에서 합의에 도달했다고 발표했다. 합의 조건에 따라 인텔은 트랜스메타에 1.5억달러를 선지급하고, 이후 5년간 매년 2000만달러를 추가로 지불하기로 했다. 또한 인텔은 트랜스메타에 대한 반소를 취하했다. 트랜스메타는 합의의 일환으로 인텔에 일부 특허를 라이선스하고 소규모 특허 포트폴리오를 양도했으며, 더 이상 x86 호환 프로세서를 제조하지 않기로 동의했다.[85][11] 2008년 말, 인텔과 트랜스메타는 연간 지급금을 일시불로 전환하는 추가 계약을 체결했다.
2008년 8월 8일, 트랜스메타는 엔비디아에 LongRun 및 저전력 칩 기술을 2500만달러의 일회성 라이선스 비용으로 제공하는 계약을 체결했다고 발표했다.[12][61] 같은 해 11월 17일, 트랜스메타는 캘리포니아주 산타클라라에 본사를 둔 디지털 비디오 프로세서 회사 노바포라(Novafora)에 2.556억달러 현금으로 인수되는 최종 계약을 발표했다.[27] 인수는 2009년 1월 28일에 완료되었다.[28]
트랜스메타가 개발하고 소유했던 특허 포트폴리오는 2009년 2월 4일, Intellectual Venture Funding LLC에 인수되었다.[29] 그러나 트랜스메타를 인수한 노바포라는 재정 문제 등으로 인해 2009년 7월 말 운영을 중단했다.[30][31]
2. 4. 인텔과의 특허 소송
2006년 10월 11일, 트랜스메타는 인텔이 자사의 컴퓨터 아키텍처 및 전력 효율성 기술과 관련된 10개의 미국 특허를 침해했다고 주장하며 소송을 제기했다.[83][62] 트랜스메타는 인텔의 펜티엄 III, 펜티엄 4, 펜티엄 M, 코어, 코어 2 제품군 등이 자사의 특허를 침해했다고 주장하며, 해당 제품의 판매 금지와 손해 배상을 요구했다.[83][62]2007년 10월 24일, 양사는 소송 합의에 도달했다고 발표했다.[85][63] 합의에 따라 인텔은 트랜스메타에 1.5억달러를 선지급하고, 이후 5년간 매년 2000만달러를 추가로 지불하기로 했다. 또한 인텔은 트랜스메타에 대한 반소 제기를 철회했다.[11][63] 트랜스메타는 합의의 대가로 인텔에 여러 특허를 라이선스하고 일부 소규모 특허 포트폴리오를 양도하는 데 동의했으며, 다시는 x86 호환 프로세서를 제조하지 않기로 합의했다.[11] 이 합의 과정에서 트랜스메타 임원 3명에게 약 3400만달러가 지급된 사실이 알려지기도 했다.[25][26]
2008년 말, 인텔과 트랜스메타는 남은 연간 지급금을 9150만달러의 일시불로 앞당겨 지급하는 추가 계약을 체결했다.[64]
2. 5. 인수 합병 및 청산
2007년 10월 24일, 트랜스메타는 인텔과의 특허 침해 소송을 합의했다고 발표했다. 인텔은 트랜스메타에 선지급금 1.5억달러와 5년간 매년 2000만달러를 지불하기로 합의했으며, 트랜스메타는 일부 특허를 인텔에 라이선스 및 양도하고 다시는 x86 호환 프로세서를 제조하지 않기로 했다.[11][85][25][26] 2008년 말, 인텔과 트랜스메타는 연간 지불금을 일시불로 지급하는 추가 계약을 맺었다.2008년 8월 8일, 트랜스메타는 LongRun 및 저전력 칩 기술을 엔비디아에 2500만달러의 일회성 라이선스 수수료로 제공했다고 발표했다.[12][61]
같은 해 11월 17일, 트랜스메타는 캘리포니아주 산타클라라에 본사를 둔 디지털 비디오 프로세서 회사인 노바포라(Novafora)에 2.556억달러 현금으로 인수되는 최종 계약을 체결했다고 발표했다. 이 인수 금액은 트랜스메타의 청산 자금으로 사용될 예정이었다.[27][65] 노바포라는 2009년 1월 28일에 트랜스메타 인수를 완료했다고 발표했다.[28][66]
인수 완료 직후인 2009년 2월 4일, 인텔렉추얼 벤처스(Intellectual Ventures Funding LLC)는 트랜스메타가 이전에 개발하고 소유했던 특허 포트폴리오 인수를 완료했다.[29][67][68]
그러나 트랜스메타를 인수한 노바포라는 재정적 어려움을 겪었고, 결국 2009년 7월 말에 도산하며 운영을 중단했다.[30][31][69][70]
3. 기술
트랜스메타 프로세서는 x86 아키텍처와의 호환성을 위해 순차적 VLIW(Very Long Instruction Word) 코어 위에서 동적 바이너리 변환 소프트웨어 레이어를 실행하는 독특한 방식을 채택했다. 이 핵심 기술은 "코드 모핑(Code Morphing)"이라 불렸으며, 관련 소프트웨어는 코드 모핑 소프트웨어(CMS)로 지칭되었다.[40]
CMS는 x86 명령어를 실시간으로 분석하여 프로세서 내부의 VLIW 명령어로 변환하고 최적화하는 역할을 수행했다. 자주 사용되는 코드를 식별하여 점진적으로 최적화된 코드를 생성함으로써 효율적인 실행을 목표로 했다.[73] 트랜스메타는 이 기술을 통해 x86 명령 집합 변경에 대한 유연성 확보, 소프트웨어를 통한 성능 및 전력 조절, 하드웨어 오류 수정 용이성 등의 장점을 얻을 수 있다고 주장했다.[72]
또한, 전력 소비를 줄이기 위해 역 바디 바이어스 기술을 활용했다.[41] 이러한 소프트웨어 중심 설계는 하드웨어 변경 없이 펌웨어 업데이트만으로 NX 비트나 SSE3 같은 새로운 기능을 추가하는 것을 가능하게 했다.
3. 1. 코드 모핑 소프트웨어 (CMS)
코드 모핑 소프트웨어(CMS)는 트랜스메타 마이크로프로세서가 x86 명령어를 자체적인 VLIW(Very Long Instruction Word) 코어에서 실행하기 위해 사용하는 핵심 기술이다.[42][43] 트랜스메타는 이 기술을 설명하기 위해 "코드 모핑(Code Morphing)"이라는 용어를 상표로 등록했다.[40][72]CMS는 넓은 의미에서 x86 명령어를 읽어들여, 이를 트랜스메타 고유의 VLIW 프로세서가 이해할 수 있는 명령어로 변환하는 동적 바이너리 변환 소프트웨어 계층이다.[44] 이 과정은 기존의 유사 기술보다 더 많은 비용이 들지만, 훨씬 더 높은 품질의 코드를 생성하는 것을 목표로 했다. CMS는 인터프리터, 런타임 시스템, 그리고 동적 이진 번역기로 구성된다.[2][3][4] 먼저 x86 명령어를 한 번에 하나씩 해석하고 실행 프로파일링을 수행한다. 이후, 자주 실행되는 코드나 특정 패턴 등 휴리스틱 분석을 바탕으로 점차 더 최적화된 VLIW 코드를 생성하여 실행 속도를 높인다.[2][3][4] CMS는 사용자 모드뿐만 아니라 시스템 모드 명령어까지 처리할 수 있다.
CMS의 작동 과정은 일반적인 컴파일러의 최종 최적화 단계와 유사하다. 예를 들어 다음과 같은 32비트 x86 코드가 있다고 가정해보자.
```
add eax,dword ptr [esp] // 스택에서 데이터를 로드하여 eax에 더한다.
add ebx,dword ptr [esp] // 동일, ebx에 대해
mov esi,[ebp] // 메모리에서 esi를 로드한다.
sub ecx,5 // ecx 레지스터에서 5를 뺀다.
```
이 코드는 먼저 다음과 같이 기본적인 VLIW 유사 명령어로 변환된다.
```
ld %r30,[%esp] // 스택에서 로드하여 임시 레지스터 r30에 저장
add.c %eax,%eax,%r30 // %eax = %eax + %r30, 조건 코드 설정
ld %r31,[%esp] // 스택에서 로드하여 임시 레지스터 r31에 저장
add.c %ebx,%ebx,%r31 // %ebx = %ebx + %r31, 조건 코드 설정
ld %esi,[%ebp] // 메모리 [ebp]에서 %esi로 로드
sub.c %ecx,%ecx,5 // %ecx = %ecx - 5, 조건 코드 설정
```
다음으로, 최적화 단계에서 공통된 연산(여기서는 스택 로드)을 찾아 중복을 제거하고, 불필요한 조건 코드 설정을 없애는 등의 최적화를 수행한다. 루프 언롤링과 같은 다른 최적화 기법도 적용될 수 있다.
```
ld %r30,[%esp] // 스택에서 한 번만 로드
add %eax,%eax,%r30 // 조건 코드 설정 불필요
add %ebx,%ebx,%r30 // 이전에 로드한 r30 재사용, 조건 코드 설정 불필요
ld %esi,[%ebp]
sub.c %ecx,%ecx,5 // 마지막 명령어의 조건 코드만 필요할 수 있음
```
마지막으로, 최적화된 개별 명령어("atom"이라 불림)들을 VLIW 하드웨어가 한 번에 처리할 수 있는 긴 명령어 묶음("molecule"이라 불림)으로 재구성한다.
```
ld %r30,[%esp]; sub.c %ecx,%ecx,5
ld %esi,[%ebp]; add %eax,%eax,%r30; add %ebx,%ebx,%r30
```
이렇게 생성된 두 개의 VLIW 명령어 묶음(molecule)은 원래의 x86 명령어보다 더 적은 클럭 사이클 내에 실행될 수 있다.[2][73]
트랜스메타는 코드 모핑 방식의 여러 기술적 이점을 강조했다.
- 인텔이나 AMD가 x86 명령어 집합을 확장하더라도, 하드웨어를 재설계할 필요 없이 CMS 소프트웨어 업데이트만으로 새로운 명령어를 지원하는 제품을 빠르게 출시할 수 있다.
- 프로세서의 성능과 소비 전력을 시장 요구에 맞춰 소프트웨어적으로 유연하게 조절할 수 있다.
- 하드웨어 설계나 제조 과정에서 발생한 결함을 소프트웨어 워크어라운드(임시 해결책)를 통해 비교적 쉽게 수정할 수 있다.
- 오랜 기간 동안 유지되어 온 x86 아키텍처의 하위 호환성 문제에 얽매이지 않고, 프로세서 코어 자체의 성능 향상이나 전력 소비 감소에 더 집중할 수 있다.
- 이론적으로 x86 외에 다른 프로세서 아키텍처를 에뮬레이션하는 것도 가능하며, 심지어 여러 아키텍처를 동시에 에뮬레이션할 수도 있다. (실제로 Crusoe 발표 당시 트랜스메타는 x86과 picoJava를 동시에 에뮬레이션하는 것을 시연했다.)
Crusoe 프로세서 출시 전에는 트랜스메타가 이 기술을 이용해 PowerPC와 x86 명령어를 모두 처리하는 하이브리드 프로세서를 개발 중이라는 소문도 있었으나, 실제로는 초저전력 x86 시장에 집중했다.
소프트웨어 업데이트를 통해 하드웨어 변경 없이 기능을 개선하는 능력은 실제로 몇 차례 시연되었다. 2002년에는 HP Compaq TC1000 태블릿 PC에 탑재된 Crusoe 프로세서의 성능을 향상시키는 필드 업그레이드(펌웨어 다운로드 방식)가 제공되었다. 또한 2004년에는 Efficeon 프로세서 제품군에 하드웨어 변경 없이 NX 비트와 SSE3 명령어 지원이 추가되었다. (NX 비트 지원은 CMS 버전 6.0.4부터 가능해졌다.) 하지만 실제로는 시스템 제조사들이 추가적인 고객 지원 비용 발생이나 이미 판매된 제품에 대한 품질 보증(QA) 비용 증가를 우려하여 이러한 필드 업그레이드를 꺼리는 경우가 많았다.
1990년대에도 유사한 동적 변환 기술들이 존재했다. 예를 들어 솔라리스 및 리눅스 환경에서 윈도우 애플리케이션을 실행하기 위한 Wabi, 알파 프로세서용 FX!32, 아이테니엄 프로세서용 IA-32 EL, 오픈 소스 프로젝트인 DAISY[45][71], PowerPC 기반 매킨토시에서 68k 코드를 실행하기 위한 Mac 68K 에뮬레이터 등이 있었다. 그러나 트랜스메타의 CMS는 시스템 부트 과정부터 시작하여 최신 멀티미디어 명령어까지 '''모든''' x86 명령어를 높은 호환성과 성능으로 실행하는 것을 목표로 삼았다는 점에서 기존 기술보다 훨씬 높은 기준을 제시했다.
Efficeon 프로세서와 연동된 CMS는 인텔 펜티엄 4 프로세서와 거의 동등한 기능 세트를 제공했으며, AMD 옵테론 프로세서처럼 통합 메모리 컨트롤러, HyperTransport I/O 버스, 그리고 NX 비트(PAE 모드에서의 비실행 비트)를 지원했다. 또한 Efficeon의 CMS는 주 메모리의 일부(일반적으로 32MB)를 번역된 코드를 저장하는 캐시로 활용하여 성능을 향상시켰다.
3. 2. VLIW 아키텍처
트랜스메타 프로세서는 x86 아키텍처와의 호환성을 구현하기 위해 순차적 VLIW(Very Long Instruction Word) 코어 위에서 특별한 동적 바이너리 변환 소프트웨어 레이어를 실행하는 방식으로 설계되었다. 트랜스메타는 이 기술을 설명하기 위해 "코드 모핑(Code Morphing)"이라는 용어를 상표로 등록했으며[40], 해당 소프트웨어 레이어를 CMS(Code Morphing Software)라고 불렀다.CMS는 x86 코드를 실시간으로 분석하고 VLIW 명령어로 변환하여 실행한다. 이 과정은 컴파일러의 최적화 단계와 유사하다. 먼저 x86 명령어를 내부 명령어로 변환한 뒤, 최적화를 통해 공통 연산을 제거하고 불필요한 플래그 조작을 줄이며, 가능하다면 루프 펼치기 등의 최적화를 수행한다. 마지막으로 개별 명령어("atoms")를 그룹화하여 동시에 실행될 수 있는 VLIW 명령어("molecules")를 구성한다. 예를 들어, 여러 x86 명령어가 최적화를 거쳐 두 개의 VLIW 명령어로 묶여 2 클럭 사이클에 실행될 수 있다. 이는 하드웨어에서 직접 최적화를 수행하기 어려운 일반적인 x86 프로세서보다 효율적일 수 있다.[73] 트랜스메타는 이러한 코드 모핑 기술이 다음과 같은 장점을 가진다고 강조했다.
# 인텔이나 AMD가 x86 명령어 집합을 확장하더라도, 소프트웨어(CMS) 업그레이드만으로 새로운 명령어를 지원하는 제품을 빠르게 출시할 수 있다.
# 성능 및 소비 전력을 시장 요구에 맞춰 소프트웨어로 조정할 수 있다.
# 하드웨어 설계나 제조 과정에서 발생한 결함을 소프트웨어를 통한 워크어라운드로 비교적 쉽게 수정할 수 있다.
# 복잡한 x86 아키텍처의 하위 호환성 문제에 얽매이지 않고, VLIW 코어 자체의 성능 향상 및 전력 소비 감소에 집중할 수 있다.
# picoJava|피코자바eng 등 다른 아키텍처의 에뮬레이션도 가능하며, 동시에 여러 아키텍처를 에뮬레이션할 잠재력도 있다. (Crusoe 발표 당시 트랜스메타는 x86과 picoJava 동시 에뮬레이션을 시연했다.)
Efficeon 칩의 내부 VLIW 코어는 두 개의 ALU, 두 개의 로드/저장/추가 장치, 두 개의 실행 장치, 두 개의 FPU/MMX/SSE/SSE2 장치, 하나의 분기 예측기, 하나의 별칭 유닛, 하나의 제어 유닛으로 구성되었다. 이 코어는 사이클당 최대 8개의 32비트 명령어("atoms")를 담을 수 있는 256비트 VLIW 명령어("molecule")를 실행할 수 있었다. 또한 Efficeon은 128KB L1 명령어 캐시, 64KB L1 데이터 캐시, 1MB L2 캐시를 내장했으며, CMS는 변환된 코드를 저장하기 위해 주 메모리의 일부(일반적으로 32MB)를 캐시로 사용했다.
원칙적으로는 CMS가 해석하기 쉽도록 x86 코드를 최적화하거나, 컴파일러가 직접 네이티브 VLIW 코드를 생성하는 것도 가능해 보였다. 그러나 2003년 리누스 토르발스는 이러한 접근 방식이 비현실적이라고 평가하며 다음과 같이 언급했다.[46][47][76][77]
: "네이티브 크루소 코드는 - 문서화되고 사용 가능하다 하더라도 - 범용 OS 작업에 그다지 적합하지 않습니다. 메모리 보호에 대한 개념이 없고, 코드 접근을 위한 MMU가 없기 때문에 커널 모듈과 같은 것들은 단순히 작동하지 않을 것입니다. 번역은 일반적으로 정적으로 컴파일된 네이티브 코드보다 더 나으며 (전체 CPU가 추측 실행을 위해 설계되었고, 정적 컴파일러는 그렇게 하는 방법을 알지 못하기 때문에), 따라서 네이티브 모드로 가는 것은 반드시 성능 향상을 의미하지 않습니다. [...] Transmeta 내부에서도 업그레이드를 허용하는 특별히 축복받은 버전의 플래시 없이는 그렇게 할 수 없습니다."
2004년에 이루어진 리버스 엔지니어링 연구는 네이티브 VLIW 아키텍처와 명령어 집합의 일부 세부 사항을 밝혀냈으며, 리눅스와 같은 운영 체제를 직접 이식하기 어렵게 만드는 근본적인 제약(메모리 보호 및 MMU 부재 등)이 있음을 시사했다.[48][49][78][79] 같은 연구에서는 트랜스메타의 특허 기술 중 일부가 이전에 IBM 등에서 공개하거나 특허를 받은 기술과 유사하며, 일부 주장은 상세한 검토를 견디기 어려울 수 있다고 지적하기도 했다.[49][80]
3. 3. 제품
트랜스메타는 마이크로프로세서 시장에서 저전력, 저발열을 목표로 하는 독자적인 접근 방식을 선보였다. 주요 제품군으로는 크루소(Crusoe)와 이피시온(Efficeon)이 있다. 이들 프로세서의 핵심 기술은 '코드 모핑(Code Morphing)'이라는 소프트웨어 기반 명령어 변환 기술이다.[72]코드 모핑은 x86 명령어 코드를 실시간으로 분석하여 트랜스메타 프로세서 내부의 VLIW(Very Long Instruction Word) 명령어로 변환하고 최적화하는 방식이다. 이는 마치 컴파일러가 마지막 최적화 단계를 수행하는 것과 유사하다. 예를 들어, 다음과 같은 32비트 x86 코드가 있다고 가정해 보자.
: `addl %eax,(%esp)` // 스택에서 데이터를 로드하여 %eax에 더함
: `addl %ebx,(%esp)` // 마찬가지로 %ebx에 대해
: `movl %esi,(%ebp)` // 메모리에서 %esi를 로드함
: `subl %ecx,5` // %ecx 레지스터에서 5를 뺌
코드 모핑 소프트웨어는 이 코드를 내부 VLIW 명령어로 변환하고, 불필요한 연산을 제거하거나 병렬 실행이 가능하도록 최적화한다. 최적화된 코드는 다음과 같은 VLIW 명령어 묶음("molecules")으로 구성될 수 있다.
: `ld %r30,[%esp]; sub.c %ecx,%ecx,5`
: `ld %esi,[%ebp]; add %eax,%eax,%r30; add %ebx,%ebx,%r30`
이러한 최적화를 통해 이론적으로는 더 적은 클럭 사이클로 동일한 작업을 수행할 수 있게 된다.[73] 트랜스메타는 코드 모핑 기술의 다음과 같은 장점을 강조했다.
- 유연성: 인텔이나 AMD가 x86 명령 집합을 확장하더라도, 코드 모핑 소프트웨어를 업데이트하는 것만으로 새로운 명령어를 지원할 수 있다.
- 맞춤 설정: 소프트웨어를 통해 성능과 소비 전력을 시장 요구에 맞게 조절할 수 있다.
- 오류 수정 용이성: 하드웨어 설계나 제조 과정에서 발견된 결함을 소프트웨어 업데이트(워크어라운드)로 비교적 쉽게 수정할 수 있다.
- 개발 집중: 복잡한 x86 하드웨어 디코딩 로직 대신, 프로세서 코어 자체의 성능 및 전력 효율 개선에 집중할 수 있다.
- 다중 아키텍처 지원 가능성: 이론적으로 x86 외에 다른 프로세서 아키텍처 명령어(예: picoJava)도 에뮬레이션할 수 있다.
이러한 소프트웨어 기반 접근 방식의 유연성은 실제로 제품에 적용되었다. 2002년에는 태블릿 PC인 HP Compaq TC1000에 탑재된 크루소 프로세서의 펌웨어 업데이트가 이루어졌고, 2004년에는 이피시온 프로세서에 NX 비트와 SSE3 지원이 소프트웨어 업데이트를 통해 추가되었다.
하지만 코드 모핑 기술은 실제 환경에서 기대만큼의 성능을 내지 못하는 경우가 있었고, 특히 복잡한 응용 프로그램에서는 변환 과정의 부하가 성능 저하의 원인이 되기도 했다. 또한, 소프트웨어 업데이트를 통한 필드 업그레이드는 시스템 제조사 입장에서 추가적인 지원 비용과 품질 보증 문제를 발생시켜 부담으로 작용하기도 했다.
3. 3. 1. 크루소 (Crusoe)
크루소(Crusoe)는 트랜스메타가 처음으로 선보인 마이크로프로세서 제품군으로, 이름은 문학 작품 《로빈슨 크루소》의 등장인물에서 따왔다.
출시 당시 트랜스메타는 크루소의 성능과 전력 효율을 대대적으로 홍보했으나, 실제 제품은 기대에 미치지 못하는 성능과 전력 소비량을 보여 시장의 신뢰를 잃고 많은 비판에 직면했다. 전력 소비량 자체는 경쟁사인 인텔이나 AMD의 동시대 제품보다 다소 낮았지만, 이것이 실제 노트북 사용 시간, 즉 배터리 수명의 눈에 띄는 개선으로 이어지지는 않았다.[37][74]
성능 부진의 주요 원인으로는 여러 기술적 한계가 지적되었다. 핵심 기술인 '코드 모핑 소프트웨어'(CMS)는 특정 벤치마크 프로그램처럼 반복적이고 단순한 코드를 처리할 때는 효율적이었지만, 실제 사용자들이 접하는 다양한 응용 프로그램 환경에서는 소프트웨어 변환 과정에서 발생하는 부하(오버헤드) 때문에 오히려 성능 저하의 원인이 되었다. 또한, 프로세서 코어 구조가 상대적으로 단순한 VLIW(Very Long Instruction Word) 방식이어서 복잡한 연산이 많은 작업에서는 경쟁력이 떨어졌다. 칩셋의 사우스브리지와 연결되는 데이터 통로의 대역폭이 좁아 그래픽 처리나 파일 입출력 등 데이터 전송량이 많은 작업에서도 제 속도를 내기 어려웠다. 트랜스메타는 x86 명령어와의 완벽한 호환성을 내세웠지만, 일부 표준 벤치마크 프로그램이 실행되지 않는 문제가 발생하여 호환성에 대한 의문이 제기되기도 했다.[21][55]
3. 3. 2. 이피시온 (Efficeon)
이피시온(Efficeon)은 트랜스메타의 2세대 256비트 VLIW 프로세서 설계였다. 1세대인 크루소 (128비트 VLIW 아키텍처)와 마찬가지로 계산 효율성, 낮은 전력 소비, 낮은 발열에 중점을 두었다.
이피시온 프로세서는 크루소의 여러 단점을 개선하여 실제 성능이 약 2배 향상되었다. 또한 통합 노스브리지를 포함하고 있었다. 동일한 공정 기술에서 비교했을 때, 펜티엄 4나 펜티엄 M보다 다이 크기가 상당히 작았다. 예를 들어, 90nm 공정으로 제작된 이피시온 (1MB L2 캐시)의 다이 크기는 68mm2로, 동일한 공정 및 L2 캐시를 가진 펜티엄 4의 112mm2의 60%에 해당했다.
2004년에 출시된 1.6GHz 클럭의 이피시온 (90nm 공정)은 4년 뒤인 2008년에 출시된 1.6GHz 인텔 아톰 (45nm 공정)과 비교했을 때 성능 및 전력 소비 특성이 거의 비슷했다.[38][75] 특히 이피시온은 노스브리지를 칩 내부에 통합했지만, 경쟁 제품인 아톰은 외부 노스브리지 칩을 필요로 했기 때문에 시스템 전체 전력 소비에서는 아톰의 공정상 이점이 상당 부분 상쇄되었다.
하지만 특정 열 설계 전력 목표 내에서 제품을 개발하고 판매한다는 개념은 당시 많은 리뷰어들에게 제대로 이해받지 못했다. 이 때문에 이피시온의 전력 소비나 목표 응용 프로그램을 고려하지 않고 단순히 전체 x86 마이크로프로세서들과 성능을 비교하는 경향이 있었다. 이러한 맥락에서 이피시온의 성능이 동시대의 인텔 펜티엄 M (Banias)이나 AMD 모바일 애슬론 XP에 비해서는 여전히 부족하다는 비판이 제기되기도 했다.[39]
4. 경영 및 주요 인물
(COO) 휴 반스
