ARM Cortex 시리즈로 이해하는 임베디드 개발 직무

CPU 아키텍처 종류

• x86
  - CISC (Complex Instruction Set Computer)
  - 명령어 복잡, 종류 많음
  - 성능이 강함
  - PC, 서버에서 주로 사용
  - ex) Intel Core i7, AMD Ryzen

• ARM
  - RISC (Reduced Instruction Set Computer)
  - 명령어 단순
  - 전력 효율 좋음
  - 모바일 / 임베디드
  - ex) Apple M1, Qualcomm Snapdragon, STM32

• RISC-V
  - 최근 많이 뜨는 아키텍쳐
  - 오픈소스 ISA
  - 자유롭게 CPU 설계가능
  - 임베디드, 일부 서버 연구
  - ex) SiFive CPU, ESP32-C3

  한 줄 요약 👉 PC → x86, 임베디드 / MCU → ARM

ARM 아키텍처와 Cortex 시리즈

ARM 프로세서는 용도에 따라 여러 코어 시리즈로 나뉘며, 대표적으로 Cortex 시리즈가 사용된다.

• Cortex-M
• Cortex-A
• Cortex-R

이 세 가지 Cortex 시리즈는 용도와 설계 목적이 다르다.
각 코어는 처리 성능, 메모리 구조, 운영체제 지원 여부 등이 다르기 때문에 사용되는 시스템과 개발 방식이 달라지게 된다.

Cortex 시리즈별 특징

Cortex-M (Microcontroller)

• 용도: 임베디드/MCU
• 특징:
  - 저전력
  - 실시간 제어
  - RTOS 사용
  - 작은 메모리 환경
• 칩:
  - STM32
  - NXP LPC
  - Nordic nRF
• 사용:
  - IoT 센서
  - 드론 컨트롤러
  - 자동차 ECU 일부
  - 가전제품 제어

Cortex-A (Application Processor)

• 용도: 운영체제 실행 (Linux / Android)
• 특징:
  - MMU 있음
  - 고성능
  - 멀티티코어
  - 대용량 메모리
  - 운영체제 실행 가능
• 예시
  - Qualcomm Snapdragon
  - Apple M1
  - Raspberry Pi 4
• 사용:
  - 스마트폰
  - 태블릿
  - 싱글보드 컴퓨터

Cortex-R (Real-time)

• 용도: 초고속 실시간 시스템
• 특징:
  - deterministic latency (지연 일정)
  - ECC memory
  - safety 시스템
  - lockstep 지원 (안전 시스템)
• 예시
  - TI Hercules (TMS570)
  - NXP S32R 시리즈
  - Infineon AURIX 일부 코어
• 사용
  - 자동차 ABS
  - 에어백
  - ADAS 일부
  - 산업용 모터 제어

ARM 설계와 임베디드 개발 직무

이러한 아키텍처의 설계 목적과 시스템 환경의 차이가 개발 방식의 차이로 이어지며,
같은 임베디드 개발이라 하더라도 실제 산업에서는 직무가 세분화된다.

Cortex-M: 저전력 마이크로컨트롤러 환경을 위해 설계되어 작은 메모리 환경에서 동작하며, 하드웨어를 직접 제어하는 펌웨어 개발이 중심이 된다.

Cortex-A: 운영체제(Linux, Android)를 실행하기 위한 고성능 프로세서로 설계되어 파일 시스템, 네트워크, 멀티프로세스 환경을 다루는 시스템 소프트웨어 개발이 중심이 된다.

Cortex-R: 자동차나 산업 장비와 같이 실시간성과 안정성이 매우 중요한 환경을 위해 설계되어, 일정한 지연시간과 안전성을 보장하는 제어 시스템 개발에 사용된다.

"임베디드 개발자" 라는 키워드로 검색을 해보면

• 임베디드 펌웨어
• 임베디드 Linux
• 실시간 제어 소프트웨어

와 같이 여러 직무를 확인할 수 있는데 이러한 직무의 차이는 ARM 코어의 설계 목적과 시스템 환경의 차이에서 비롯된다는 점을 이해할 필요가 있다.

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한 표 요약.

Cortex	개발
Cortex-M	펌웨어
Cortex-A	임베디드 Linux
Cortex-R	실시간 제어