NXP 콜드파이어
1. 개요
NXP 콜드파이어는 모토로라 68000과 어셈블리 언어 수준에서 호환되는 32비트 임베디드 마이크로프로세서 제품군이다. 68000 명령어 집합에서 BCD 연산 명령어를 삭제하고 어드레싱 모드를 축소하여 단순화되었다. 여러 세대에 걸쳐 v1, v2, v3, v4, v4e, v5, Fido 1100 등의 모델이 개발되었으며, 각 모델은 특징적인 성능과 기능을 가진다. 2006년에는 IPextreme Inc.를 통해 라이선스되었으며, v1 코어는 알테라 Cyclone-III FPGA용으로 무료 라이선스로 제공된다.
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NXP 반도체 -
프리스케일 세미컨덕터
모토로라 반도체 부문에서 분사한 프리스케일 세미컨덕터는 자동차용 반도체, 마이크로컨트롤러, 아날로그 회로 등을 생산하며 무선 통신 및 컴퓨터 네트워크용 집적 회로를 공급했으나 NXP 반도체에 합병되었다. -
NXP 반도체 -
I²S
I²S는 1986년 필립스에서 소개된 디지털 오디오 장치 간 직렬 통신 프로토콜로, 시리얼 클럭, 워드 선택, 시리얼 데이터의 세 가지 신호 라인을 사용하여 동기화된 오디오 데이터 전송을 지원하며, 음성 장치 입출력 및 디지털 오디오 인터페이스 출력에 활용된다. -
68k 마이크로프로세서 -
모토로라 68000 시리즈
모토로라 68000 시리즈는 1979년 출시된 16/32비트 마이크로프로세서 제품군으로, 데스크톱 컴퓨터, 워크스테이션, 게임 콘솔 등 다양한 시스템에 사용되었으며, 직교적인 명령어 집합, 다양한 주소 지정 방식, 슈퍼바이저 모드 등의 특징을 갖추고 성능과 기능이 개선되었다. -
68k 마이크로프로세서 -
모토로라 68000
모토로라 68000은 1979년에 출시된 16/32비트 마이크로프로세서로, 32비트 레지스터와 명령어 세트를 갖춘 고성능 설계 덕분에 다양한 시스템에 널리 사용되었으며, 이후 임베디드 시스템 분야에서도 중요한 역할을 했다. -
모토로라 -
모토로라 모토글램
모토로라 모토글램은 모토로라에서 출시한 스마트폰으로, 안드로이드 2.2 프로요 업데이트를 지원하며 대한민국 등 여러 국가에서 출시되었다. -
모토로라 -
모토로라 드로이드 미니
2013년 8월에 출시된 모토로라 드로이드 미니는 4.3인치 AMOLED 디스플레이, 1.7GHz 듀얼 코어 프로세서, 2GB RAM, 퀄컴 스냅드래곤 S4 Pro 칩셋을 탑재한 안드로이드 스마트폰으로, 버라이즌 통신사를 통해 미국에서 독점 출시되었으며 모토로라의 다양한 소프트웨어 기능을 제공한다.
2. 명령어 집합
콜드파이어(ColdFire)의 명령어 집합은 68000과 어셈블리 소스 수준에서는 호환성을 가진다. 하지만 객체 코드 수준에서는 완전한 호환성을 보장하지 않기 때문에, 제조업체(프리스케일)에서 제공하는 번역 소프트웨어를 사용해야 한다. 기존 68000 시리즈와 비교하여 명령어 집합에 몇 가지 차이점이 존재한다.
2.1. 68000 명령어 집합과의 차이점
콜드파이어(ColdFire)의 명령어 집합은 68000과 어셈블리 언어 소스 수준에서는 호환성을 가진다(제조업체에서 제공하는 번역 소프트웨어를 사용하는 경우). 그러나 객체 코드 수준에서는 완전한 호환성을 보장하지 않는다. 기존 68000 시리즈 하드웨어와 비교했을 때, 콜드파이어 명령어 집합은 몇 가지 주요한 차이점을 보인다.
우선, 2진화 10진법(BCD) 팩 데이터 형식 지원이 중단되었고, 사용 빈도가 낮은 여러 명령어가 제거되었다. 또한, 남아있는 대부분의 명령어는 지원하는 어드레싱 모드의 수가 줄어들었다. 이는 명령어 디코더를 단순화하고 저렴하게 구현하기 위한 설계로 보인다.
부동 소수점 연산 방식에도 차이가 있다. 콜드파이어는 64비트 부동 소수점 표현을 사용하는 반면, 68881 및 68882 보조 프로세서는 80비트를 사용했다.
마지막으로, 명령어 길이가 16비트, 32비트, 48비트의 세 가지로 고정되어, 다양한 길이를 가졌던 68000 시리즈에 비해 단순화되었다.
3. 모델
프리스케일(현 NXP 반도체)에서 개발한 콜드파이어 마이크로프로세서 아키텍처는 여러 세대에 걸쳐 발전해왔다. 초기 v1부터 시작하여 v2, v3, v4, v4e, v5에 이르기까지 다양한 버전이 출시되었으며, 각 버전은 성능과 기능 면에서 차이를 보인다.
2006년 11월, 프리스케일은 IP 코어 라이선싱 파트너인 IPextreme Inc.를 통해 콜드파이어 마이크로프로세서 코어를 라이선스 형태로 제공하기 시작했다. 특히 콜드파이어 v1 코어는 알테라(현 인텔)의 Cyclone-III FPGA용으로 로열티 없이 무료 라이선스로 제공되기도 했다.
이후 콜드파이어 기술은 다른 제품군으로 확장되었다. 2007년 9월에는 콜드파이어 CPU 코어를 탑재한 32비트 Flexis 마이크로컨트롤러 제품군이 출시되었고, 2010년 6월에는 90 nm 공정 기술을 적용한 콜드파이어 V1 코어 기반의 ColdFire+ 라인이 발표되었다.
한편, 2010년 프리스케일이 ARM 기반의 Kinetis 제품군을 출시하면서, 기존 콜드파이어 제품군의 향후 개발 방향에 대해 업계의 관심이 모아지기도 했다.
3.1. 버전별 특징
프리스케일에서 출시한 콜드파이어는 여러 버전으로 제공된다. 각 버전의 주요 특징은 다음과 같다.
이 외에도 다음과 같은 관련 제품들이 있다.
* Fido 1100: 2007년에 출시된 마이크로컨트롤러. 68k/CPU32 명령어 세트를 사용하나 독자적인 아키텍처를 가짐. 산업용 이더넷 등 예측 가능한 임베디드 시스템 대상.
* ColdFire+: 2010년에 발표된 라인업. 콜드파이어 V1 코어 기반, 90 nm TFS 기술 적용.
4. 응용 분야
콜드파이어 프로세서는 다양한 임베디드 시스템에 적용되었다. 주요 활용 분야는 네트워크 장비, 싱글 보드 컴퓨터, 산업 제어 시스템 등이다.
4.1. 주요 응용 사례
1999년 2월, μClinux 프로젝트를 통해 리눅스 커널이 콜드파이어 프로세서(MCF5206, MCF5307)에 성공적으로 이식되었다. 이후 2006년에는 데비안 프로젝트에서 기존 m68k 포트를 콜드파이어와 호환되도록 만드는 방안을 검토하기도 했다. 이는 당시 콜드파이어 모델 중 일부가 최대 300 MHz까지 클럭 속도를 높일 수 있어, 공식적으로 75 MHz(오버클럭 시 110 MHz)에 도달하는 68060 프로세서보다 훨씬 빠른 성능을 제공했기 때문이다.
콜드파이어 프로세서는 다양한 분야에서 활용되었다. 대표적으로 스탤리온 테크놀로지스(Stallion Technologies)의 ePipe나 시큐어 컴퓨팅(Secure Computing)의 SnapGear와 같은 보안 어플라이언스를 포함한 네트워크 장비에 탑재되었다. 또한 아크투루스 네트웍스(Arcturus Networks)의 System on Module 제품과 같이 콜드파이어를 기반으로 한 리눅스 기반 싱글 보드 컴퓨터(SBC)도 개발되었다. 이러한 SBC 중 일부는 이더넷과 CompactFlash 인터페이스를 갖추고 있으면서도 크기가 23×55 mm, 45×45 mm에 불과하거나 심지어 CompactFlash 카드 자체 크기(37×43 mm)로 제작되어 공간 제약이 큰 임베디드 시스템에 적용하기 용이했다.
특수 환경에서의 활용 사례도 있다. 콜드파이어 기반 제품은 전자 코(en: electronic nose) 프로젝트의 일환으로 국제 우주 정거장(ISS)에 설치되어 운용되기도 했다. 이 외에도 산업용 이더넷과 같이 예측 가능한 성능이 중요한 임베디드 제어 시스템 분야에서도 활용되었다.