컴퓨터 기술로드맵

2002. 6

산업자원부

한국산업기술재단

동 컴퓨터 분야 산업기술 로드맵 보고서 작성 작업에는 다음의 전문가들이 참석하

였습니다.

위원 명단

전호인 경원대학교 교수/위원장

박영만 LG전자 DM연구소 연구위원/소위원장

홍성수 서울대학교 부교수/소위원장

김덕수 ㈜뉴어텍 실장

강성호 연세대학교 부교수

김영일 ㈜QoSBA 시스템 대표이사

김윤수 삼성전자 상무

김현철 한국산업기술재단 선임연구원

박창원 전자부품연구원 센터장

서호선 특허청심사 4국 정보심사 담당관실 심사관

심학봉 산업자원부 디지털전자산업과 서기관

이봉규 한성대학교 부교수

이승룡 경희대학교 부교수

한성룡 한국산업기술평가원 성과관리실 실장

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목 차

제 1장 서론 1 ········································································

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1.1 로드맵 작성의 대상 1

1.2 로드맵 작성의 목표 1

1.3 로드맵 작성의 프로세스(방법론) 2

1.4 기술 로드맵 작성의 원칙 2

제 2장 비전 4

2.1 서론 4

2.2 컴퓨터의 정의 5

2.3 컴퓨터의 전망 6

2.3.1 Multimedia Server급 Computer System 6

2.3.1.1 Parallel 구조의 EPIC CPU 6

2.3.1.2 Virtual Network Storage 7

2.3.2 Home PC급 Computer System 7

2.3.2.1 Human Interface의 다양 7

2.3.2.2 Next Internet ( X Internet ) 7

2.3.3 Personal Computer System 7

2.3.3.1 PC급 성능의 Mobile CPU 성장 8

2.3.3.2 Dual MPU 사용 Platform 8

2.3.3.3 다양한 Type의 통신모듈 8

2.4 마크로 로드맵 이미지 시나리오 9

2.4.1 2001 – 2005년: Wireless Computing 시대 9 2.4.2 2006 – 2010년: Tab Computing 시대 11 2.4.3 2011 – 2015년: Ubiquitous Computing 시대 12

2.5 컴퓨터를 이용한 서비스의 다양한 모습 12

2.5.1 자동화된 음악과 함께 기상 (모닝콜 음악) 12

2.5.2 홈 닥터 13

2.5.3 의료 서비스 13

2.5.4 자동차 서비스 13

제 3장 국내외 시장 및 기술 동향과 방향성 14

3.1 서론 14

3.2 Computer용 CPU 14

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3.2.1 CPU 개요 16 ·························································

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3.2.2 차세대 마이크로프로세서의 동향 17

3.2.3 중대형 프로세서 기술 및 시장 동향 17

3.2.4 PC용 마이크로프로세서 기술 및 시장 동향 19

3.2.5 개인용 마이크로프로세서 기술 및 시장 동향 21

3.3 Computer용 Memory 26

3.3.1 메모리 개요 26

3.3.2 DRAM (Dynamic Random Access Memory) 26

3.3.2.1 대용량화 27

3.3.2.2 고속화 28

3.3.2.3 주요 업체동향 29

3.3.3 SRAM 30

3.3.3.1 기술 개발 동향 33

3.3.3.2 저전력 기술 저전력 기술 34

3.3.3.3 고속화 기술 34

3.3.4 Flash Memory 36

3.3.4.1 저가격화 38

3.3.4.2 고 신뢰성화 38

3.3.4.3 고속화 39

3.3.4.4 저 전압화 39

3.3.4.5 다기능화 39

3.3.4.6 주요 업체동향 39

3.3.5 차세대 Memory 40

3.3.5.1 MRAM 40

3.3.5.2 FeRAM 42

3.4 컴퓨터용 I/O 버스 기술 및 시장 동향 43

3.4.1 I/O 버스 기술의 개요 43

3.4.2 ISA(Industry Standard Architecture) 버스 방식 44

3.4.3 MCA(Micro Channel Architecture) 버스 방식 45

3.4.4 EISA(Extended ISA) 버스 방식 46

3.4.5 LOCAL 버스 방식 46

3.4.6 VESA (Video Equipment Standard Association) LOCAL 버스

47

3.4.7 PCI(Peripheral Computer Interconnect) 버스 방식 48

3.4.8 차세대 버스 구조 49

3.4.9 PCI-X 버스 51

3.4.10 인피니밴드(InfiniBand) 버스 52

3.4.11 하이퍼트랜스포트(HyperTransport) 버스 53

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3.4.12 래피드아이오(RapidIO) 버스 54 ···································

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3.4.13 3GIO(Third Generation I/O) 버스 54

3.5 Computer용 System Software: OS와 RTOS 55

3.5.1 기업용 컴퓨터 OS 55

3.5.1.1 MS의 Windows 서버 및 닷넷 서버 55

3.5.1.2 Unix 계열 56

3.5.1.3 리눅스 56

3.5.2 가정용 컴퓨터 OS 58

3.5.3 개인용 컴퓨터를 위한 RTOS 59

3.5.3.1 기존 내장형 운영체제 업계 59

3.5.3.2 내장형 리눅스 업체 59

3.5.3.3 휴대 장비용 운영체제 업체 61

3.5.4 MicroSoft의 OS 및 RTOS 63

3.6 Computer용 System Software: 미들웨어 64

3.6.1. 서론 64

3.6.2. 고정 분산 시스템 미들웨어 기술동향 66

3.6.2.1 객체지향 미들웨어 66

3.6.2.2 Message-oriented 미들웨어 67

3.6.2.3 Transaction-oriented 미들웨어 67

3.6.3. 이동 내장형 미들웨어 기술 동향 68

3.6.3.1. Reflective Object-Oriented 미들웨어 68

3.6.3.2. TupleSpace-based 미들웨어 70

3.6.3.3. Context-Aware 미들웨어 70

3.6.3.4. 다른 종류의 미들웨어 솔루션 71

3.6.4. 자바 가상머신 기술동향 72

3.6.4.1. 자바 내장형 실시간 시스템 72

3.6.4.2. 실시간 자바 전문가 그룹(Real-Time Java Expert Group:

RTJEG) 74

3.6.4.3. Sun 사의 J2ME 플랫폼 및 KVM 75

3.6.4.4. Java 가상머신 성능 77

3.6.5. 국내외 자바 미들웨어 시장동향 78

3.6.5.1 국내 78

3.6.5.2 국외 81

3.7 Computer 네트워크 기술 84

3.7.1. 서론 84

3.7.2. 인터넷 84

3.7.2.1 인터넷 기술 개요 84

3.7.2.2 고속 인터넷 접속 기술 동향 86

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3.7.2.3 고속 인터넷 접속 시장 동향 86 ····························

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3.7.2.4 초고속 인터넷 기술 동향 88

3.7.2.5 해외 차세대 인터넷 기술개발 현황 89

3.7.2.6 국내 차세대 인터넷 기술개발 현황 91

3.7.3. 광 인터넷 기술 92

3.7.3.1 광 패킷 라우터 기술 92

3.7.3.2 국내외 광 패킷 라우터 연구 동향 93

3.7.3.3 광인터넷 표준화 동향 95

3.7.3.4 광 가입자 망 기술 97

3.7.4. 차세대 인터넷 핵심 기술 : QoS 보장 기술 103

제 4장 컴퓨터 기술 로드맵 108

4.1 CPU 기술 108

4.1.1 CPU 기술의 정의 108

4.1.2 CPU 기술 발전의 시나리오 108

4.1.3 CPU 기술 로드맵 109

4.1.4 CPU 기술 로드맵 해설 및 기술 개발 목표 109

4.2 Memory 기술 112

4.2.1. Memory의 정의 112

4.2.2. Memory 기술 발전의 시나리오 112

4.2.3 Memory 기술의 로드맵 112

4.2.4 로드맵 해설 및 기술 개발 목표 114

4.2.4.1 Memory의 성능 향상 114

4.2.4.1 Flash Memory의 성장 114

4.2.4.3 Process 기술의 발전 115

4.2.4.4 Package 및 Module 기술 115

4.3 I/O 버스 기술 로드맵 116

4.3.1 I/O 버스의 정의 116

4.3.2 I/O 버스 기술 개발 시나리오 116

4.3.3 I/O 버스 기술의 로드맵 117

4.3.4 로드맵 해설 및 기술 개발 목표 120

4.3.4.1 PCI-X 버스 121

4.3.4.2 인피니밴드(InfiniBand) 버스 121

4.3.4.3 하이퍼트랜스포트(HyperTransport) 버스 121

4.3.4.4 3GIO(Third Generation I/O) 122

4.3.4.5 래피드아이오(RapidIO) 버스 123

4.4 OS와 RTOS 기술 로드맵 123

4.4.1 OS와 RTOS 기술 정의 123

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4.4.2 OS와 RTOS 기술 발전 시나리오 124 ·······························

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4.4.3 OS/RTOS 기술 로드맵 124

4.4.4 로드맵 해설 및 기술 개발 목표 126

4.4.4.1 공통사항 126

4.4.4.2 기업용 컴퓨터 126

4.4.4.3 가정용 컴퓨터 127

4.4.4.4 개인용 컴퓨터 127

4.5 Middleware 기술 로드맵 128

4.5.1 Middleware 기술 정의 128

4.5.2 Middleware 기술 발전 시나리오 128

4.5.3 Middleware 기술 로드맵 129

4.5.4 로드맵 해설 및 기술 개발 목표 129

4.5.4.1 공통사항 129

4.5.4.2 기업용 컴퓨터 132

4.5.4.3 가정용 컴퓨터 132

4.5.4.4 개인용 컴퓨터 133

4.6 Computer 네트워크 기술 로드맵 134

4.6.1 Computer 네트워크 기술 정의 134

4.6.2 Computer 네트워크 기술 발전 시나리오 134

4.6.3 Computer 네트워크 기술 로드맵 135

4.6.4 로드맵 해설 및 기술 개발 목표 138

제 5장 컴퓨터 기술 포트폴리오 140

5.1 정의 140

5.2 CPU 기술 포트폴리오 141

5.3 Memory 기술 포트폴리오 143

5.4 I/O 버스 기술 포트폴리오 146

5.5 OS/RTOS 기술 포트폴리오 148

5.6 미들웨어 기술 포트폴리오 151

5.7 Computer 네트워크 기술 포트폴리오 154

제 6장 맺음말 156

참고문헌 160

vii

그림 목차

Computer 기술의 발전 방향을 나타낸 마크로 맵 10 ···········

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인텔 마이크로프로세서의 발전 16

SoC 시장 23

향후 개인용 마이크로프로세서 개발 수준 25

DRAM 시장동향과 Process 기술대책 27

SRAM의 응용분야별 요구 특성 32

SRAM 개발의 요구사양과 대응 기술 33

전송대역폭의 변천 44

차세대 I/O 기술 51

I/O 기술의 성능 진화 52

내장형 시스템을 위한 자바 2 플랫폼 77

전세계 미들웨어시장 현황 및 전망(자료출처: IDC, 2001) 81

현재 인터넷 망의 구조 86

차세대 인터넷 망 구조 88

광 패킷 라우터를 이용한 망 구조 93

PON 접속 서비스 98

CPU 기술 로드맵 110

Memory 기술 로드맵 113

I/O 버스 기술 로드맵 118

OS/RTOS 기술 로드맵 125

미들웨어 기술 로드맵 130

차세대 인터넷 핵심 기술 로드맵 136

인터넷 서비스 연결 접속 기술 137

CPU 기술 포트폴리오 142

Memory 기술 포트폴리오 144

I/O 버스 기술 포트폴리오 147

OS/RTOS 기술 포트폴리오 149

미들웨어 기술 포트폴리오 152

Computer 네트워크 기술 포트폴리오 155

viii

표 목차

한국의 컴퓨터 제조 업체의 시장 점유율 15 ························

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마이크로프로세서와 DRAM의 고속화 성능 비교 29

주요 DRAM 업체 대용량화 및 고속화 현황 30

SRAM과 DRAM의 특성 비교 31

주요 SRAM 업체동향 35

NAND와 NOR Flash Memory 비교 37

각 사별 Flash Memory Cell 기술 41

미국업체의 MRAM 개발동향 42

컴퓨터 시스템 버스 대역폭 발전 추이 50

각 버스 방식의 전송속도 비교 55

외국 리눅스 시스템 업체의 국내 진출현황 57

상용 내장형 리눅스 배포판 60

개방형 내장형 리눅스 60

국내 내장형 리눅스 개발업체 62

미들웨어 시스템의 특징 69

개발되고 있는 이동 내장형 미들웨어 종류 72

자바 기술의 특성 78

상용화된 국내의 VM 기술별 특성 80

주요 고속 인터넷 접속 기술의 비교 86

QoS 보장 기능 보유 장비 비교표

ix

제 1장 서 론

1.1 로드맵 작성의 대상

본 기술 로드맵은 현재 사용되고 있는 컴퓨터 기술을 대상으로 하고

있으며 기존의 방식에 의한 대형, 중형, 소형 컴퓨터의 분류방식은 기술의

발전으로 인하여 이와 같은 분류는 정확한 기술 로드맵 작성을 위해서는

올바른 방식이 아니다.

따라서 본 로드맵에서는 컴퓨터 기술을 대형, 기업용, 가정용, 개인용

으로 분류하고 이 중에서 그 동안의 노력을 비추어 보았을 때 향후 10년

동안 한국이 경쟁력을 갖출 수 있는 분야를 선택하여 이에 대한 기술을

정리하고 미래의 기술 개발 방향에 대해 비전을 제시하였다.

Driven-by-Needs 개념에 근거하여 보면 컴퓨터 기술의 세계적인 시

장은 대형 보다는 소형 컴퓨터 시장이 더 크며, 한국의 기술 개발 경험이

소형에 치우쳐 있는 것으로 보이므로 대형 컴퓨터 기술은 제외시키고 기

업용 컴퓨터, 가정용 컴퓨터, 개인용 컴퓨터 기술에 대한 시장 발전의 방

향성을 제시할 수 있는 로드맵을 작성한다.

1.2 로드맵 작성의 목표

컴퓨터 산업은 현재까지의 전체 산업을 이끌어왔다고 해도 과언이 아

니며 앞으로도 산업 발전에 많은 기여를 할 것으로 보인다. 특히 가정 내

의 모든 가전 기기가 디지털화되면 컴퓨터와 가전 기기의 융합화 과정이

일어나게 되고 모든 기기는 하나 혹은 두개의 네트워크로 연결되어 서로

를 제어하거나 모니터링할 수 있게 된다.

이러한 홈 네트워킹에의 수요는 모든 가전 기기 내에 내장형 프로세

서가 필수적으로 이식될 것이며 이로 인하여 컴퓨터가 이끌어 가던 산업

이 가전 기기의 폭발적인 성장과 이를 위한 컴퓨터 기술 수요의 폭발로

인하여 다른 형태의 산업 성장으로 이어질 것이 예상된다.

이와 같은 새로운 시장의 선점을 위해 세계 각국의 기업들은 피나는

노력을 기울이고 있고 연구소와 학계는 기본 기술을 제공할 수 있는 기초

기술 연구에 온 힘을 쏟고 있다.

1

본 컴퓨터 분야 산업 기술 로드맵 사업에서는 컴퓨터 분야의 주요 핵

심 기술 중에서 미래의 한국 기술 및 산업에 시너지 효과를 줄 수 있는

기술 및 응용 분야를 발굴하고, 이 기술들이 어떻게 상호 연동되어 새로

운 시장을 창출할 수 있는 지에 대한 단계적인 전략 방안에 대해 제시하

였다.

1.3 로드맵 작성의 프로세스(방법론):

컴퓨터를 구성하는 기술은 어떻게 분류하든 크게 하드웨어와 소프트

웨어로 구성된다. 이 안에 컴퓨터에 관련된 대부분의 기술들이 정의될 수

있다. 예를 들면 컴퓨터의 하드웨어는 CPU, Storage, 모듈 간 Interface,

통신 분야 등을 구현하여야 할 것이며 이 하드웨어에서 수행될 소프트웨

어는 OS, Compiler, Middleware, DBMS, 그리고 가장 많은 영역을 차지할

Application 프로그램 등이 이에 속할 것이다.

그러나 컴퓨터 기술에 관련된 모든 소프트웨어를 고려하여 로드맵을

작성하면 너무 많은 분야를 서술해야 하므로 Application 소프트웨어는

제외시키고 시스템 소프트웨어에 국한하여 정리하기로 결정하였다.

따라서 본 로드맵 사업에서는 각각의 세 개의 분류(기업용 컴퓨터와

가정용 컴퓨터, 그리고 개인용 컴퓨터)에 따르는 컴퓨터를 다시 하드웨어

와 시스템 소프트웨어 관점에서 필요로 하는 기술 분야를 정리하였다.

1.4 기술 로드맵 작성의 원칙

본 컴퓨터 분야 산업 기술 로드맵 사업에서는 Unconventional

Technology, 예를 들면 Biocomputer나 Optical Computer, Molecular

Computer 등과 같은 기술에 대해서는 포함하지 않기로 결정하였다.

이러한 원칙을 기준으로 하였을 때 가장 가까운 기술을 생각하면

Wearable Computer를 구성할 수 있는 WPAN 기술 등과 같은

Conventional Technology를 사용하는 분야에 대한 시나리오를 준비하는

것이 바람직할 것으로 보이나 WPAN 기술은 이미 2000년에 시작한 무선

통신 분야 산업 기술 로드맵 사업에서 언급되었으므로 본 사업에서는 이

분야에 대한 시나리오는 제외시켰다.

2

Computer Architecture 중에서 User Interface인 3D I/O, 시각 기반

입출력 시스템, 접속 환경 구현 기술 등은 System S/W가 아니므로 본

Computer 분과에서는 제외하기로 결정하였으며, Multimedia 분과에서 처

리해주기를 기대하고 본 사업에서는 제외시켰다.

Application 분야는 다른 분야에서도 처리 가능하고 너무 다양하므로

IT전체를 다 Cover해야 할 가능성도 있다. 따라서 컴퓨터 분야 산업 기술

로드맵의 핵심이 흐려지지 않게 하기 위하여 모든 Application 분야는 본

로드맵 사업에서 제외시켰다. 따라서, 가상 현실 시스템, ITS,

Manufacturing(생산자동화) 등의 분야도 컴퓨터 분야에서 처리하기에는

매우 좋은 주제들이지만 Application에 속하므로 제외시키기로 결정하였

다.

본 Computer 분과에서는 Peripheral Device(Scanner, Printer, KB)에

대한 로드맵은 고려하지 않는다. 다만 이 주변 기기들을 지원할 수 있는

Interface 기술은 정리하기로 하였다. 본 전문 위원회가 정한 로드맵의 방

향은 현재의 기술을 바탕으로 하여 10년 후에는 어떤 가능한 기술이 어떤

새로운 킬러 애플리케이션을 제공할 수 있는 지를 찾는 것이 중요한 것으

로 판단된다.

따라서 한국의 컴퓨터 산업이 가지고 있는 강점과 약점, 잘하는 분야,

못하지만 꼭 해야만 하는 분야를 파악하는 것이 본 위원회의 임무이며,

선진국의 기술을 파악하면서 우리의 기술력으로 보다 나은 기술을 개발할

수 있는 기반을 마련하도록 로드맵을 작성하기로 결정하였다.

이러한 이유로 본 위원회에서는 컴퓨터를 기업용, 가정용, 개인용으로

분류하고 이러한 분류 속에서 컴퓨터를 구성하는 하드웨어의 핵심 기술인

CPU와 Memory, 그리고 I/O 버스 기술과 응용 소프트웨어를 제외한 시스

템 소프트웨어 기술인 OS (Operating System) 및 RTOS (Real-Time OS),

그리고 Middleware 기술과 컴퓨터 네트워크 기술에 대한 산업 동향과 발

전 방향에 대해 서술하고 관련 기술 로드맵을 작성하였다.

3

제 2장 비전

2.1 서론

1946년 전자식 컴퓨터인 ENIAC이 세상에 처음 출현한 이래 지난 55년간 컴퓨

터 기술은 상상을 초월할 정도로 급속한 진화를 거듭하여 왔으며, 트랜지스터와

집적회로(Integrated Circuit: IC)의 발명으로 의하여, 컴퓨터의 소형화와

고성능화가 급속히 진전됨에 따라, 1970년대에 개인용 컴퓨터가 애플사에

서 처음 등장한 이래로, PC는 진화를 거듭하여 오늘날에는 생활 필수품의

위치를 차지하기에 이르렀고 인터넷 보급과 멀티미디어 프로그램 등이 보

급됨에 따라, 우리 사회의 곳곳에서 사용되고 있다. 소형화와 더불어 컴퓨

터 성능의 향상 또한 괄목한 만한 발전을 이루어, 컴퓨터와 통신의 결합

으로 고성능 컴퓨터의 활용이 점차적으로 광역화되고 있는 추세이다.

1981년 IBM사가 Intel의 4.77 MHz의 8088 Microprocessor를 이용하

여, IBM PC를 개발한 이래로, 1984년에는 애플사의 Macintosh가 등장하

였으며, 현재의 개인용 컴퓨터의 기본 모델이 되는, 32bit의 80286을 이

용한 PC-AT가 등장하였다.

개인용 컴퓨터는 이 후 급속히 발전하여, 2.2 GHz의 32 bit Pentium 4

processor인 Tualatin을 이용한 개인용 컴퓨터가 등장하였다. 이러한 개인

용 컴퓨터의 발전은 또한 기업용 컴퓨터의 발전에 많은 영향을 주어,

1980년대에는 Digital사의 PDP 또는 VAX 시스템을 사용하였으며, 1990년

대에는 Sun Microsystems사의 Sun SPARC 웍스테이션 등을 사용하였으

나, 현재에는 인텔의 Pentium 4 시스템을 기업용 서버로 그대로 이용하거

나, 2개 또는 4개의 Pentium 4 프로세서를 이용한 병렬 처리에 의한 시스

템을 ,사용하고 있으며, 최근 인텔에서 HP와 함께 개발한 IA-64

(Itanium)을 이용한 고성능 서버 시스템을 HP, NEC, Hitachi 등과 같은 주

요한 대형 컴퓨터회사에서 개발하고 있다. 그 외에 Sun의 SPARC 4, IBM

의 차세대형의 Power PC 등이 고성능 서버 프로세서로 등장할 예정이다.

1989년 미국 DoD의 요청에 의하여 개발되어, 연구용으로 사용해오

던 Internet이 상용 서비스가 개시됨에 따라, 조금씩 그 사용범위가 넓혀

졌으나, 1993년 미국 일리노이 대학에서 Mosaic Web Browser가 개발되

고, 넷스케이프사에서 현재 GUI 스타일의 Web Browser인 Navigator를

발표함에 따라 이용자가 급속히 늘어나게 되었다.

1994년 Sun Microsystems에서 어느 플랫폼에서나 쉽게 사용할 수

있는 Java 언어를 개발함에 따라, 인터넷 상에서 멀티미디어 등의 Plug-

4

In program을 보다 손쉽게 만들 수 있게 되어 사용의 편리성과 다양한 서

비스 풍부한 정보 등을 제공함에 따라, 이제 인터넷 기술은 대부분의 사

람들이 책이나 신문 등과 같이 일반화되어 사용되는 보편 기술이 되었다.

고집적, 고성능, 저전력의 반도체 기술의 발달과, 다양한 정보를 쉽게

이용할 수 있는 인터넷의 보급, 그리고 많은 용량의 데이터를 짧은 시간

에 이용할 수 있게 하는 고속 네트웍 기술의 개발과 인프라의 보급 등으

로 인하여, 언제, 어디서나, 누구나 쉽게 인터넷 정보를 쉽게 이용할 수

있는 개인용 모바일 컴퓨팅 환경이 요구됨에 따라, 지난 90년대에 ARM사

에서 개발한 RISC system인 ARM processor, MIPS사에서 개발하여 NEC

등이 현재 개발하는 MIPS processor, Hitachi에서 개발한 SH processor

등이 저전력의 고성능 프로세싱 능력을 갖춰, 이를 기반으로 한 SOC

(System On Chip) processor가 개발되고 있으며, 현재 이에 대한 시스템

의 연구가 한창이다.

이러한 모바일용 프로세서는 현재 PDA용으로 널리 보급된 Palm사의

PDA에 사용되는 Motorola사의 Dragon ball processor를 대체하여, 점차

적으로 보급이 늘어나는 Microsoft사의 Windows CE를 운영체제로 사용

하는 멀티미디어 형 PDA의 프로세서로 등장하고 있다.

2.2 컴퓨터의 정의

컴퓨터에 대한 분류는 과거 크기 중심으로 나뉘어졌다. 나열해 보면

대형컴퓨터, 중형컴퓨터, 미니컴퓨터, 개인용 컴퓨터로 분류할 수 있는데

이 분류기준은 눈으로도 쉽게 구분이 되었고 성능면이나 저장능력에 있어

서도 구분이 명확했다.그러나 이러한 분류 기준은 컴퓨터 시스템을 이해

하고 연구하는데 어려운 점이 많이 있다. 그 원인을 몇 가지로 나눠보면

다음과 같다.

첫째로 개인용 컴퓨터의 급속한 발전으로 과거 미니컴퓨터 성능의

Computing Power는 일반 컴퓨터로도 능가하는 수준이 되었다. 최근의

Pentium IV Processor는 서버용으로 분류되었던 Workstation과 개인용 컴

퓨터에 모두 적용이 되는 수준이고 이 CPU를 Parallel Architecture로 구

성한 대형컴퓨터도 HP 등에서 제품화하고 있다.

두 번째로는 Pervasive Computing이란 말로 대변되는 컴퓨터 기술의

보편화이다. HPC, PDA 등 새로운 컴퓨터군의 등장은 과거 컴퓨터가 사용

되던 영역의 확장을 가져오고 Digital TV나 Game Console, STB 같은 영

역도 컴퓨터 기술이 적용되는 Digital 시대가 되었다. 다양한 형태의 컴퓨

5

터 출현은 컴퓨터에 대한 인식을 바꾸고 생활을 변화시키고 있다.

세 번째로는 Network의 발전을 들 수 있다. 예전 대형컴퓨터나 수퍼

컴퓨터에서 가능했던 일을 랜으로 연결된 여러 대의 Workstation이나 PC

를 통해서 처리가 가능하게 하고 있다.

끝으로 인터넷의 발전은 컴퓨터의 물리적인 위치의 한계를 뛰어넘어

전세계의 컴퓨터들에 자유롭게 접속 가능하게 하고 대상 컴퓨터의

Computing Power까지 이용할 수 있게 되었다.

이와 같이 과거와 같은 컴퓨터의 분류는 현재 적당하지 않다. 예전에

성능과 크기 중심의 분류는 개인용 컴퓨터의 발전과 컴퓨터 기술의 보편

화, Network의 진화로 구분이 모호하게 되어 컴퓨터 기술이 사용되는 시

장 중심으로의 분류 기준이 제시되어야 한다.

2.3 컴퓨터의 전망

급속히 진전되고 있는 가전 기기의 Digital화와 컴퓨팅 파워의 발전은

새로운 분류기준을 필요로 하는데 여기서 제시하는 기준은 컴퓨터 기술이

적용되는 시장과 사용형태로 나눠지는 세가지 부분이다.

기업이나 연구소를 중심으로 한 서버급 컴퓨터와 개인들이 쉽게 가정

에서 사용할 수 있고 다양한 변형이 존재하는 가정용 컴퓨터, 가지고 다

니며 업무나 개인관리, 통신을 사용할 수 있는 개인용 컴퓨터로 구분하는

것이 새로운 분류기준이 될 것이다.

2.3.1 Multimedia Server급 Computer System

서버급 컴퓨터는 Total Efficiency를 발전시키는 방향으로 진화한다.

이것을 달성하기 위해선 빠른 CPU와 풍부한 저장공간, 빠른 통신속도,

해커의 공격으로부터 방어 가능한 보안체계 중심의 발전이 필요하다.

2.3.1.1 Parallel 구조의 EPIC CPU

CPU는 다양한 명령어와 빠른 Clock 주파수를 바탕으로 과거 32bit

단위 Instruction 체계에서 64 bit으로 발전하였고 향후 128 bit 체계로 진

화하고 CISC(Complex Instruction Set Computing)에서 RISC (Reduced

Instruction Set Computing)로 발전하였고 EPIC (Explicitly Parallel

Instruction Computing)이 적용되는 Parallel Architecture 구조로 진화할

것이다.

6

2.3.1.2 Virtual Network Storage

저장공간은 서버급 컴퓨터로 Data가 집중화되고 저장공간만을 제공하

는 데이터 센터의 등장으로 보편적인 형태인 일체형에서 가상형 저장공간

형태로 변하고 있다.

HDD의 발전은 100 GByte 용량을 일반화 시키고 있고 곧 1 Tbyte 급

도 대중화될 것으로 기대된다.

여러 대의 HDD를 빠르게 연결해 주는 RAID (Rapid Access I Disk)

의 등장은 저장공간을 풍부하게 해주었다. 그러나 멀티미디어 데이터의

증가와 컴퓨터 이용자의 급속한 증가는 더욱 더 많은 저장공간을 필요로

하고 외부 환경변화로 인한 데이터의 보관이 중요한 문제로 제기되었으며,

많은 데이터에 대해 빠른 Access가 중요한 점임을 감안해 Storage간

Access를 Optical Fiber로 연결한 가상 저장공간 Network인 SAN(Storage

Access Network)을 등장 시켰고 이러한 Network 구조로 발전할 것이다.

2.3.1 Home PC급 Computer System

급속히 진전되고 있는 Digital화와 컴퓨팅 파워의 발전은 새로운 분류

기준을 필요로 하는데 여기서 제시하는 기준은 컴퓨터 기술이 적 가정용

컴퓨터는 사용을 용이하게 하는 방향으로 발전한다.

PC용 CPU는 Pentium등장 이 후 여러 차례 버전을 높여 현재

Pentium 4까지 발전하였는데 가정용 시장에서는 빠른 CPU에 대한 수요

는 상대적으로 적고 많은 저장용량과 다양한 주변기기, 인터넷 접속의 용

이함과 사용자 Interface의 다양성이 강조되는 방향으로 발전되고 있다.

2.3.2.1 Human Interface의 다양화

Microsoft는 컴퓨터 시장에서의 OS 장악력을 바탕으로 자사의 OS와

잘 어울릴 수 있는 PC의 Spec.을 규정하고 있는데 최근 주장하고 있는

Tablet PC의 경우 노트북과 PDA의 장점을 종합한다는 개념으로 구성되어

있다. 음성인식, 문자인식 등이 특징적이다.

2.3.2.2 Next Internet ( X Internet )

인터넷은 가정용 컴퓨터 시장에서 폭발적으로 성장하는 부분으로

Game Console, DTV 등 다양한 컴퓨터 제품이 인터넷에 접속되고

Network이 되지 않는 컴퓨터는 상상하기 힘든 상황이다.

2.3.3 Personal Computer System

7

개인용 컴퓨터는 이동성이 강조되는 방향으로 발전한다. 개인용 컴퓨

터 제품들은 이동통신과 밀접한 관계를 맺으며 발전을 하여 이동통신 분

야도 컴퓨터의 한 부분으로 연구되어야 한다. 따라서 이 컴퓨터 내에는

두개의 CPU가 장착된다. PC성능을 위한 Mobile CPU와 무선통신을 담당

하는 Baseband가 그것이다.

개인용컴퓨터는 가정용 컴퓨터의 확장형태이기 때문에 성능과 인터페

이스가 가정용 컴퓨터와 유사한 환경을 가지도록 발전한다. 개인용 컴퓨

터는 여러 가지 용도로 사용 가능한데 이를 위해서 다양한 확장 모듈을

사용할 수 있도록 발전하고 있다.

2.3.3.1 PC급 성능의 Mobile CPU 성장

개인용 컴퓨터는 PocketPC나 내장형 리눅스 등의 운영체제와 고성능

의 CPU를 사용하는 기기를 중심으로 진행되고 있고, 오디오 및 비디오를

처리하는 MPEG4와 스트리밍 기술 위주로 개발과 연구가 진행중이다.

MP3 콘텐츠가 인터넷 상에서 많이 보급되어, MP3와 같은 디지털 오

디오의 처리는 당연히 요구되고 있으며, 많은 프로세싱 파워가 요구되는

비디오 처리도 요구되고 있는 실정이다. 국내에서는 이와 관련하여

Motion JPEG 또는 MPEG4 처리를 위한 디바이스 개발이 활발한 실정이

다.

2.3.3.2 Dual MPU 사용 Platform

무선인터넷을 통해서 받게 되는 서비스는 문자 위주의 게임이나 단순

한 그래픽을 이용한 게임 등이 있는데, 이와 같은 단순한 게임은 ARM-7

코아를 이용한 Qualcomm사의 MSM 칩으로 처리가 가능하나, 소리나 영

상, 3D 그래픽을 이용한 게임 등을 수신하여 처리하기 위해서는 고성능의

처리 능력이 필요하므로, 오디오/비디오 기능 등을 처리하기 위한 별도의

DSP나 프로세서가 추가되어야 한다.

인텔은 ARM core를 개량하여 StrongARM, Xscale 등을 개발하고

Transmeta와 Intel 등은 기존 CPU의 성능을 조정하여 Mobile Device에

맞도록 수정하는 작업을 병행하여 진행하고 있다.

2.3.3.3 다양한 Type의 통신모듈

현재까지는 MSM 칩을 이용한 휴대폰 중심의 개발이 주였으나 포스

트 PC 시대가 도래하면 다양한 형태의 통신모듈이 요구된다. 모듈을

PCB에 내장하거나 PCMCIA 형태, Compact Flash 형태, SDIO (Secure

Digital Input and Output) 형태 등으로 제공하는 시도 등이 다양하게 일어

나고 있으며, Toshiba사를 주축으로 한 SDIO 컨소시엄에서는 SDIO를 이

8

용한 입출력 규격을 새로이 제정하는 노력을 하고 있다.

2.4 마크로 로드맵 이미지 시나리오

컴퓨터 기술의 발전 전망과 미래의 방향성을 한 눈에 파악할 수 있는

마크로 로드맵은 크게 다음과 같은 세 가지의 흐름으로 발전할 것으로 보

인다. 즉 2001년부터 2005년까지 진행될 Wireless Computing의 시대에

는 IEEE802.11b 혹은 IEEE802.11a 기술이 적용되어 무선으로 통신은 물

론 대부분의 컴퓨팅이 가능한 시대가 될 것이며 홈 네트워킹 기술이 그

핵심을 차지할 것으로 보인다.

2005년부터 2009년까지는 Tab Computing의 시대로 컴퓨팅 기기의

크기가 딱지 수준으로 작아지며 따라서 개인 당 보유할 수 있는 기기의

수가 3개 내지 5개에 이르는 시대를 말한다. 이 시기에는 100 Mbps급의

전송 속도를 지원하는 무선통신 기술이 적용될 것으로 기대되며

IEEE802.11 표준이 지향하는 WNG(Wireless LAN Next Generation) 기술

이 적용될 것으로 보인다.

끝으로 2009년부터 2012년까지는 Ubiquitous Computing 시대로 사

용자가 어디를 가든 네트워크에 연결되어 있게 되며, 이 때 사용되는 네

트워킹 기술은 적어도 400 Mbps를 지원함으로써 컴퓨팅 기기간의 멀티미

디어 데이터의 전송에는 아무런 문제가 없을 정도가 될 것으로 기대된다.

은 Computer 기술의 발전 방향을 나타낸 마크로 맵이다. 이

그림을 기반으로 컴퓨터 기술의 발전 방향에 대해 설명하면 다음과 같다.

2.4.1 2001 – 2005년: Wireless Computing 시대 2001년에 기술이 완료되어 서비스를 시작한 IEEE802.11b 기술은 곧

Wireless Computing 시대를 연 계기가 되었다. Wireless LAN인 802.11b

기술의 발달과 저렴화로 무선 컴퓨팅 기술은 주요 지하철역, 축구 경기장,

대학교, 편의점, 대형 호텔 등의 주요 공공 장소부터 보급이 시작이 되었

다.

1999년부터 급속히 보급이 시작된 ADSL, Cable Modem 등의 보급과

이미 보급된 PC와의 결합으로 Home Networking의 구성이 시작되었다.

디지털 TV의 보급이 시작됨에 따라, TV를 이용한 Data 서비스가 시작될

것으로 보인다.

9

Computer 기술의 발전 방향을 나타낸 마크로 맵

현 재 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012

C om -puter기 술

컴 퓨 터사 이 즈

Paradigm

1인 당기 기 수

무 선 서 비 스장 소

무 선 서 비 스방 식

고 속W A N 기 술

N etw ork기 반 기 술

PC Proc.속 도

M obile Proc. 속 도

M em ory기 술

I/O기 술

O S/R T O S기 술

M iddlew are기 술

W ireless C om puting

R econfigurable 컴 포 넌 트 O S 기 술 : 컴 포 넌 트 를 통 한 O S의 동 적 재 구 성

A D SL , C able M O D E M

네 트 워 크 중 심 적 O S, 보 안 O S, Q oS 지 원 기 술

Palm Size

T ab C om puting U biquitous C om puting

T ab Size N ail S ize

1 - 2 개 5 개 이 상

Station, 운 동 장 등 공 공 장 소 백 화 점 , 커 피 샾 등 의 상 업 용장 소

대 부 분 의 장 소

IE E E 802.11b (11M bps)IE E E 802.11a/g (54 M bps)

100M bps 이 상 W N Gw ith M obile IP 400 M bps 이 상

V D SL , PO N FT T H , PO N w ith R PR

H om e N etw orking W ireless Personal A rea N etw orking U ltra H igh Speed W PA N

2 - 20 G H z 20 - 200 G H z 200 G H z 이 상

400 - 800 M H z 1 G H z 이 상

0.15 - 0 .11 um , 512 M b - 2G ,1.0 - 2 .5 V , T SO P , C SP, M C M

0.07 - 0.1 um , 4G b - 16G , 0.8 - 1.8 V , B are D ie Stack

< 0.07 um , 6 G b - 32 G b,< 0 .8 V , Stacking

PC I, PC I-X , R apid IO , H yper T ransportG igabit E thernet, Infin iband

3G IO , R apid IO , H yper T ransportG igabit E thernet, Infin iband

R econfigurable 컴 포 넌 트 M iddlew are 기 술Pervasive 컴 퓨 팅 (컨 텍 스 트 인 식 , 비 동 기 통 신 , 경 량 화 ) 지 원 , 보 안 및 Q oS 기 술

3 - 5 개

200 - 400 M H z

현 재 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012

C om -puter기 술

컴 퓨 터사 이 즈

Paradigm

1인 당기 기 수

무 선 서 비 스장 소

무 선 서 비 스방 식

고 속W A N 기 술

N etw ork기 반 기 술

PC Proc.속 도

M obile Proc. 속 도

M em ory기 술

I/O기 술

O S/R T O S기 술

M iddlew are기 술

W ireless C om puting

R econfigurable 컴 포 넌 트 O S 기 술 : 컴 포 넌 트 를 통 한 O S의 동 적 재 구 성

A D SL , C able M O D E M

네 트 워 크 중 심 적 O S, 보 안 O S, Q oS 지 원 기 술

Palm Size

T ab C om puting U biquitous C om puting

T ab Size N ail S ize

1 - 2 개 5 개 이 상

Station, 운 동 장 등 공 공 장 소 백 화 점 , 커 피 샾 등 의 상 업 용장 소

대 부 분 의 장 소

IE E E 802.11b (11M bps)IE E E 802.11a/g (54 M bps)

100M bps 이 상 W N Gw ith M obile IP 400 M bps 이 상

V D SL , PO N FT T H , PO N w ith R PR

H om e N etw orking W ireless Personal A rea N etw orking U ltra H igh Speed W PA N

2 - 20 G H z 20 - 200 G H z 200 G H z 이 상

400 - 800 M H z 1 G H z 이 상

0.15 - 0 .11 um , 512 M b - 2G ,1.0 - 2 .5 V , T SO P , C SP, M C M

0.07 - 0.1 um , 4G b - 16G , 0.8 - 1.8 V , B are D ie Stack

< 0.07 um , 6 G b - 32 G b,< 0 .8 V , Stacking

PC I, PC I-X , R apid IO , H yper T ransportG igabit E thernet, Infin iband

3G IO , R apid IO , H yper T ransportG igabit E thernet, Infin iband

R econfigurable 컴 포 넌 트 M iddlew are 기 술Pervasive 컴 퓨 팅 (컨 텍 스 트 인 식 , 비 동 기 통 신 , 경 량 화 ) 지 원 , 보 안 및 Q oS 기 술

3 - 5 개

200 - 400 M H z

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반도체 기술의 발달과 대량 보급으로 인하여, 가정용 시장의 PC는

2001년 2 GHz의 Processor를 사용하며, 20 GHz의 Processor까지 발전

할 것으로 예상된다. SOC(System On Chip)의 발전으로 Mobile용의 PDA

및 Smart Phone 등의 Palm Computing size의 Computer 보급이 활발해

질 것으로 예상되며, 200 – 400 MHz의 Processor가 주로 사용될 것으로 전망된다.

PDA와 같은 Mobile Computer에는 Wireless LAN, CDMA 2000,

GSM/GPRS 등의 무선 모뎀 부착이 Option화 또는 Built-in 될 것으로 예

상된다.

2.4.2 2006 – 2010년: Tab Computing 시대 고속 무선 LAN인 802.11a/g 등의 기술 보급으로 54 Mbps 급의 고

속 무선 LAN 기술의 보급과 백화점, 커피샾, 주요 공공 시설 등에 무선

LAN spot 서비스가 확대될 것으로 보인다.

ADSL, Cable Modem의 급속한 보급과 경쟁으로 실질적인 접속 속도

가 증가될 것으로 예상되며, 통신 접속 시 갑자기 속도가 늦어지거나, 끊

기는 현상이 줄어들 것으로 예상되어, QoS가 보장되는 고속 모뎀 서비스

가 가능해지며, 상대적으로 저속이었던, Upstream의 속도가 보장됨으로써,

Movie On Demand, Music On Demand와 같은 Streaming Service가

Mobile 환경에서 가능해질 것으로 보인다.

Intel사 등에서는 20 GHz이상의 고속 처리를 위한 Transistor 기술이

가능해짐에 따라, 20 GHz 이상의 Processor가 등장할 것으로 보인다. 이

러한 추세로 인하여 SOC의 크기가 작아지고, 저전력화 됨에 따라, 카메

라, 무선 안테나 등의 소형의 센서가 부착된 Mobile 시스템이 보급되고, 1

인 당 보유하는 Computing Device의 수가 3 – 5개 정도 될 것으로 예상된다.

1인치 정도(Tab size) 크기에 VGA정도의 디스플레이 성능을 가진 컴

퓨터가 등장하며, Mobile Processor의 속도는 증가되어 400 ~ 800 MHz가

될 것으로 예상되고, 현재 데스크 탑 컴퓨터에서 서비스하는 고화질의

Movie On Demand가 가능할 것으로 보인다.

항상 가지고 다니는 PDA 내에 수록된 정보를 바탕으로 한 Agent를

매개로 하여, 무선 LAN 또는 Bluetooth 등으로 접속, 가까이에 있는 Hot

Spot 서비스를 통한 개개인의 특성과 환경에 어울리는 서비스가 제공될

것으로 예상된다. 그리고 모바일 환경에서 VGA급의 화질을 제공하는 화

11

상전화 기능이 가능해질 것으로 추정된다.

본격적인 디지털 TV 방송의 보급으로 다양하고, Interactive한 서비스

가 본격화할 것으로 예상되고, Internet의 고속 서비스로 다양한 미디어

서비스가 가능해질 것으로 보인다.

2.4.3 2011 – 2015년: Ubiquitous Computing 시대 거의 모든 장소에서 고속 무선 LAN 서비스가 가능해질 것으로 예상

되며 무선 LAN, 무선 PAN은 의 속도는 100 Mbps이상이 될 것으로 보인

다. 또한 20 Mbps 이상의 고속 모뎀이 가정에 보급되고, 반도체 기술의

발달로 인한 가격의 저렴화로 인하여, 가정용 컴퓨터는 20 GHz 이상의

Processor를 사용함에 따라, 평소에 잘 사용하지 않는, 가정에 보급된

Computer를 이용하는 GRID Computing이 일부에서 시작할 것으로 추정

된다.

1인 당 사용하는 Computing Device의 수를 고려해 보면, 여러 가지

크기와 여러 가지 용도의 컴퓨터가 보급됨에 따라, 5개 이상이 될 것으로

예상되며, 어디에서나 컴퓨팅 서비스가 가능해 지는 Ubiquitous

Computing 시대가 열릴 것으로 보인다.

MEMS 기술의 발달로 소형화된 로보트가 가정에 보급되어, 가사의

일 등을 도와줌으로써 인간의 활동 영역이 보다 더 넓어지고 편안한 삶을

영위할 수 있게 해 줄 수 있을 것으로 보인다.

2.5 컴퓨터를 이용한 서비스의 다양한 모습

이상과 같은 컴퓨터 기술의 발달과 보편화에 따라, 다음과 같은 서비

스가 등장하여 우리 삶의 질을 한층 더 높여 줄 수 있는 새로운 시대가

열릴 것으로 보인다.

2.5.1 자동화된 음악과 함께 기상 (모닝콜 음악)

아침에 깨어야 할 시간에 자동으로 들려오는 음악 소리와 함께 잠이

깬다. 이 음악은 전날에는 들어보지 않았던 것으로, 지난 수년동안 선호했

던 곡을 중심으로 자동으로 선곡이 된 것이다. 미디어 서버에 다섯 개 정

도의 곡목을 선정하면, 미디어 서버는 이를 바탕으로 연령과 주거양식, 생

12

활 패턴 등에 어울리는 몇 개의 곡을 더 선정해 놓으며, 또한 이에 어울

리는 새로운 곡이 나오면, 이 리스트에 올려놓는다. 날마다 똑 같은 곡이

나오지 않고, 또한 음악을 직접 선곡하는 귀찮은 일이 없도록 한다. 이러

한 미디어 서버는 음악을 서비스하는 회사와 자동적으로 접속하여, 필요

한 음악 등의 미디어를 다운로드한다.

2.5.2 홈 닥터

러닝 머신에서 열심히 뛴다. 조금 심한 운동을 하고 싶을 때는 설악

산을 오르는 모드를 선택하면, 화면에서는 설악산 비선대 등의 풍경이 눈

앞에 펼쳐지고, 뛰는 속도에 맞게 배경이 지나가며, 산새들이 지저귀는 소

리를 들으면서 러닝 머신에서 뛸 수 있다. 운동을 끝내면, 러닝 머신은 정

해진 시간과 주파한 거리, 사용한 칼로리 등을 알려주고, 현재의 체중과

맥박 등을 알려주어, 달리는 동작을 분석하며, 심장, 근육 등의 건강 상태

를 점검할 수 있다. 그리고, 이에 따라, 아침 등의 식사에 먹어야 할 음식

의 식단 등을 추천한다.

2.5.3 의료 서비스

주말에 스키를 타러 가서 가파른 내리막길에 평소보다 조금 빨리 활

강하다가, 산비탈에 뛰어나온 바위를 갑자기 들이받고는 쓰러진다. 이 때

평소 가지고 다니던 PDA를 이용하여 응급서비스를 부르면, 수 분 이내에

스키장 패트롤이 다가와 당신의 PDA에 수록된 건강 정보를 이용하여, 페

니실린 반응 등의 여러 가지 알레르기 등의 정보와 혈액형 등을 점검하고,

응급 처치를 한 후, 휴양지 부속 진료소를 데리고 가면, 당직 의사는 당신

의 PDA로부터 정보를 입수하여 여러 가지 병력과 X-ray, CT 등을 이용하

여 스캔한 정보를 바탕으로 진단한다.

2.5.4 자동차 서비스

자동차가 고장이 나는 경우, 자동차에 부착된 컴퓨터는 자동차의 이

상 상태를 운전자에게 알려주고, 가까운 정비소의 위치와 지도가 화면에

나타나게 한다. 가까운 정비소의 컴퓨터와 접속하여, 고장 부위에 해당되

는 부품의 재고 상황과 서비스 정도를 파악하여, 운전자에게 정비소의 상

황을 알려주는 한편, 정비소에서는 고장난 차가 도착하기 전에 고장 부위

의 부품 등을 준비한다.

13

제 3장 국내외 시장 및 기술 동향과 방향성

3.1 서론

컴퓨터 기술은 크게 하드웨어와 소프트웨어로 구별하여 정리할 수 있

음은 이미 앞에서 설명하였다. 본 장에서는 이러한 컴퓨터 기술을 하드웨

어와 소프트웨어 기술로 나누고 하드웨어로 분류되는 CPU와 Memory, 그

리고 I/O Bus에 관련된 기술 동향을 정리하였다.

소프트웨어로 분류되는 기술로는 System Software로 OS (Operating

System)와 RTOS (Real-Time OS)에 대해 다루었고, 이 외에 Middleware

기술 동향과 컴퓨터 네트워크 기술 동향에 대해 정리하였다.

3.2 Computer용 CPU

세계적인 시장 조사 기관인 IDC의 발표에 따르면 2001년 세계 PC시

장은 지난해에 비해 13.9% 성장한 1억5,216만대 규모로 예상되고 있다.

이와 같은 수치는 지난해 성장률 18.2%에 비해 4.3%포인트 감소한 것이

다. 지역별로는 올해 아시아· 태평양 지역이 22.2% 성장하면서 가장 높은

성장률을 기록할 것으로 기대된다. 국내 PC시장도 세계시장과 비슷한 추

이를 보일 것으로 예상된다. 그러나 그 동안의 고속 성장은 기대하기 힘

들 것으로 예상된다.

현대경제연구원의 2002년 초에 발표한 자료에 따르면 국내 총생산

(GDP) 성장률이 지난해 8% 수준에서 올해에는 4∼6%로 떨어질 것으로

나타났다. PC시장은 경기상황에 직접적인 영향을 받는다는 점에서 내년도

시장이 그렇게 밝지만은 않다는 것으로 보여주고 있다. 지난해 국내 PC

시장은 99년에 비해 무려 66%나 성장했다. 올해에는 20% 수준으로 떨어

질 것으로 보인다. 시장성장률과는 무관하게 PC시장이 지금까지와는 다

른 양상을 보일 것으로 전망된다. 우선 PC시장의 성장둔화와 함께 포스

트 PC 시장이 크게 확대될 것으로 기대된다.

PDA, HPC, 웹패드 등으로 대표되는 포스트 PC는 PC에 비해 저렴한

가격, 사용의 용이성, 편리한 휴대성 등의 이점에 힘입어 인터넷접속단말

기 분야에서 PC의 아성을 위협하게 될 것이다. 또 무 점포 유통시장이

급팽창하면서 PC 유통방식도 크게 변화할 것으로 예상된다. 통계청과 대

한상공회의소에 따르면 내년엔 카탈로그와 DM 등을 통한 통신판매, TV홈

14

쇼핑, 인터넷 쇼핑몰 성장률이 100%가 넘을 것으로 전망된다.

매년 그래왔듯이 중앙처리장치(CPU), 박막 트랜지스터 액정 표시 장

치 (TFT LCD)와 D램 가격의 하락으로 PC가격은 크게 낮아지는 반면 사

양 및 기능은 크게 높아질 것으로 보인다. 2001년 상반기를 기점으로 1㎓

이상의 고속 데이터처리가 가능한 펜티엄4 PC가 부상하고 이어 하반기가

되면 펜티엄Ⅲ 제품을 제치고 주력 제품으로 자리를 잡을 것으로 기대된

다. PC사양도 128MB 이상의 기본메모리, 40GB 이상의 대용량 하드 디스

크 드라이브(HDD), DVD 롬 드라이브, CD 리라이터블 등이 기본으로 채

택될 전망이다.

올해에는 또 새로운 디자인을 채용하고 LCD 일체형 등 다양한 플랫

폼의 컴퓨터가 대거 등장할 것으로 예상된다. LCD 패널 가격이 크게 떨어

짐으로써 LCD모니터가 일반화될 수도 있을 것이다. 이 외에 리눅스 시장

이 확대되고 윈도우즈 CE를 탑재한 OA전용 네트웍 씬 클라이언트 PC의

보급이 늘어날 것이라는 점도 올 PC시장의 주요한 특징으로 들 수 있다.

가트너 데이타퀘스트가 집계한 자료에 의하면 한국의 개인용 컴퓨터

시장은 지난해 4/4분기에 약 5% 감소한데 이어 올 1/4분기에는 18% 줄

어든 것으로 나타났다. 지난해 1/4분기 39%의 시장 점유율을 기록했던

삼성전자는 올 1/4분기 점유율을 43%로 끌어올렸다. 올 1/4분기 한국

PC 시장이 이처럼 위축된 것은 지난해부터 계속된 경기 침체 때문으로

분석된다. 경기침체가 최종 PC사용자들의 IT 지출을 위축시킨 것이다.

2001년 첫 분기 전체 PC 시장은 84만 2,500대로 집계됐는데, 이는 지난

2000년 1/4분기 100만대를 돌파한 것과 비교된다. 은 이러한

한국의 컴퓨터 제조 업체의 시장 점유율을 나타낸 것이다.

한국의 컴퓨터 제조 업체의 시장 점유율

업체명 2000년 1/4분기

점유율(%)

2001년 1/4분기

점유율(%)

삼성전자 39 43

트라이젬컴퓨터 25 20

현대컴퓨터 9 10

LG-IBM 4 8

현대멀티캡 5 4

기타 18 15

출처: 가트너 데이타퀘스트(2001년 4월)

주: 탁상용PC, 모바일PC 및 PC서버를 모두 포함해 산출된 데이터임 15

3.2.1 CPU 개요

1971년에 발표된 세계 최초의 마이크로프로세서인 인텔사의 i4004이

후 인텔사 창업주인 고든 무어의 예측대로 마이크로 프로세서의 성능은 1

년 만에 두 배씩 초고속 성장을 계속하여 왔다.

이 보인 인텔 마이크로프로세서의 발전과정에서 보듯이

현재의 펜티엄IV 프로세서는 1993년에 소개된 i486DX 66MHz 프로세서의

50배 성능을 제공하며 이는 1982년에 소개된 CRAY X-MP 슈퍼컴퓨터 성

능을 3배 이상 능가하는 것으로 추정된다. 이러한 마이크로 프로세서의

성능 향상은 두 가지 요소, 즉 (1) 클럭 속도의 증가와 (2) 사이클 당 실

행되는 명령어 수(IPC, Instruction Per Cycle)의 증가에 의해 주도되어 왔

다. 전자가 반도체 제조공정 기술에 의하여 주도되는 반면, 후자는 명령어

수준의 병렬 처리(ILP, Instruction-Level Parallelism)를 기반으로 하는 컴

퓨터 구조 연구에 의해 주도되어 왔다.

0

10

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1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000

Pentium-IV 1.7GHz

Pentium-III 600MHz

PPro 200MHz Pentium-II 300MHz

Pentium 100MHz

80486 DX266MHz

SPEC INT 95 성능

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1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000

Pentium-IV 1.7GHz

Pentium-III 600MHz

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Pentium 100MHz

80486 DX266MHz

SPEC INT 95 성능

인텔 마이크로프로세서의 발전

16

3.2.2 차세대 마이크로프로세서의 동향

인텔 최초의 64비트 마이크로프로세서인 아이테니엄 프로세서는 인텔

의 IA-64 명령어 구조(instruction set architecture)를 최초로 구현한 프로

세서로서 서버 및 고 성능 워크스테이션을 겨냥한 고성능 프로세서이다.

그 후속인 McKinley 프로세서는 아이테니엄의 코어 파이프라인을 기

초로 HP 주도하에 개발중인 프로세서이며 Madison 프로세서는 아이테니

엄의 차세대 IA-64 프로세서로서 멀티 쓰레딩 또는 멀티 프로세싱 등 다

중 명령어 스트링 모델이 적용되리라 예측된다.

Compaq은 21464 프로세서에서 SMT 방식의 멀티쓰레딩 기법을 사

용하여 개발 중에 있으며 IBM은 멀티쓰레딩 기법 대신에 대칭형 멀티프

로세싱(SMP, symmetric multiprocessing) 기법을 적용하여 쓰레드 수준의

병렬성을 이용하는 Power4 프로세서를 개발, 곧 발표할 예정이다.

Power4는 단일칩에 2-Way 멀티프로세서를 구현하였으며 4개의 칩을 이

용하여 8-Way MP 시스템으로 개발되었다.

Alpha CPU는 1991년 다른 CPU들이 40-50MHz로 동작될 때

200MHz의 동작 속도로 발표되어 세계에서 가장 빠른 CPU로 발전되어

왔다. 또한 국내의 삼성에서는 1996년 컴팩(당시 DEC)의 Alpha CPU를

라이센스하여 지난 5년간 설계, 공정, 팩키지, 테스트, Qualification,

Platform 개발, 마케팅 등 CPU의 전 분야에 대해 컴팩사와 공동으로 초

고속 초고성능 CPU 사업을 전개하고 있다.

3.2.3 중대형 프로세서 기술 및 시장 동향

오늘날 가장 강력한 컴퓨팅 성능이 요구되는 기업용 및 고성능 애플

리케이션을 위해 디자인된 인텔의 아이테니엄 프로세서는 인텔의 64비트

프로세서 중 첫 번째 제품이다. 이 프로세서는 점점 증가하는 데이터 통

신, 저장, 분석 및 보안에 대한 요구를 만족시키는 한편 독단적인 솔루션

에 비해 매우 저렴한 가격으로 뛰어난 성능, 확장성 및 신뢰성을 제공하

는 장점이 있다. 아이테니엄이 주로 사용될 애플리케이션에는 대형 데이

터베이스, 데이터 마이닝, 전자상거래 보안, 컴퓨터를 이용한 기계공학적

문제 해결 및 고성능 과학용 컴퓨팅 등이 포함된다.

또한 인텔은 후속 모델인 일명 매킨리를 발표할 계획이며, 세계에서

가장 빠른 20nm 크기의 트랜지스터를 최근 개발, 오는 2007년께 10억

개 트랜지스터와 2GHz에 가까운 동작속도를 갖고 1V 이하의 전압에서

작동하는 차세대 마이크로 프로세서를 생산할 방침이다.

17

IBM의 경우 대표적으로 파워 PC 마이크로프로세서를 개발 생산하여

수퍼컴퓨터, 유닉스 서버 등에 장착될 예정이다. 이 파워PC는 1GHz의 클

럭 속도를 낼 수 있으며, 현재 상용화된 중대형 컴퓨터용 마이크로 프로

세서 중 최고 속도를 발휘한다. 이 프로세서는 구리칩, SOI 등 혁신적인

기술 및 디자인 공법이 채택되었다. 또한 IBM이 차세대형으로 개발하는

파워PC의 경우 회로선폭을 0.1 미크론 보다 얇게 만들 수 있는 극자외선

(EUV) 리소그래피 기술 및 대각 회로 배치 등의 기술이 적용될 전망이다.

여기에다 반도체 소재로서 실리콘 게르마늄 물질을 적용함으로써 소비전

력을 획기적으로 줄일 수 있을 뿐만 아니라 성능 또한 비약적으로 높여

최대 210GHz의 클럭 속도를 낼 수 있다. IBM은 현재 이 차세대 칩의 연

구개발을 마무리하고 파일럿 생산에 들어갔으며 오는 2003년에는 양산할

수 있을 것으로 내다보고 있다.

선마이크로시스템스의 경우 이미 UltraSPARC III라고 명명된 3세대 칩

이 출시되어 있으며 곧 이어 2002년까지 UltraSPARC IV, 및 UltraSPARC

V의 로드맵이 발표되어 있다. UltraSPARC 750MHz는 현재 양산되고 있고

금년 10월에 900MHz 제품의 양산이 예고되고 있다. UtraSPARC III는 수

백개 프로세서가 하나의 논리적인 메모리 도메인을 공유할 수 있어 프로

세서가 추가되면 그만큼 전체적인 시스템 메모리 크기와 성능이 선형적으

로 증가해 확장성이 탁월하다. 또한 클럭 속도, 확장(스케일링) 능력, 멀

티프로세서 선형성, 프로세싱 대역폭 등 거의 모든 성능 카테고리에서 최

고의 균형잡힌 다차원 포트폴리오를 제공하는 프로세서이다. 또한

UltraSPARC IV에서는 클럭 속도를 2002년에 1.0GHz로 높이고 이후

UltraSPAC V에서 0.07 미크론에 이르는 설계기술을 바탕으로 1.5GHz의

속도를 제공할 예정이다.

한 때 유닉스서버의 최강자라는 호칭을 들었던 HP는 수 년 전부터

자사 독자 마이크로프로세서 고수 전략을 포기하고 인텔과 손발을 맞추어

인텔의 ‘ IA64 ’마이크로프로세서(일명 아이테니엄)를 자사 유닉스 서버에

장착해 나갈 계획이다. 이 IA64칩은 HP가 수 십년간 개발해온 ‘PA-RISC’

기술이 접목(일명 EPIC)된 마이크로프로세서로 PA-RISC와 완벽한 이진

호환성을 갖추고 있다. 이와 병행해 HP는 일부 대형 유닉스서버에 PA-

RISC를 지속적으로 채택한다는 투웨이 마이크로프로세서 전략을 추구할

것으로 점쳐지고 있다.

후지쯔는 그동안 선마이크로시스템스의 ‘스파크’칩을 주로 유닉스서버

에 채택해 왔으나 최근 들어 인텔칩의 성능이 월등히 개선돼 대용량 유닉

스서버에도 탑재할 수 있을 정도로 안정화됐다고 판단, IA64마이크로프로

세서 탑재 비중을 높여 나갈 계획이다.

18

그래픽 워크스테이션의 대명사로 지칭되는 SGI는 그동안 ‘밉스(모델

명 R14000)’칩만을 고집해온 전략을 수정, IA64에도 발을 들여놓고 있다.

다만 SGI는 마이크로소프트의 OS를 탑재하기보다는 리눅스를 탑재할 계

획을 갖고 있어 여타 윈·텔 진영과는 거리가 있으나 이와 병행해 SGI는

현재의 밉스칩이 6∼9개월 주기로 성능향상이 예정돼 있는데다 오는

2004년 4기가플롭스의 성능을 제공하는 마이크로프로세서를 선보일 계획

이어서 중대형 컴퓨터인 ‘오리진 3000’에는 지속적으로 성능이 향상된 밉

스칩을 탑재할 계획이다.

메인 프레임의 강자인 유니시스의 경우 독자적인 시스템 아키텍처인

CMP(Cellular Multi Processing)를 근간으로 설계된 ‘클리어패스 HMP’서

버에 자사 상보성금속산화물반도체(CMOS)칩과 인텔의 아이테니엄을 함

께 장착하고 있다. 유니시스는 이와 더불어 중형서버에는 아이테니엄을

장착, 윈·텔 진영으로의 합류를 강력하게 추진해 나갈 계획이다.

국내의 삼성의 경우 1996년 컴팩과 라이센스 계약 이후 그 해 10월

500MHz급 21164의 첫 번째 working die를 획득했으며, 1997년 여름부터

600MHz급 제품 판매를 개시하였다. 1997년 10월에는 당시로서는 차세대

였던 21264의 0.25um 700MHz급 CPU를 획득하고, 1999년에는 세계에서

처음으로 1GHz CPU를 출시하였다. 이와 같은 과정을 통해 삼성전자는

독자적인 CPU 설계, 공정은 물론 다양한 연구개발을 추진하여 1999년 2

월 ISSCC에서 SOI 신기술을 적용한 600MHz 21164 CPU를 발표하였으며

2000년 10월 14-Way 2MB on-chip cache를 내장한 21264E의 마이크로

아키텍쳐를 발표하였다.

3.2.4 데스크 탑 PC용 마이크로프로세서 기술 및 시장 동향

1971년 750KHz에 동작되는 인텔사의 i4004가 세계최초 마이크로프

로세서로 발표되면서 2001년 1.7GHz의 펜티엄IV가 판매되기까지 마이크

로프로세서는 혁신적인 속도 개선을 계속해 왔다. 2001년말 인텔은

2.2GHz 0.13um 펜티엄IV를 판매하고 있으며 동작 주파수면에선 지난 30

년간 3,000배가 개선됨으로 매년 30% 이상 개선되어 왔으며, 매달 2.5%

씩 빨라져 왔다.

명령어 처리 속도면에서는 i4004가 최소 8개의 클록을 사용하므로 1

개 명령어 처리에 10.8us이 소요되었다. Pentium-IV에서는 3개의 명령어

를 단일 사이클에 처리하는 22-24 deep 파이프라인 마이크로 아키텍쳐

덕분에 1개 명령어 처리에 최소 0.33 clock을 사용하므로 0.15ns이 소요

된다. 이로서 초당 명령어 처리 갯수는 14004에서 94,000개 명령어를 처

19

리함으로 70,000배의 성능이 개선되었다. 이것은 매년 45%씩 성능이 개

선되어 온 것이며 매달 3.75%씩 개선되어 가고 있다.

지난 30년간 모두 70,000배의 성능이 개선되는 데는 주파수에서

3,000배, 마이크로 아키텍쳐에서 24배의 개선 결과로 나누어 생각할 수

있다. 즉, 반도체 기술 및 회로 설계 기술의 발전에 기인한 동작 주파수

개선과 컴퓨터 아키텍쳐 기술 및 마이크로 아키텍쳐 기술에 기인한 사이

클당 명령어 처리개수의 두 부분으로 주파수는 750MHz에서 2200MHz로,

CPI는 8사이클에서 0.33 사이클로 발전되어 온 것이다.

최근 들어 국내 PC 시장에서는 1㎓급의 초고속 마이크로프로세서 적

용 시스템이 점차 보편화 되어 가고 있다. 인텔은 이미 출시된 펜티엄IV

와 모바일 펜티엄Ⅲ CPU 그리고 0.13미크론 공정이 적용된 투알라틴 프

로세서를 출시할 계획이다. 2000년 하반기 펜티엄4를 전세계 시장에 처음

발표했던 인텔은 2001년 7월 현재 우리나라의 PC 부문에서 펜티엄-4가

차지하는 비중이 45%선으로 상승하는 추세이다.

하반기에는 2㎓ 펜티엄IV CPU를 발표해 강력한 성능의 프로세서를

요구하는 고객의 욕구를 충족시키고 기존의 램버스램뿐만 아니라 100㎒

나 133㎒로 작동하는 SD램 지원용 칩세트인 845 칩세트를 양산할 것이

다. 845 칩세트는 시스템 가격인하 효과를 창출할 수 있고 여기에 10월

마이크로소프트의 새로운 운용체계인 윈도XP와 맞물려 펜티엄4의 보급속

도는 더욱 빨라질 것으로 전망된다.

AMD는 고성능 프로세서 부문에서는 애슬론4를 주력상품화하고 보급

형 부문에서는 듀론을 제공하고 있다. 노트북용 모바일 CPU 부문에서는

아직 모바일 펜티엄IV를 상용화하지 못한 인텔과는 달리 고성능·저전력의

차세대 핵심코어(코드명 팔로미노) 기술을 탑재한 1㎓급 노트북용 CPU

모바일 애슬론4를 상용화해 7세대 x86 마이크로아키텍처 부문에서 우수

한 기술력을 가지고 있다.

트랜스메타의 경우 주공략 분야는 초경량 노트북, 웹패드 등 이동성

이 중시되는 인터넷 컴퓨팅 장치시장이다. 트랜스메타의 생산 프로세서인

크루소는 long-run 기술을 채택하여 프로세서의 요구사항을 소프트웨어가

실시간으로 관찰, 각각의 응용프로그램에 필요한 프로세서 속도를 선택해

전력소모를 최소화하는 기능이 포함되어 있으며, 또한 하드웨어 기능을

단순화하고 많은 기능을 소프트웨어가 처리하도록 설계되어 얇고 가벼운

시스템 구현에 적합하다. 소니, 후지쯔, NEC6, 게이트웨이 등 세계적인

노트북 제조 업체들이 폭 넓게 채택하고 있다.

VIA는 사무엘1, 사무엘2, 에즈라 아키텍처를 이용한 500∼800㎒ 속

20

도의 CPU인 C3를 개발하였다. 이 가운데 에즈라 아키텍처의 C3는 0.13

미크론 공정을 적용한 것으로 지금은 800㎒ 제품이 출시되고 있지만 추

후에는 1.2㎓ 제품을 추가로 출시해 제품을 다양화한다는 계획이다. C3의

강점은 방열용 팬을 별도로 설치하지 않아도 될 만큼 열 분산 능력이 뛰

어나다는 것이다.

3.2.5 개인용 마이크로프로세서 기술 및 시장 동향

IMT2000이 상용화가 되어가고 PDA(Personal Digital Assistants) 기술

이 발전함에 따라 휴대용 단말기의 시장이 매년 큰 폭으로 성장하고 있다.

이에 따라 사용자들은 자신의 손위에서 데스크탑 PC급의 Application들이

사용되는 휴대용 단말기를 기대하고 있으며 개발자들은 사용자의 요구를

수용하여 MPEG 또는 MP3와 같은 멀티미디어를 지원하고 고속 무선 통

신도 가능한 휴대용 기기들을 출시하고 있다. 이러한 휴대용 단말기에서

가장 중요한점은 소형이면서 소비전력이 낮고 성능은 데스크탑 PC 수준

이어야 한다는 것이다.

데스크탑 PC 성능을 휴대용 기기에 집적하기 위해서는 PC의 수많은

컴퍼넌트들을 한 두 개의 칩안에 구현하여야 하며 이러한 SoC (System

on Chip)에서는 IC 디자인에서의 Turn-Around-Time을 최소화하기 위한

솔루션인 IP-based 디자인 또는 Platform-based 디자인이 활용되고 있

다. 한편, 휴대용 기기는 배터리를 전원으로 사용하기 때문에, 그 프로세

서는 고성능이면서 동시에 반드시 저전력이어야 한다. 성능을 향상시키기

위해서는 ‘Cycle time’을 감소시켜야 하지만, 이는 동작 주파수의 향상으

로 이어져 소비전력이 증가하게 되므로 적절한 trade-off가 필요하고 이

에 따른 새로운 프로세서 구조들이 제안되고 있다.

ARM7과 ARM9의 경우 시장에 나온 지 오래된 구조이지만 높은

MIPS/mW를 나타내기 때문에 낮은 전력소모가 중요한 이동통신 및 휴대

용 오디오 기기에서 아직도 많이 사용되고 있다. StrongArm 구조의 SA-

1100, Hitach의 SH-3 그리고 MIPS 구조를 채택하고 있는 NEC의 VR-

4122의 경우, 현재 Windows CE 계열의 멀티미디어 PDA에서 널리 사용

되고 있지만, 실시간으로 MPEG-4 동영상을 재생하기 위해서는 150MHz

이상의 동작 속도를 요구하며, 따라서 많은 전력 소모를 하는 단점이 있

다. 또한 이러한 구조의 프로세서들은 데스크탑 PC에서 사용되는 프로세

서보다 적은수의 Execution Unit과 Cache Size등을 갖고 있기 때문에 데

스크탑에서 구현되던 멀티미디어 기능을 이들만으로 구현하는데는 성능의

한계가 있다.

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Hitachi사의 SH-4는 3차원 그래픽의 지오메트리 연산을 하기에 최적

화되어 있는 예로서, 3차원 그래픽에서 많이 사용되는 부동 소수점 4 x 4

matrix 연산을 7사이클에 계산할 수 있게 하여, SIMD 구조를 택하고 있지

않은 프로세서에 비해 같은 클록에서 수십~수백배의 성능 향상을 보이고

있다. 하지만, 위에서 나열한 프로세서들은 근본적으로 범용 CPU 코어를

중심으로 하고 있어, 배터리를 사용하는 휴대용 기기에서 많은 양의 멀티

미디어 데이터를 실시간으로 처리하는데 그 한계가 있다. 따라서 시스템

에서 저전력과 높은 성능을 동시에 얻기 위한 프로세서 설계에 새로운 접

근이 필요하다.

마이크로프로세서의 처리 능력은 매 18개월마다 2배로 증가하고 있

다. 소�