1984년으로의 시간여행 (CPU, 애플, 카라테카)

요새 다시금 CPU의 역사를 되돌아보는 중입니다. 구글로 검색하다보니 시간 가는 줄 모르겠네요.

어제는 1974년부터 2004년까지의 CPU들을 체계적으로 정리해 놓은 cpu-collection.de를 발견했었는데, 오늘은 각종 CPU의 칩사진(die photo)까지 정리 해 놓은 CPU World를 발견했습니다.
인터넷에는 참 좋은 자료가 많이 있군요.

제가 컴퓨터 구조를 공부할 때 보던 책이 Francois AnceauThe Architecture of Microprocessors (Addison-Wesley 1986) 였습니다. 이 책을 보면 모토롤라의 M68000이 개발된 1979년에 이미 마이크로프로세서 설계기술이 거의 완성이 되었다는 사실을 알 수 있습니다.

Anceau책과 M68000 die photo

CPU World에서 M68000을 비롯한 70~80년대에 개발한 CPU들의 die photo를 보면서 현재 사용되고 있는 CPU/마이크로프로세서들이 공정기술을 제외하고 80년대의 프로세서보다 더 나은게 과연 무엇인가… 하는 생각을 했습니다.

다가 문득 Apple ][에 사용되었던 MOS Technology 6502 프로세서가 궁금해져서 찾아보니, 이 40년된 프로세서에 아직도 애착을 갖고 있는 분들이 많다는 사실을 발견했습니다. www.6502.org 에 많은 자료들이 있습니다.

이 자료들을 찾다가 애플2의 에뮬레이터가 있다는 것도 알게 되었고 애플2 컴퓨터를 Java로 구현해놓은 virtualapple.org 도 발견하였습니다. 그 중에서도 제일 반가웠던 것은 바로 초등학생때 하던 카라테카를 그대로 다시할 수 있었던 것입니다. 25년이 지났는데 아직까지 기억이 생생하다는 사실에 놀랐습니다.

그런데 주인공캐릭터의 모습과 움직임에서 IBM XT게임인 페르시아의 왕자가 겹쳐보이기 시작하는 것이었습니다. 특히 달려가는 모습… 결정적으로 문에서 철창에 찍혀죽는 모습(위 사진 중 마지막)에선 확신을 갖게 되었습니다. 문을 통과하면서.. “어 여기 그냥 지나가면 칼날이 나와서 잘려죽을 것 같은데? 아참? 그건 페르시아의 왕자인가?”하면서 지나가다 찔려 죽었습니다. ^^;;

게임이 끝나고 나오는 화면을 보니 “Broderbund Software”라는 이름도 굉장히 익숙해 보이더군요. 검색을 시작했고 카라테카나 페르시아왕자가 모두 동일 개발자 Jordan Mechner 의 작품이었습니다. 그리고 페르시아의 왕자가 Apple 2 용으로 개발되었다가 IBM XT용으로 컨버젼 됐다는 사실도 알게 되었습니다. (Apple2 버젼도 virtualapple.org에서 실행가능합니다.) 애플2버젼은 그래픽이 다소 떨어지지만, 자연스러운 움직임은 그대로네요. 애플에서 이정도의 움직임을 구현하다니 정말 대단합니다.

Apple2용 페르시아의 왕자

왜 어릴적에는 같은 사람이 만든 게임이란 사실을 몰랐을까 생각해보았습니다. 지금이야 1984년이나 1989년이나 그때가 그때 같지만, 당시엔 카라테카를 했던 것은 초등학생 시절이었고, 페르시아의 왕자는 고등학생때 였으니 중간에 큰 시간적 공백이 있었던 것이죠. 페르시아의 왕자를 처음보고 카라테카를 떠올렸던 것은 같습니다만, 구글이 없이 검색해 볼 방법도 없고 애플컴퓨터를 다시 찾아 실행해서 제작자 이름을 비교해볼 수도 없었던 것이죠.

아무튼 컴퓨터의 역사를 공부하다 기억속에 끊어진 연결 고리를 발견하니 참 재미있군요.

아이폰 LCD와 갤럭시S AMOLED 현미경 비교

LCD와 AMOLED Display를 비교하는 글들이 국내 및 국외 싸이트에 많이 있습니다.
특히 iPhone 4의 Retina Display와 Galaxy S의 Super AMOLED의 화질을 비교하는 글들이 많이 있습니다.
스마트폰별 디스플레이 특성 비교해 놓은 자료 중 http://www.displaymate.com/Smartphone_ShootOut_1.htm 가 매우 상세하고 객관적이니 참고하시기 바랍니다.

화질에 대한 평가는 개개인의 선호도에 따라 다른 부분이고, 저는 디스플레이 업계에 몸담고 있는 입장에서 각 패널들의 실제 Pixel구조가 궁금해서 비교해 보았습니다.

iPhone 3Gs는 @KyonghoKim 님, iPhone4는 @OyPark 님, Galaxy S는 @LimGyuHo 님께서 빌려주셨습니다. 촬영하려고 보니 Galaxy S는 AMOLED를 사용한 폰들이 그렇듯 UI화면이 모두 Black이라 살짝 고민하다가 Google 웹싸이트에 접속했습니다.

본래 계획은 15배율의 LUPE에 대고 아이폰으로 찍으려고 했는데, 15배로 픽셀구조가 보이는 3Gs와 Galaxy S에 비해 iPhone 4는 전혀 픽셀구조가 보이지않아서, Probe Station에 있는 현미경을 사용하였습니다.

아래는 각 패널을 모두 같은 배율로 촬영하고 한눈에 비교가되도록 배치한 것입니다. 척보기에도 차이가 많이 납니다.

각각 좀더 자세히 살펴보겠습니다.
먼저 iPhone 3Gs는 가장 보편적인(보통의 LCD 모니터와도 동일한) RGB Stripe구조입니다.
그중에서도 IPS LCD(In Plane Switching Liquid Crystal Displays) 방식을 사용하고 있습니다.
백색LED 백라이트가 있고 Color Filter로 붉은색, 녹색, 푸른색 성분을 선택적으로 투과시키는 방식입니다.

다음으로 Galaxy S는 이제는 많은 분들이 알고 계신대로 PenTile구조라 한개의 pixel이 RGB sub-pixel로 구성된 것이 아니라 red+green과 blue+green이 교대로 픽셀을 구성하는 방식입니다.
AMOLED(Active Matrix Organic Light Emitting Diodes)는 유기물질이 자체발광하는 방식입니다.
픽셀구조를 보면 녹색 sub-pixel의 면적이 제일작고, 붉은 색은 중간, 푸른색이 가장 면적이 큰 것을 알 수 있습니다.

붉은색과 푸른색은 두 pixel마다 하나씩 있지만, 녹색은 모든 pixel에 존재하므로 모든 sub-pixel이 빛을 발할 때 흰색이 되기 위해선 각각의 녹색 sub-pixel은 50%의 밝기를 가져야합니다. 따라서 녹색의 면적이 제일 작아야할 것이고, 자체발광하는 유기물질의 휘도 특성에 차이가 있어서 면적이 다른 것 같습니다. 즉, 푸른색을 내는 유기물질의 휘도(밝기)가 제일 낮다는 말이지요. 사실 제가 패널 엔지니어가 아니라 정확히는 모릅니다. 그리고, 유기물질이 동일한 휘도를 낸다고 하더라도 사람의 눈이 받아들이는 빛의 양은 색상마다 차이가 있는 것도 고려했을 것입니다.

3Gs의 LCD Panel에 비해 빛을 내는 부분이 상대적으로 적습니다. 즉 개구율(Aperture Ratio)가 상대적으로 작은데 이것은 AMOLED에 상대적으로 회로가 많이 필요하거나 아니면 필요이상의 전류소비를 막기 위한 것 같습니다. 지금도 AMOLED가 밝다고 하지만, 배터리문제만 극복한다면 더 밝게 만드는 것도 가능해보입니다.

참고로, AMOLED보다 LCD방식이 어둡다고 말하는 이유는 위에서 잠시 설명한 color filter, 편광판 등을 통과하면서 본래의 흰색 광원보다는 어두워질 수 밖에 없고, AMOLED는 자체적으로 색상을 발광이기 때문에 밝기가 감소되지 않고 그대로 보이기 때문입니다. 하지만, AMOLED는 밝은 화면에서 소비전류가 커지므로 밝기를 제한하기 때문에 AMOLED가 LCD보다 더 밝다고 말하긴 어렵습니다.

다음으로 iPhone 4의 Pixel구조는 이런저런 추측이 있었는데 3Gs와 마찬가지로 IPS 패널이고 Pixel구조자체도 큰 차이가 없어보이나 Pixel크기가 3Gs의 1/4밖에 되지않습니다.

한가지 특이한 점을 발견했는데, 군데군데 푸른색 sub-pixel 한쪽에 까만 점이 보입니다. 어떤 회로를 추가했다는 의미인데 그게 무엇인지는 모르겠습니다. 같이 사진을 살펴보던 @starrida 님은 포토센서(밝기 센서)가 들어갔을 거 같다고 하셨습니다.

마지막으로 패널별로 픽셀크기를 비교해 보겠습니다.
픽셀크기는 해상도와 화면크기만으로 계산이 가능하고 또 자료를 찾아보면 iPhone 3gs: 163ppi, Galaxy S: 233ppi, iPhone 4: 326ppi (ppi: Pixel Per Inch)인 것을 알 수 있지만 직관적으로 비교할 수 있는 그림을 그려보았습니다.
당연한 얘기지만 픽셀크기가 작을 수록 화면이 더 조밀하고 또렷하게 보입니다.

iPhone 3gs, iPhone3, Galaxy S의 화면 구조에 대하여 비교해보았습니다.
서두에 말한 것 처럼 어느 제품의 화질이 더 나은지는 언급하지 않겠습니다. 각각 장점도 있고 단점도 있으니까요. 색재현률, 시야각, 소비전력, 명도 대비 등의 비교는 이 곳 자료를 참고하세요.

여담이지만 2010년에 휴대폰에 960×640 해상도가 사용될 것이란 것은 디스플레이용 반도체를 만드는 저도 정말 상상하지 못했던 일이었습니다. 작년에 거의 같은 해상도의 제품을 만들긴 했지만…
“설마 이렇게 고해상도가 필요하겠어? 패널수율도 안나오는데… 만들어도 얼마나 팔릴까?” 라고 생각하고 있었습니다. 이거 머잖아 정말 핸드폰에 HD화면이 들어갈 상황입니다.

이러한 경쟁으로 인해 눈부시게 빠른 기술발전이 되면 소비자들은 행복합니다. 대개 성능차이에 비해 가격차이는 적은 편이거든요. 날로 높아지는 눈높이 맞추느라 고생하시는 개발자 분들 힘내시란 말로 마무리하겠습니다.

@0donny

글로벌 블로그 인증(?)

블로그를 운영하면서 재미있는 것은 방문자들이 간혹 회사 홈페이지(?)로 생각하는 경우가 있는 것이다. 조금만 찾아보면 알 수 있을 텐데, 주소가 co.kr이라서인지 아니면 e-mail이 ceo@donny.co.kr 이라서인지 이유는 모르겠지만, 기술관련 문의나 제품 구입문의는 그렇다해도 채용해달라고 이력서를 보내오는 경우도 적지않다.(주로 인도 쪽에서…)

그저께 밤에는 최근에 개발한 제품/기술에 대해서 간만에 블로그에 포스팅을 했는데, 단 몇시간 만에 MIPI Alliance의 트위터에 공지되어버렸다. MIPI Alliance는 Mobile Industry Procesor Interface 표준화 단체이고 Nokia, Intel, Motorola, TI 등의 board member를 포함 전세계 160여개 업체가 참여한다.

내가 별 다른 내용없이 간단히 쓴 글을 MIPI에서 보고 Korean Company에서 개발했다고 공지한 걸보면 뭘 알고 한 것 같기도 하고 뭘 모르고 한 것도 같은… (트윗중에 http://bit.ly/92V5Vb 를 클릭하면 donny.co.kr으로 연결 됨)

다행히 고객이나 구체적인 제품 정보를 언급하지 않았기에 문제가 될 것은 없다.
아무튼 블로그 관리에 좀 더 충실하면서도 조심해야겠다는 생각.

p.s. 관심있는 분들이 계실지 모르지만, 홈피 쥔장의 트위터는 @0donny 입니다.
p.s. 이참에 e-mail은 ceo@donny.co.kr에서 drdonny@gmail.com으로 바꿨습니다. 아이폰에서 관리가 쉬워서요.

http://twitter.com/MIPI_Alliance

최초의 비디오 게임

어릴적 기억으로 남아있는 비디오 게임은 Atari의 Pong이다. 초등학교 1~2학년이었던 당시엔 그게 아타리인지 퐁인지 알리 없었고, 아버지가 게임기라고 들고오셔서 TV에 연결했고 사촌 형이 엄청 신기해했던 기억이난다. (생각해보면 아버지는 상당한 얼리어댑터이셨던 듯. 사실 83년도에 내게 애플2컴퓨터를 쓰게 해주신게 결국 내 직업을 결정했다.)

Atari의 Pong

하지만, 내가 보기엔 그리 재미있지도 별로 하고 싶지도 않았던 게임이다. 81~82년 당시 가정에서 비디오게임을 하는 것은 놀라운 일이었겠지만, 사촌형을 따라간 오락실에서 갤러그(Galaga)를 본 적이 있던 터라 이미 보는 수준이 높아져있었다.

전설의 갤러그

아무튼, 두명이 TV앞에 앉아 조이스틱도 아닌 딸랑 오디오 볼륨(정식명칭은 패들) 두 개를 하나씩 잡고 했던 기억이 난다. 그동안 이 Pong이 가장 원시적인 비디오 게임이라고 생각했고 당시 기술론 테니스게임을 그정도로 밖에 구현할 수 없을 것이라고 생각했다.

이걸 붙잡고 게임이 가능했다는게 더 신기한 패들(paddle)

하지만, 무려 1958년도에 물리학자인 William Higinbotham이 만든 게임이 있으니 바로 Tennis for Two이다. 제대로된 모니터(CRT)를 이용한 것도 아닌 연구실 오실로스코프를 이용하여 심심풀이로 만들었다니 정말 geek하다. 유튜브에서 검색해보니 그 디테일이 장난이 아니다. 70년대에 만든 pong에 비해 무척 완성도가 높다.

위키피디아의 History of Video Games에 따르면 Tennis for two이전에 1950년대초부터 컴퓨터게임/비디오게임이 존재했다고 한다. 주로 천공카드를 이용한 초기의 컴퓨터게임이었고 그중에서도 1961년에 MIT의 Steve Russel의 Spacewar!가 유명하다. 엄청난 크기의 컴퓨터(PDP-1)가 필요했으나 우주선 두 대가 등장하는 꽤 그럴싸한 게임이었다(Youtube 링크: 화질이 썩 좋지않아 우주선만 보이고 미사일이  보이지 않음). 이 게임을 보고 놀란부쉬넬이 아타리를 창업하였고, 아타리에서 잡스와 워즈니악이 하드웨어를 배워 애플을 설립하였으니 그 영향력은 엄청난 것이었다.

Steve Russel과 PDP-1

p.s. 이런 사람들이 지금의 IT분야를 개척한 사람들이 아닐지…
p.s. 수십년전 과거를 검색만하면 생생한 동영상으로 보여주는 Youtube는 참 유용하다. (물론 과거를 재현하여 기록한 사람들의 공이 있기에 가능)

Open Cell Library (Nangate, Synopsys)

1. Nangate의 오픈 라이브러리입니다.
현재 industry수준에서는 최고 수준의 공정인 45nm라는 것이 매력적입니다.
135종의 cell에 대하여 datasheet, schematic, layout, spice netlist(pre/post), timing/power library, verilog model까지 화끈하게 제공합니다.
아래 주소에서 간단한 sign-up절차 후에 download 받을 수 있습니다.
www.nangate.com/openlibrary

2. 시높시스에서도 90mn 라이브러리를 공개했습니다.
University Program의 일환으로 OpenSPARC을 합성하는데 필요한 PLL, Memory(RAM, CAM) 등을 모두 제공하는 것이 흐뭇합니다.
아쉽게도 완전한 공개는 아니고 Synopsys SolvNet ID가 있어야 download가 가능합니다. SolvNet ID를 만들려면 synopsys licence를 갖고 있어야합니다(Site ID를 알면 직접 ID등록가능)
그리고 2.4GB짜리 압축파일로 되어있어서 날 잡아서 받아야 합니다. ^^;
https://www.synopsys.com/Community/UniversityProgram/Pages/Library.aspx

제가 11년전에 개발하여 국내 최초로 공개했던 IDEC 셀라이브러리가 0.6um였는데 이제 0.045um 라이브러리가 공개되고 있으니 격세지감을 느끼네요. ^^;

2009 WVGA AMOLED Driver IC with MIPI DSI (Display Serial Interface)

MagnaChip Accelerates Advancement into Smart Phone Driver IC Market

The leading provider of analog and mixed signal semiconductor products, unveils a full scale to advance
the market of display driver chips for smart phones. They started allocating driver IC for smart phones to a Korean-based major ‘A’ mobile phone maker earlier this year.
smart phone equipped with MagnaChip’s AMOLED driver chip was been recognized as an excellent product optimized for functions and capabilities of smart phones.

MagnaChip’s display driver chip for smart phones supports 16 million colors with WVGA resolution and uses the next generation technology of automatic current limit (ACL) and MIPI display serial interface (DSI), which are a good match for smart phones.
As for the vice president of MagnaChip, Hwang Tae-Young that MagnaChip intends to improve its driver chip technology and grow its market power by making a timely supply of high-quality products that are differentiated from the products of its rivals.
and early on, smart phone market is forecast to make a rapid growth of 46 percent per year by 2012.

http://www.oled-display.net/magnachip-accelerates-advancement-into-smart-phone-driver-ic-market

2008 WVGA AMOLED Driver with MDDI 1.2

MagnaChip Semiconductor announces WVGA resolution supported AMOLED driver chip ? EA8850

A company from Korea called MagnaChip Semiconductor has just announced the EA8850, a new high-end WVGA resolution supported AMOLED driver chip that would give way to more high resolution handsets in the mobile market.

The EA8850 supports WVGA (480RGB x 864) resolution, and at the same time it also works with nHD (360RGB x 640) resolutions. It also supports Qualcomm’s Mobile display digital interface (MDDI) 1.2 technology.

Other features that you might take for granted about the MagnaChip Semiconductor EA8850: support for 16 million colors, automatic brightness control and smart mobile current control.

It wasn’t specified when the Korean company plans to supply this AMOLED driver chip to handset makers, but it should be present in devices that are to be released later this year.

http://www.unwiredview.com/2009/01/10/magnachip-semiconductor-announces-wvga-resolution-supported-amoled-driver-chip-ea8850/

Why MIPI DSI?

왜 전세계 160개 업체가 MIPI (Mobile Industry Processor Interface)를 채택하고 있는가?
휴대용 디스플레이에 DSI (Display Serial Interface)를 채택할 수 밖에 없는 이유는 사진과 같이 거의 같은 기능의 LCD모듈임에도 배선부가 현저히 줄어든다. 당연히 제품을 컴팩트하게 만들 수 있고 비용또한 절감된다. 또한 최근 중요히 인식되는 EMI (Electromagnetic Interference)를 최소화에도 효과가 있다.

사진만봐도 쓸 수 밖에 없지 않은가?
두 제품 모두 자사에서 만든 제품이고 왼쪽 제품에는 내가 만든 DSI가 탑재되어있다.

2008 TFT LCD Driver IC with MIPI DSI (Display Serial Interface)

TFT LCD Driver integrates MIPI and DSI on one chip.

August 12, 2008 – Suited for use in mobile phone displays, TA8560 combines MIPI (Mobile Industry Processor Interface) and DSI (Display Serial Interface) onto one driver chip. DSI, based on scalable serial interconnect, provides lower power modes and allows bi-directional communications. It supports 16-, 18-, and 24-bit pixels, buffered and un-buffered display panels, and QVGA (240 x 320) resolution. Chip can drive up to 4 panels from 1 interface and displays up to 16 million colors.

http://news.thomasnet.com/fullstory/TFT-LCD-Driver-integrates-MIPI-and-DSI-on-one-chip-547564

2006 MDDI (Mobile Display Digital Interface)

MDDI (Mobile Display Digital Interface) is Qualcomm’s technology for high-speed serial interface between their MSM (baseband) chip and the peripheral including display module and camera module.

In 2006, I leaded the development of MDDI IP (Intellectual Property) including analog PHY and logic core.
The IP is successfully evaluated to 300Mbps for a data lane and supports dual display.
I designed my own MDDI logic core that receives 4-bit wise parallelized data and extract packets containing commands and display pixel data and transfer it to various legacy interfaces for the straightforward integration.
It requires only 30% area of Qualcomm’s original MDDI core nonetheless it has the almost the same features.

Working with Qualcomm people was good experience and I still working on MDDI 1.2 with them.