ARM 프로세서 아키텍처용 Windows 구축

Windows 8 빌드

Windows 기술팀 내부 모습

ARM 프로세서 아키텍처용 Windows 구축

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나날이 발전하는 기술과 다양해지는 고객의 컴퓨터 사용을 통해 뛰어난 유연성이 증명된 아키텍처가 Microsoft Windows의 가장 큰 특징입니다. 생산성 소프트웨어를 사용하여 1인 작업자를 위한 운영 체제로 출발한 Microsoft Windows는 이제 광범위한 하드웨어 및 소프트웨어 기술, 다양한 Windows 관련 제품, 그리고 매우 유연한 컴퓨팅 방식의 기반이 되었습니다. 'Windows 8'을 통해 우리는 Windows를 칩셋부터 사용자 환경까지 다시 구상했으며, 이렇게 다시 구상한 Windows를 ARM® 프로세서 아키텍처에 접목시키는 것이 이러한 혁신의 핵심입니다. 여기서 가장 중요한 점은 오늘날 누구나 생각하는 형태와 디자인을 벗어나 훨씬 더 다양한 폼 팩터와 디자인으로 PC의 범위를 확대하는 것입니다. 새로 설계된 Windows OS 기능이 결합된 Windows on ARM에서는 PC 설계에 제약이 없으므로 고객이 PC 성능을 최대로 이용할 수 있습니다.

여기에서는 'Windows on ARM' 또는 'WOA'의 기술적인 기반에 대해 알아보겠습니다. WOA는 Windows 제품군의 새로운 제품으로서, Windows Server, Windows Embedded 또는 Windows Phone과 매우 비슷합니다. WOA는 이러한 제품들과 마찬가지로 Windows를 기반으로 하며, Windows 8과 공통되는 부분이 매우 많고, 코드를 상당 부분 공유하고 있습니다. 앞으로 판매용으로 개발되어 전 세계에서 가장 규모가 큰 컴퓨팅 에코시스템의 일부로 지원될 예정입니다. 이 글에서는 WOA의 개발에 초점을 맞추어 몇 가지 기능과 사용자 환경에 대해 소개할 것입니다. x86/64 Windows 8과 마찬가지로 제품의 비즈니스 및 마케팅 측면과 관련하여 소개할 내용도 있습니다만, 이 글에서는 WOA 마케팅이나 판매가 아니라 WOA를 만드는 과정에 대해 설명합니다.

그리고 이 글에서는 WOA 개발 과정만 설명하고 있지만 우리는 Intel 및 AMD와 함께 이전의 그 어떤 릴리스보다도 광범위한 PC 제품에 대해 긴밀하게 협력했습니다. 강력한 고성능 x86/64 프로세서를 지원하는 Windows 8을 개발하고 Intel이 CES에서 보여준 새로운 저전력 프로세서를 연구하려면 긴밀한 협력, 엔지니어링 투자 확대, 강력한 새 디자인 및 이러한 플랫폼에서 사용할 수 있는 향상된 Windows용 아키텍처가 필요합니다. 이 글에서 ARM 프로세서 엔지니어링에 대한 내용이 나오면 ARM 플랫폼과 관련된 모든 새 작업뿐만 아니라 이 글에 나와 있는 대부분의 작업이 x86/64 플랫폼과 Windows 8에도 바로 적용된다는 점을 염두에 두어야 합니다. 우리는 Intel 및 AMD의 새로운 제품들이 Windows 8을 지원하게 될 것이라는 사실에 더할 나위 없이 기쁘고 든든합니다. 태블릿, 노트북, Ultrabook™, 올인원, 데스크톱 등 광범위한 PC 폼 팩터가 Windows 8의 새 기능을 활용하고, Windows 8은 하드웨어의 새 기능을 활용할 것입니다.

WOA를 '처음' 사용해 보면 x86/64 기반 Windows 8을 사용하는 것과 비슷할 것입니다. 로그인 방식도 동일하고, 앱을 시작하고 실행하는 방식도 동일하며, 새로운 Windows 스토어를 사용하는 방식도 동일합니다. 새로운 시작 화면, Metro 스타일 앱, Internet Explorer부터 주변기기까지 Windows의 고유한 기능에 액세스할 수 있으며, 원할 경우 Windows 파일 탐색기 및 데스크톱 Internet Explorer와 같은 도구를 사용하여 Windows 데스크톱에 액세스할 수도 있습니다. 물론 이전처럼 빠르고 유동적인 환경은 똑같이 제공됩니다. 즉, 사용자가 예상하는 것과 똑같은 느낌과 모양으로 WOA를 설계했습니다. 새로 설계된 Windows OS 기능이 결합된 WOA에서는 PC 설계에 '제약이 없으므로' 고객이 PC 성능을 최대로 이용할 수 있습니다.

'Windows 8 구축' 관련 글들은 엔지니어링에 대한 심층적인 내용을 다루기 때문에 설명이 길어지는 경향이 있으며 이 글도 예외는 아닙니다. 먼저 이번 글에서 자세히 알아보게 될 주요 항목에 대해 간략히 설명하는 것이 좋을 것 같습니다.

  • Windows on ARM, 즉 WOA는 Windows를 기반으로 하는 Windows 제품군의 새 제품이며, Windows 8과 공통되는 부분이 매우 많고, 코드를 상당 부분 공유하고 있습니다. 앞으로 판매용으로 개발되어 전 세계에서 가장 규모가 큰 컴퓨팅 에코시스템의 일부로 지원될 예정입니다. 우리는 새 파트너가 지원하는 고유한 기능과 폼 팩터를 제공하는 새로운 클래스의 PC에서 사용할 수 있는 WOA를 만들어서 Windows의 에코시스템을 확대했습니다.
  • WOA PC는 아직 개발 중이며, PC 제조업체에서 x86/64 기반 Windows 8용으로 설계된 PC와 동일한 시기에 WOA PC를 출시하도록 하는 것이 우리 모두의 목표입니다. WOA PC는 공통적인 Windows on ARM OS를 기반으로 NVIDIA, Qualcomm 및 Texas Instrument에서 제공하는 독자적이고 혁신적인 하드웨어 플랫폼 위에 구축됩니다. 이러한 플랫폼은 모두 동일한 Windows OS 바이너리를 실행하는데 이는 업계에서 유일한 방식입니다. PC 제조업체에서는 PC를 처음부터 WOA에 맞게 설계하기 위해 전력을 다하고 있습니다.
  • Windows 스토어의 Metro 스타일 앱은 WOA와 x86/64 기반 Windows 8을 모두 지원할 수 있습니다. WOA용 앱을 작성하려는 개발자는 C#/VB/XAML 및 Jscript/HTML5를 비롯한 다양한 언어로 제공되는 새로운 Visual Studio 11 도구를 사용하여 WinRT(Metro 스타일 앱 구축용 Windows API) 응용 프로그램을 작성함으로써 WOA용 앱을 개발할 수 있습니다. C 및 C++를 사용하여 WinRT를 대상으로 하는 네이티브 코드를 작성할 수도 있는데, 이것은 여러 아키텍처에서 사용할 수 있으며 Windows 스토어를 통해 배포할 수 있습니다. WOA는 기존 x86/64 데스크톱 앱의 실행, 에뮬레이션 또는 이식을 지원하지 않습니다. WinRT의 시스템 또는 OS 서비스만 사용하는 코드는 앱 내에서 사용할 수 있고 Windows 스토어를 통해 WOA 및 x86/64 모두에서 사용할 수 있도록 배포할 수 있습니다. 사용자는 장치 드라이버를 포함한 모든 소프트웨어를 Windows 스토어 및 Microsoft 업데이트 또는 Windows 업데이트를 통해 구할 수 있습니다.
  • WOA는 Microsoft의 메일, 일정, 연락처, 사진 및 저장소를 비롯한 모든 새 Metro 스타일 앱을 지원할 수 있습니다. WOA의 Internet Explorer 10에는 하드웨어 가속 HTML5에 대한 업계 최고의 지원 기능도 포함됩니다. WOA는 이 외에도 하드웨어 가속화 및 오프로딩 계산을 비롯한 업계 표준 미디어 형식과 업계 표준 문서 형식에 대한 지원 기능을 제공할 예정입니다. Microsoft는 어떤 경우든 최종 사용자가 사용할 앱과 지원 형식을 선택하고 관리하는 방향으로 유도하고 있습니다.
  • WOA에는 데스크톱 버전의 새로운 Microsoft Word, Excel, PowerPoint 및 OneNote가 포함되어 있습니다. 이러한 새 Office 응용 프로그램(코드 이름 'Office 15')은 전원/리소스 소비를 최소화하고 터치 기능을 구현할 수 있도록 상당 부분 다시 설계된 동시에, 사용자를 위한 완전한 기능을 갖추고 있으며 완벽한 문서 호환성을 제공합니다. WOA는 파일 탐색기, 데스크톱용 Internet Explorer 10 및 대부분의 다른 내장 Windows 데스크톱 기능을 비롯한 Windows 데스크톱 환경을 지원합니다. 전원/리소스 소비를 최소화하고 터치 기능을 구현할 수 있도록 상당 부분 다시 설계되었습니다.
  • WOA가 있으면 처음부터 WOA 전용으로 설계된 하드웨어, 펌웨어 및 WOA 소프트웨어의 통합된 엔드 투 엔드 제품을 사용할 수 있습니다. 지금도 Microsoft, ARM 라이선스 허가 업체, PC 제조업체 및 구성 요소/주변기기 개발자가 참여하는 엔지니어링 작업이 진행 중입니다. 이러한 노력은 WOA용으로 새로 제작되거나 상당 부분 다시 설계된 광범위한 하위 시스템에까지 영향을 미쳤습니다. 파트너는 WOA PC를 하드웨어, 펌웨어 및 Windows on ARM 소프트웨어를 포함하는 통합된 엔드 투 엔드 제품으로 제공할 예정입니다. Windows on ARM 소프트웨어는 새 WOA PC와 별도로 판매되거나 배포되지 않을 예정입니다. 하드웨어마다 고유의 소프트웨어가 정해져 있는 가전제품과 비슷하다고 보시면 됩니다. 제공되는 소프트웨어는 PC 사용 기간 동안 서비스되고 개선될 예정입니다.
  • x86/64 기반 Windows 8의 다음 번 주요 릴리스에서는 개발자와 하드웨어 파트너를 초청하여 비공개로 한정된 테스트 PC를 제공할 것입니다. 테스트 PC는 해당 시점에 광범위하게 릴리스될 x86/64 기반 Windows 8을 실행하게 됩니다. 테스트 PC는 출시될 PC에 대한 샘플이나 힌트가 아니며, WOA 전용 하드웨어를 실행하는 하드웨어 및 소프트웨어 엔지니어를 위한 도구입니다.
  • x86/64 기반 Windows 8의 베타 버전인 Windows Consumer Preview는 2월 말까지 다운로드할 수 있습니다. 이러한 Windows 8의 다음 릴리스는 여러 언어로 제공될 예정이며 누구나 다운로드할 수 있습니다.

이 글은 파트너와의 협력, 앱 제공, ARM 엔지니어링(다양한 하위 시스템 설명), ARM 개발, WOA PC 제공, 다음 단계 등의 부분으로 구성되어 있습니다.

또한 이 글에서 설명한 WOA를 시연하는 짤막한 동영상도 준비했습니다.


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파트너와의 협력

WOA 개발의 첫 단계는 ARM 프로세서를 만들어 '마더보드'를 제공하는 데 필요한 하위 시스템과 패키징하는 일을 하는 회사들과 파트너십을 체결하는 것입니다. 사람들에게 익숙한 보드와 달리 WOA 보드는 'System on Chip' 또는 'SoC'라고 하는 매우 작은 폼 팩터에 여러 실리콘 층이 뭉쳐 있는 실리콘 패키지로 생각하면 됩니다.

손가락 끝에 System on Chip 디스크를 올려놓은 손 모습
CES 2011 시연 당시의 SoC(System on Chip) (AP 통신, Julie Jacobson)

ARM 라이선스 허가 업체에서는 이러한 패키지를 구축할 때 각자 다른 방법을 사용하여 기능을 선택하고, 제품을 거래하고, 경쟁��� 있는 실리콘 패키지를 설계합니다. 이처럼 다양한 선택권이 존재하기 때문에 다양한 ARM 기반 제품이 출시되는 것입니다. ARM 환경은 하나로 정해진 것이 없으며 다른 운영 체제에서 보았듯이 동일한 ARM CPU라도 다른 구성 요소, 드라이버 및 소프트웨어와 결합할 경우 전혀 다른 종류나 품질의 환경이 구현될 수 있습니다. 그래서 우리는 WOA 프로젝트를 시작할 때부터 ARM 라이선스 허가 업체 세 곳, 즉 NVIDIA, Qualcomm 및 Texas Instruments와 협력했습니다. 이들 업체는 각각 다른 전문 기술과 접근 방법을 제공하며 WOA에 고유한 방식으로 기여할 것입니다. NVIDIA, Qualcomm 및 Texas Instruments는 태블릿에서 스마트폰, e-리더, 내장 장치에 이르는 ARM 기반 제품에서 큰 성공을 거둔 업체들입니다. 이같이 훌륭한 파트너의 지원을 받게 된 것을 행운으로 생각하며, 이처럼 다양하게 사용될 수 있는 것은 WOA밖에 없습니다.

SoC 패키지는 시작일 뿐입니다. WOA PC는 제조, 시스템 엔지니어링 및 산업 설계에 대한 전문 기술을 제공하고, 여기에 ARM 파트너의 엔지니어링 작업을 접목시켜 경쟁력 있는 PC를 개발하는 PC 제조업체와의 파트너십을 통해 탄생합니다. PC 제조업체는 다양한 채널을 통해 소비자와 기업에 PC를 판매하고 사후 서비스를 지원하는 데 필요한 전문 기술도 제공합니다.

이러한 파트너십에서 Microsoft의 역할은 새로운 유형의 하드웨어, 새 시나리오 및 새 엔지니어링 과제에 맞게 개선된 Windows 운영 체제를 제공하는 것입니다. 우리의 최종 목표는 다시 구상한 Windows가 칩셋부터 펌웨어, 하드웨어, OS, 응용 프로그램, 궁극적으로 PC를 사용하는 사람에게까지 원활한 환경을 제공하도록 하는 것입니다. 이번 파트너십은 지금까지와는 차원이 다르게 관련된 모든 파트너가 엔지니어링 작업에 참여했습니다. 이 같은 새로운 방식을 도입한 목적은 PC 사용 기간 동안 자유로운 선택권을 존중하고 안정적인 엔드 투 엔드 환경을 제공하기 위해서입니다.

앱 제공

기본적인 Windows 구현 방식에서 ARM 하드웨어를 지원하기 위해 변경된 사항에 대해 자세히 살펴보기 전에 먼저 개략적인 내용을 살펴보고 Microsoft가 제공하게 될 앱에 대해 설명하겠습니다.('앱'이라는 용어가 새롭게 사용되는 것을 보니 기쁩니다. 1989년 Microsoft에 처음 입사했을 때 제 명함에 적힌 직함이 앱 부서, 앱 도구 팀의 소프트웨어 설계 엔지니어였습니다.)

새로운 Windows 제품에 사용하게 될 버전이나 SKU는 아직 발표하지 않았지만 시험판 단계에서 소프트웨어의 거의 모든 기능을 포함하여 제품의 각 부분을 하나도 빠짐없이 테스트하고 사용해 볼 것입니다. 그에 따라 경쟁력 있고 모든 고객을 사로잡는 가치를 제공하도록 단일 WOA 제품에 포함된 기능을 개선하겠습니다.

//build/ 컨퍼런스 및 기타 포럼에서 발표하고 시연한 것처럼 WOA에는 Windows 개발자 프리뷰에 있는 모든 WinRT 기능이 있으며, 새로운 x86/64용 Metro 스타일 앱을 구축하는 데 사용할 수 있는 모든 도구와 기술을 WOA용 앱 개발자도 사용할 수 있습니다. 개발자는 C#, XAML, VB 및 HTML5 기반 도구 외에도 이러한 도구를 사용하여 최대한의 성능과 유연성을 제공하는 WOA용 앱 대상 기본 C/C++ 코드를 만들 수 있습니다. 단, 이러한 코드는 WinRT API 집합을 대상으로 해야 합니다. 또한 C, C++, C#, Visual Basic 또는 JavaScript와 같은 기존 코드를 사용하는 개발자는 Windows 서비스용 WinRT API 집합을 대상으로 하는 코드를 앱에 자유롭게 통합할 수 있습니다. Windows 스토어는 ARM 및 x86/64를 기반으로 구현된 앱을 모두 제공, 배포 및 서비스할 수 있습니다(두 가지 유형의 배포가 필요한 앱에 네이티브 코드가 있는 경우).

우리는 이전에도 Hotmail, SkyDrive, Messenger와 같은 클라우드 기반 서비스에 연결하고, 이러한 서비스를 통해 광범위한 타사 서비스에 연결하는 데 사용되는 Microsoft의 새로운 Metro 스타일 앱을 시연한 적이 있습니다. 예를 들어 메일 앱은 기업 및 소비자 기반 메일, 일정, 연락처를 관리하는 업계 표준 EAS에 연결합니다. 기존의 Live Connect 기능을 사용하면 하나의 Metro 스타일 앱에서 Facebook 친구와 채팅하거나 LinkedIn 또는 Twitter에 올라온 최근 소식을 받아볼 수 있었습니다. 이는 Microsoft 계정에 연결할 수 있는 전 세계 100여 가지 서비스 중 극히 일부입니다. 이러한 앱은 WOA에 기본 제공되지만 사용자가 원한다면 제거하고 다른 기본 앱을 설정하거나 Windows 스토어를 사용하여 유사한 타사 앱을 다운로드할 수 있습니다. 또한 Windows 스토어의 모든 Metro 스타일 앱은 선택한 모든 서비스와 함께 작동할 때 Microsoft 서비스를 사용하거나 사용하지 않을 수 있습니다. 이러한 Microsoft 서비스로는 로그인부터 통신, 앱 내부 결제, 광고 서비스까지 다양한 서비스가 있습니다.

Windows 8의 다음 시험판에서는 표준 HTML5 웹 플랫폼을 지원하는 Internet Explorer 10에 따라 광범위한 업계 표준 미디어 및 문서 형식을 지원하는 Microsoft의 Metro 스타일 앱을 보게 될 수도 있습니다. WOA에 제공되는 표준 지원 수준은 동급 최고이며 범위 면에서 경쟁업체의 제품과 비교해도 손색이 없습니다. 물론 이처럼 광범위한 표준을 지원하는 의도는 시스템에서 사용할 앱과 실행할 앱을 선택하고 제어할 수 있는 권한을 최종 사용자에게 제공하는 방향으로 업계를 선도하기 위해서입니다.

Windows 데스크톱의 가용성은 WOA에서 매우 중요한 부분입니다. 데스크톱은 PC, 특히 파일, 저장소, 네트워킹 및 다양한 주변기기와 상호 작용하는 친숙한 공간입니다. 예를 들어 Windows 탐색기를 사용하면 외부 저장 장치에 연결하거나, 네트워크 공유 파일을 전송하고 관리하거나, 여러 디스플레이를 사용할 수 있고, 이러한 모든 작업을 필요에 따라 연결된 키보드와 마우스를 사용하거나 사용하지 않고 수행할 수 있습니다. 모든 작업이 익숙하고, 빠르고 효율적이며 유용합니다. 원한다면 제어판 설정의 하위 항목에 액세스하여 시스템에 대한 매우 세부적인 수준의 제어 설정에 액세스하고 사용자 지정할 수 있습니다. 그리고 터치 인식 PC에서 개발자 프리뷰를 사용해 보신 분들은 향상된 사용자 인터페이스 환경에 맞게 터치 상호 작용이 개선되었다는 점을 아셨을 것입니다.

한편 WOA(Windows 8과 마찬가지로)는 Metro 스타일 앱에 집중하는 고객이 데스크톱에 시간을 빼앗기는 일이 없도록 설계되었습니다. 즉, 데스크톱을 사용할 때 런타임 오버헤드가 발생하지 않습니다. 사용자가 원하거나 필요로 하는 바로 그 자리에 있습니다. 다음 내용에서는 시스템 보안, 지속적인 안정성, 성능 또는 WOA PC의 전력 소모를 희생하지 않고도 데스크톱의 가용성을 높일 수 있는 배경 기술에 대해 설명할 것입니다. 개발자 프리뷰를 체험해 본 사용자라면 사용자 환경이 계속 진화하고 있다는 것을 알 수 있으며 다음 Consumer Preview에서는 상당히 향상된 기능을 보시게 될 것입니다.

일각에서는 과거의 방식에서 벗어나 접근 방법을 단순화하고 효율을 높일 수 있도록 WOA에서 데스크톱을 제거하자는 의견도 있었습니다. 하지만 고객이 편리하고 유용하게 사용 중인 기능을 포기하는 것은 우리가 추구하는 PC의 발전 방향이 아닙니다. 모든 플랫폼에는 여러 모델이 있습니다. 여러 모델이 있다는 것은 모든 플랫폼에서 PC 성능을 희생하지 않는 유연한 솔루션을 의미합니다. 새 프로그래밍 모델로의 전환을 지원하기 위한 솔루션(예: 가상화 또는 에뮬레이션 솔루션 - 실현 가능한 경우), 하나의 플랫폼에서 여러 프로그래밍 모델을 지원하기 위한 솔루션(네이티브 및 웹 기반 응용 프로그램 - 둘 다 자주 사용되는 경우) 또는 다양한 작업 방법을 지원하기 위한 솔루션(다양한 경우의 명령 셸 또는 GUI)이든 마찬가지입니다.

Windows 데스크톱 내에서 WOA는 코드 이름 'Office 15'라고 하는 새 데스크톱 버전의 Microsoft Word, Excel, PowerPoint 및 OneNote를 포함합니다. WOA는 익숙한 Office 생산성 소프트웨어와 그 호환성, 업계 최고의 하드웨어 가속 웹 브라우저, Microsoft 앱 및 Windows 스토어 앱의 장점을 최대한 이용하려는 사람들을 위한 완벽한 제품입니다.

이렇게 탄생하는 WOA PC는 휴대성이 뛰어나고 한 자리에서 모든 앱, 미디어, 엔터테인먼트 및 생산성 프로그램을 사용할 수 있는 진정 완벽한 환경을 제공합니다. WOA용 새 Office 응용 프로그램은 전원/리소스 소비를 최소화하고 터치 기능을 구현할 수 있도록 상당 부분 다시 설계되었습니다. 이 엔지니어링 작업은 Office 소프트웨어에 WOA를 제공하기 위한 과정에서 매우 중요한 부분입니다. 단지 다시 컴파일하거나 이식하는 것이 아니라 새 x86/64 PC에 완전하고 일관된 사용자 환경 및 정확성을 제공하기 위해 제품을 상당 부분 다시 작업하기 때문입니다.

'Office 15'라는 코드 이름으로 불리는 차세대 Microsoft Office 버전에 대한 자세한 내용은 Office Exec 블로그에서 확인할 수 있습니다.

ARM 엔지니어링

Windows가 ARM 아키텍처에서도 원활하게 실행되도록 하는 것은 매우 중요한 엔지니어링 작업입니다. 고객들은 지난 수년간 Windows에 추가된 수많은 기능에 매우 익숙합니다. 따라서 현재의 ARM 기반 제품에서도 이러한 기능을 요구할 것이 분명하기 때문에 우리는 이 작업에 착수했습니다. 즉, 성능 제약이 없는 PC를 개발하기 위한 시나리오 및 기능에 다양한 폼 팩터의 PC와 모바일 장치를 추가한 것입니다. '처음부터 다시 시작'하자고 강력하게 주장하고 싶은 마음이 컸지만 기반이 튼튼해야 기술 자산도 발전하는 것이라 믿습니다. Windows 기반의 핵심은 전 세계에서 가장 안정적이고, 확장성이 높으며, 보안이 뛰어나다는 것입니다. 우리가 이렇게 노력하는 이유는 완벽한 환경을 제공하기 위해서입니다.

또한 우리는 지속적인 안정성, 전력 소모, 리소스 이용, '즉각적인' 연결성 및 가용성에 대한 고객의 기대를 만족시키기 위해 Windows의 일부 요소를 새롭게 엔지니어링해야 한다는 사실을 알고 있습니다. 이러한 모든 작업은 x86/64 기반 Windows 8 제품과 관련되어 있으며, 우리가 ARM에 대해 수행한 작업 중 상당 부분이 Intel과 AMD에서 출시하는 신제품(이 글에서는 다루지 않음)에 적용될 것입니다. ARM 엔지니어링 과정을 통해 우리는 OS 동작 및 프로그래밍 모델의 전제 사항에서 성능을 대폭 향상시킬 가능성이 있는지 살펴보고 있습니다.

WOA의 새로운 특징 중 하나는 사용자가 WOA PC를 끄지 않는다는 것입니다. WOA PC에는 기존 사용자들에게 익숙한 최대 절전 모드나 대기 모드 옵션이 없습니다. 대신 WOA PC는 새로 설계된 '온라인 대기 모드'로 작동합니다. 휴대전화를 사용하는 방식과 비슷하다고 생각하시면 됩니다. 화면이 켜지면 WOA PC의 모든 성능 및 기능을 사용할 수 있습니다. 전원 단추나 타이머를 눌러 화면이 어두워지면 PC는 몇 주 동안이나 배터리가 지속되는 완전히 새로운 방식의 초저전력 모드로 전환됩니다. 이 모드에 있는 동안 시스템은 전력 소모를 동적으로 조절하고, 사용되지 않는 시스템에 공급되는 전력을 줄입니다. 최종 사용자를 위한 WOA의 고유한 기능으로, 사용자가 백그라운드 실행이 가능한 프로그램을 제어할 수 있습니다. 따라서 앱을 항상 온라인 상태로 유지하고 새 메일과 같은 정보를 최신 상태를 유지할 수 있습니다. 온라인 대기 모드는 하드웨어에서 펌웨어, OS, WinRT 플랫폼 및 앱에 이르기까지 WOA PC의 모든 엔지니어링에 적용됩니다. 온라인 대기 모드는 ARM 아키텍처에만 국한된 것이 아니며, x86/64 SoC 제품에도 이러한 기능을 구현하기 위해 최선을 다하고 있습니다.

오늘날에는 Windows 코드를 한 번 배포하여 다양한 PC에서 설치하고 실행할 수 있는 기술적 사양에 따라 만들어진 x86/64 기반 Windows가 하드웨어에서 실행되는 PC 환경이 일반적입니다. 이것은 규모의 측면에서 굉장한 장점이 있습니다. 이러한 개방성 역시 PC 혁명의 특징이며 1980년 이후부터 업계의 협업을 나타내는 상징이 되었습니다. 광범위하게 지원되는 새 하드웨어가 개발되면 이러한 기본 사양이 진화하고 PC 아키텍처가 발전합니다. Windows 8에서도 이러한 접근 방식은 그대로 유지되었습니다. 개발자 프리뷰를 체험한 수백만 명의 사람들이 증명하듯 Windows 8은 Windows 7 로고가 붙어 있는 모든 PC에서 실행되며 Windows 7에서 지원되도록 설계된 모든 기존 소프트웨어 및 주변기기를 실행할 수 있습니다(제조업체에서 Windows 8을 지원하는 경우).

ARM 제품의 라이선스 보유 업체인 ARM Holdings에서 사용하는 접근 방식은 기본적으로 이 방법으로 표준화되지 않았으며, 각 제조업체별로 장치와 해당 장치에서 실행되는 소프트웨어가 모두 다릅니다. 물론 64비트 지원 버전과 다중 코어를 추가하는 등 지속적으로 향상되는 표준 명령 집합 및 CPU 아키텍처도 있기는 하지만 각 라이선스 허가 업체가 ARM 플랫폼에 채택하는 CPU와 구성 요소의 조합 역시 혁신의 일부입니다. 기기 간 공통점이 나타날 수도 있지만 사용자에게 적용되거나 큰 영향을 미치지는 않습니다. 최종 사용자가 장치에 다른 OS(또는 OS 버전)를 설치하거나 OS를 확장하는 것은 기술적으로 제한되어 있으므로 일반적인 방법으로는 불가능하며 이를 지원하는 장치 제조업체도 거의 없습니다. 장치 제조업체는 ARM 파트너와 협력하여 소프트웨어가 엄격하게 정해져 있는 장치(또는 그 반대)를 개발하며, 소비자는 이 완전한 패키지를 구매하게 됩니다. 이러한 패키지는 단일 경로를 통해 서비스되고 업데이트됩니다. 이러한 내장 장치의 파트너 간 통합 엔지니어링은 매우 중요합니다. 이러한 의미에서 이것은 x86/64 기반 Windows와 전혀 다릅니다.

WOA와 관련하여 우리는 새로운 컴퓨팅 플랫폼 개발 방법을 정의했습니다. 우리는 소프트웨어 및 주변 기기가 폭넓은 폼 팩터 및 제조업체 선택과 함께 ARM 아키텍처에 의한 다양성, 플랫폼의 개방성 등의 모든 이점을 이용할 수 있는 접근 방법을 설계했습니다. 동시에 이처럼 다양한 범위에서도 WOA의 기능, 환경 및 기본 성능이 일관적으로 유지될 수 있도록 최선을 다하고 있습니다. Windows Phone 7 방식인 '섀시 사양'에 익숙한 사람이라면 WOA에서도 비슷한 요소를 발견할 수 있을 것입니다. WOA에 구현되는 사양은 여러 방면에서 다양성을 제공하며 엔지니어링 및 제품 성능 만큼이나 많은 공을 들였습니다. 반면 WOA PC에서는 동일한 OS 바이너리가 실행됩니다.

ARM 엔지니어링은 Windows 커널을 ARM에서 부팅 및 실행될 수 있도록 설계하는 작업부터 시작합니다. 아시겠지만 이 작업은 상당히 고된 작업입니다. 혹자는 이 작업을 새로운 명령 집합 코드를 '이식'하거나 단순히 '다시 컴파일'하는 것과 비슷한 맥락으로 생각할지도 모릅니다. Windows의 하드웨어와 연결된 부분, 그리고 커널과 관련해서는 그보다 훨씬 더 많은 작업이 필요합니다. 커널 작업과 함께 Windows 구축에 사용되는 ARM 컴파일러와 도구(Visual Studio 포함)를 개발하는 작업도 했습니다.

상위 수준인 응용 프로그램 계층에서 봤을 때 코드는 상당히 이식성이 뛰어납니다. Windows는 오랜 기간 동안 x86, x64, PowerPC, Alpha, MIPS, IA64 등 여러 아키텍처에서 실행되어 왔기 때문입니다. 커널에도 이식 가능한 코드가 많이 있습니다. 이러한 새 플랫폼을 구현하기 위해 하드웨어/소프트웨어 경계 및 OS와 하드웨어의 상호 작용 방법을 가정하는 모든 위치에서 Windows를 다시 구상했습니다. 간략히 설명하자면 ARM 정의에는 PCI 버스 또는 SATA와 같은 몇몇 일반적인 하위 시스템에 대한 지원이 필요하지 않습니다. 각 ARM 구현에 의해 구현된 아날로그적인 개념이 있지만 항상 일반적인 것은 아닙니다. 이러한 모든 작업은 프로젝트 시작 이후 총 세 번에 걸친 대대적인 ARM 하드웨어 수정 작업에서 반복적으로 수행되었습니다.

사실 이식이라고 하기엔 훨씬 더 복잡한 작업이지만 내부적으로는 '이식'이라고 부르는 이 작업에서 수행된 몇 가지 작업 유형에 대해 살펴보도록 하겠습니다. 이 작업은 모두 사용자 환경, Windows 스토어, WinRT 및 Windows 8의 새로운 환경을 개발하면서 동시에 진행해 왔다는 점을 알아주시기 바랍니다.

이식 작업 준비

이식 작업을 시작하기 전에 Windows 구축을 위한 ARM 컴파일러와 도구 체인이 필요했습니다. Windows Phone이나 Windows Embedded 와 같이 ARM 프로세서를 사용하는 다른 Microsoft 제품이 있으므로 우리는 ARM 컴파일러와 도구 체인을 확보할 수 있었지만 Windows를 구축하기 위해 많은 부분을 개선했습니다. 이러한 도구는 개발자에게 제공될 예정이며 Windows 8 개발자 프리뷰에서 C#/VB/XAML/HTML5를 사용 중인 분들에게는 이미 제공되었습니다. C/C++에는 테스트를 위해 ARM 네이티브 하드웨어가 필요하며, 이에 대해서는 아래에서 살펴보겠습니다.

Windows 핵심 시스템 부팅

도구를 확보하고 나서 우리는 Windows 부팅 환경 이식과 시스템 펌웨어 사양 개발을 시작할 수 있었습니다. 펌웨어의 프로토타입을 직접 만들기도 했습니다. 몇 가지 펌웨어 프로토타입은 다음과 같습니다.

  • UEFI 펌웨어는 WOA 시스템에서 최하위 계층에 속하며 OS 로드에 필요한 일관된 서비스를 제공합니다. WOA의 경우 우리는 파트너에 제공한 시스템을 부트스트랩하기 위해 펌웨어를 개발했습니다. 또한 WOA 시스템은 신뢰할 수 있는 부팅 및 저장소 암호화를 위한 펌웨어 기반 TPM을 포함하고 있습니다. 예를 들어 우리는 TPM을 사용하여 시스템이 맬웨어에 의해 조작되지 않았는지 확인하는 신뢰할 수 있는 부팅을 구현했습니다.
  • ACPI 펌웨어는 부팅하는 동안 플랫폼에서 장치의 플러그 앤 플레이 조사에 사용되며, SoC 외부 장치(예: 센서, 터치 컨트롤러 등)의 전원 관리도 담당합니다. 지난 수년간 플러그 앤 플레이 버스 및 ACPI가 PC의 표준으로 자리 잡은 덕분에 운영 체제 소프트웨어 및 드라이버가 '트리에 올라가서' PC의 모든 것을 찾을 수 있습니다. SoC 내장 설계에서는 SoC에 무엇이 연결되었는지 또는 심지어 SoC가 어떻게 연결되어 있는지 확인할 수 있는 '트리' 또는 탐색 기능이 없습니다. Windows 8에서 우리는 테이블을 사용하여 시스템 구성을 설명하는 새로운 표준을 작성했습니다. 따라서 소프트웨어가 테이블을 간단하게 읽고 시스템을 구성할 수 있습니다.

그런 다음 시스템이 펌웨어에서 부팅 관리자와 부팅 로더를 로드한 후 커널, HAL, 부팅 장치 드라이버를 차례대로 로드할 수 있습니다.

  • Windows 하드웨어 추상화 계층(HAL)은 다양한 핵심 시스템 리소스(타이머, DMA, 인터럽트 컨트롤러)를 지원합니다. Windows는 처음부터 여러 ISA(Instruction Set Architectures)를 지원하도록 설계되었으며, HAL은 새 ISA가 함께 제공되는 경우가 많은 다양한 시스템 아키텍처를 적용하기 위한 핵심입니다. 하드웨어 계층을 추상화하면 OS 자체를 수정하지 않고도 핵심 시스템 리소스에 사용할 새 SoC를 수용할 수 있습니다. ARM 플랫폼 간의 변형은 우리가 새로운 수준의 추상화 기능을 지원하기 위해 HAL을 설계했을 정도로 매우 중요합니다. Windows 8 HAL의 새 기능은 인터럽트 컨트롤러의 드라이버처럼 HAL을 확장하여 각 핵심 시스템 리소스를 연결하는 것입니다.
장치 및 버스

우리는 장치 드라이버를 로드하고 Windows 부팅을 계속하기 위해 새로운 유형의 저전력 버스를 위한 새 드라이버 몇 개와 이러한 버스의 연결을 지원하는 드라이버를 구축해야 했습니다.

우리의 장치 전략은 표준화된 프로토콜과 클래스 드라이버를 광범위하게 사용하는 것입니다. 다음에 나오는 첫 번째 예는 터치 컨트롤러와 많은 센서에 사용되는 HID over I2C 드라이버이며, 또 다른 예는 USB 연결 모바일 광대역 무선 송수신 장치용 클래스 드라이버입니다. 저장소, 마우스 또는 키보드와 같은 다양한 USB 장치를 연결할 때 경험할 수 있듯이 Windows 내부에도 물론 많은 클래스 드라이버가 있습니다.

  • I2C/UART와 같은 저전력 직렬 버스는 ARM PC에서 일반적이지만 x86 PC에서는 잘 사용되지 않습니다. 이러한 버스는 일반적으로 데이터 전송 속도가 느리지만 전력 사용량도 낮습니다(경우에 따라 10배 낮음). WOA의 전반적인 전력 사용량을 줄이고 배터리 수명을 늘리려면 이러한 버스의 지원이 필수적입니다. 이러한 버스를 통틀어 SPB(Simple Peripheral Bus)라고 하며 WOA에서 이를 위한 새로운 인터페이스를 개발했습니다. 인터페이스를 입수하게 되면 차이점을 설명해 드리겠습니다. Windows에는 USB를 통해 클래스 드라이버에서 기본적으로 지원되는 많은 장치 클래스가 있습니다. 이러한 클래스는 I2C를 통해 정의되지 않으므로 클래스 드라이버가 지원되지 않습니다. 널리 사용되는 장치 클래스 중 하나로 HID(Human Interaction Device) 프로토콜 기반 장치가 있습니다. HID는 키보드, 마우스, 터치패드, 스피커폰, 단추, 터치스크린 등과 같은 장치를 위해 엄선된 프로토콜입니다. 표준화된 프로토콜을 정의하고 HID over I2C에 대한 드라이버 지원을 구현하면 파트너와 함께 협력하여 파트너의 I2C 기반 장치 펌웨어를 단일 클래스 드라이버와 함께 작동하도록 개선할 수 있습니다. 예를 들어 HID over I2C를 지원하면 터치 컨트롤러가 해당 인터페이스를 사용할 수 있고 Windows에 이미 있는 입력 지원 기능을 활용할 수 있습니다.
  • SD I/O를 사용하면 저전력 Wi-Fi 무선 송수신 장치를 연결할 수 있습니다. 현재 PC의 무선 송수신 장치는 USB 또는 PCI-E를 통해 연결됩니다. SD I/O 지원을 추가한 이유는 높은 데이터 전송 속도(100MB/s)를 유지하면서 배터리 수명을 개선하기 위해서입니다. WOA의 Wi-Fi 지원 기능은 효율적인 오프로드를 지원하므로 온라인 대기 모드로 연결을 유지하면서 전력을 아주 적은 양만 사용할 수 있습니다.
  • Embedded MultiMediaCard(eMMC) 저장소는 ARM 장치의 저장소를 위한 '사실상의' 표준입니다. 대부분의 저장소는 SATA를 지원하지 않으니까요. Windows에는 빠른 디스크와 매우 높은 대역폭 데이터 전송 속도가 필요하므로 이 표준은 흥미로운 과제였습니다. eMMC 지원과 더불어, 저장소 I/O를 축소하고 합쳐서 저장소에 대한 읽기 및 쓰기 횟수를 줄이기 위해 몇 가지 OS 성능 최적화 작업을 단행했습니다.
  • General Purpose I/O(GPIO) 드라이버는 단추, 인터럽트 또는 기타 I/O가 ARM 프로세서에 연결되도록 지원합니다.
  • GPIO 드라이버 외에 Windows용 단추 드라이버, 전원 및 볼륨 단추도 있습니다. 단추는 ARM 장치에서 표준이 아니며, 각 시스템마다 모든 하드웨어 단추에 대한 특정 드라이버가 필요합니다.
  • 우리는 SoC 수준의 전원, 총 플랫폼 전원, 온라인 대기 모드 켜기/끄기 사용 모델을 관리하기 위한 새로운 전원 프레임워크를 구축했습니다.
시작 화면 열기

펌웨어, HAL, 부팅 서비스, 부팅 장치 및 버스가 가동되어 실행되면 시스템의 나머지 부분을 불러와서 바탕 화면 및 시작 화면을 열 준비가 완료된 것입니다.

  • WOA용 ARM SoC에는 Internet Explorer 10, Windows 사용자 인터페이스 및 Metro 스타일 앱의 그래픽 가속에 사용되는 DirectX 지원 GPU(DX)가 있습니다. 응답 속도가 빠른 사용자 환경을 제공하려면 DX 지원 GPU를 사용하는 것이 필수입니다. ARM 파트너는 각 WOA 대상을 위한 DX 호환 그래픽 드라이버를 만들었습니다. 오늘날의 GPU는 CPU보다 훨씬 복잡하기 때문에 이것은 매우 복잡한 코드를 다루는 중요한 작업이었습니다. 새로운 이 ARM SoC에는 아직 그래픽 드라이버가 없고 호환 모드로 사용할 업계 표준 VGA 하위 시스템도 없으므로 ARM SoC에 Windows 8을 가져오기 위해 그래픽 팀에서 하드웨어 프레임 버퍼에 바로 작업할 수 있는 소프트 GPU 드라이버를 만들었습니다. 덕분에 개발 작업 외에도 일반 GPU 드라이버를 사용할 수 없는 경우 소프트 GPU 드라이버를 사용하여 Windows의 다른 부분을 다시 구상할 수 있었습니다. 예를 들어 Windows 설치를 실행할 때, 또는 매우 드물기는 하지만 Windows에 '블루스크린'이 표시될 경우 모든 플랫폼에서 달갑지 않은 메시지조차 친절한 느낌이 들도록 좀 더 친근하게 꾸미고 내용도 번역했습니다. 이것은 x86/64 아키텍처의 일반적인 작업 중 아주 사소한 예입니다.
  • WOA PC는 주 프로세서의 특정 작업을 통합 하드웨어 하위 시스템으로 오프로드하는 하드웨어 지원을 사용합니다. 이렇게 하면 성능과 배터리 수명이 향상됩니다. 예를 들어 영화를 볼 때 전용 프로세서 등으로 멀티미디어 오프로드 처리가 완료되면 그 외의 처리 작업은 최소화됩니다. 멀티미디어 오프로드는 재생에 최적화되어 있으므로 배터리 걱정 없이 여러 편의 영화를 감상하거나 PC를 훨씬 얇고 가볍게 설계할 수 있습니다. 또 다른 예로 문서 작업과 영화 감상을 동시에 하는 경우를 들 수 있습니다. 이때 영화는 오프로드 하드웨어에서 실행되므로 전반적인 시스템 응답 속도가 향상됩니다. WOA는 멀티미디어 인코딩 및 디코딩을 포함한 여러 가지 오프로드 외에도 Bitlocker 및 EAS용 보안 오프로드도 활용합니다. 이러한 유형의 엔지니어링은 x86/64에도 적용됩니다. x86/64 역시 오프로드를 지원하며 Windows 7에서 도입되었습니다.
연결된 장치 서비스

이 시점에서는 대부분의 시스템이 실행 중이었고, 서비스가 Windows의 모든 기능을 지원하도록 할 시기였습니다. 다음은 Windows가 지원하는 아키텍처에서 일반적인 장치이므로 개발자는 Metro 스타일 앱에서 이러한 서비스를 활용할 수 있습니다.

  • 모바일 광대역(MBB) 클래스 드라이버. 클래스 드라이버를 만들어 모든 Windows PC에 광대역 기능을 훨씬 간단하게 추가할 수 있었습니다. WOA가 이 작업의 촉매 역할을 했지만 전체 에코시스템이 이득을 보았습니다.
  • 프린터 클래스 드라이버. Windows 8에서 우리는 프린터 인프라를 다시 설계하여 클래스 드라이버 지원을 추가했습니다. 클래스 드라이버는 현재 시중에 판매되는 대부분의 프린터를 지원합니다. 즉, WOA에서 추가 드라이버 없이 '플러그 앤 프린트'가 가능하다는 의미입니다. 새 아키텍처가 필요한 이유는 여러 가지가 있었지만 WOA PC에서 출력하는 기능은 처음부터 염두에 두었던 기능입니다.
  • GPS. Windows는 Wi-Fi 액세스 지점과 백업 데이터베이스를 통해 PC 위치를 추적할 수 있는 위치 공급자를 제공합니다. 또한 모바일 광대역이 있는 시스템은 실외에서 길을 찾을 때 정확한 위치를 제공하는 통합 GNSS(Global Navigation Satellite System, 미국에서는 GPS) 수신기를 갖고 있습니다. 위치 플랫폼은 응용 프로그램에서 요청하는 정확도를 기반으로 올바른 위치 데이터 공급자를 선택하여 사용함으로써 전력 및 정확도를 최적화하는 작업에서 중심적인 역할을 담당합니다.
  • 센서(가속도계, 회전계, 자이로, 나침반, 자력계). 최근에 올린 글에서 센서 융합 및 Windows에 센서 지원 기능을 추가한 방법에 대해 설명했습니다. 이 작업 또한 모든 SoC 기반 아키텍처에 적용되며 HID I2C 프로토콜을 활용합니다.
  • Bluetooth. WOA는 저전력 UART를 사용하여 Bluetooth LE, x86/64 기반 Windows 8과 동일한 프로필 및 Bluetooth 무선 송수신 장치 연결을 지원합니다.
  • USB 및 IP를 통한 MTP. Windows on ARM은 MTP(Media Transfer Protocol)를 사용하여 휴대 전화나 뮤직 플레이어, 카메라 같은 휴대용 장치를 시스템에 연결하는 기능을 제공합니다. 이러한 MTP 호환 장치는 기본 제공 Windows 클래스 드라이버를 활용하여 USB 또는 IP를 통해 연결할 수 있으므로 사용자가 자신이 좋아하는 Metro 스타일 앱을 사용하여 데이터를 교환할 수 있습니다.
  • Windows 업데이트 기반 서비스. OS, 드라이버, 시스템, 장치 펌웨어 등 '모든' 플랫폼 코드에서 각 WOA 시스템은 최상위 항목부터 최하위 항목까지 모두 Windows 업데이트(WU)를 통해 서비스됩니다. 우리는 WOA 시스템의 시스템 펌웨어를 안전하고 안정적으로 업데이트할 수 있도록 WU에 WOA 지원 기능을 추가했을 뿐만 아니라 각 장치가 가장 호환성이 뛰어난 것으로 확인된 드라이버를 사용하는 드라이버 대상 지정 기능도 추가했습니다.

이와 같이 이 엔지니어링 작업 중 일부는 새 하드웨어 플랫폼에 엄격하게 적용됩니다. 그 중 일부에서는 새 유형의 하드웨어 지원 기능이 상당히 많이 도입되었습니다. 이 작업은 대부분 x86/64 플랫폼, 특히 Intel이 CES에서 시연한 새로운 저전력 ATOM® 프로세서 같은 최첨단 제품에서 지속적으로 수행되고 있습니다.

또한 상당한 양이 응용 프로그램 계층에 전파되었으며 //build/에서 소개된 새 WinRT API의 정의 요소가 되었습니다. 예를 들어 온라인 대기 모드를 지원하기 위해 커널을 엔지니어링하는 동안 긴 배터리 수명을 제공하는 것이 전체 WinRT 응용 프로그램 모델 및 도구 집합의 일부가 되었으며 이 모든 작업이 WOA 및 x86/64 기반 Windows 8에 적용됩니다.

앞에서 언급했듯이 Windows의 특정 부분은 대개 기술적으로 간단한 방법을 통해 ARM에서 작동하도록 만들 수 있는 코드를 사용하여 구축됩니다. 이러한 하위 시스템에는 Windows 데스크톱과 애플릿 및 지원 API가 포함되는데 리소스 및 전력 효율을 높이기 위해 상당 부분을 다시 설계해야 했습니다. 아래는 전체 Windows 데스크톱을 실행하는 이전 ARM 장치(이전 Windows Phone)의 사진입니다. WOA 개발 초기에 우리가 갖고 있던 하드웨어는 전화기(ARM 태블릿은 아직 없었음) 같은 기존 ARM 장치가 전부였습니다. RAM(수정 작업을 거치지 않은) 상태로 올린 디버그 WOA의 옛날 사진을 보는 것도 색다른 즐거움이 될 것입니다. 참고: 이 사진은 제품 계획 또는 제품 정보와 관계가 없습니다.

 작업 관리자와 화상 키보드가 표시된 휴대 전화를 쥐고 있는 손 모습

전화 키패드에 오버레이된 창에 카드놀이 게임이 표시된 휴대 전화를 쥐고 있는 손 모습

테스트

연구실에서는 WOA를 어떻게 테스트하고 있는지 궁금하실지도 모르는데, x86/64의 경우 실제 컴퓨터와 가상화된 컴퓨터를 수천 대나 갖춘 대규모 연구실을 운영하여 매일 하루도 빠짐없이 빌드에 대해 고도로 자동화된 테스트를 실시합니다. WOA의 경우 연구실과 테스트 프로세스를 다시 구상했습니다. x86/64 테스트를 위해서는 랙이 탑재된 서버 수천 대를 주문하거나 가상화하기만 하면 됩니다. ARM의 경우에는 WOA를 실행할 수 있는 표준 랙 탑재 서버가 없습니다. 고도로 통합된 하드웨어/펌웨어/소프트웨어 개발이 목적이고 가상화는 소용이 없으므로 독창적인 방식을 고안해야 했습니다.

수백 개의 ARM 개발 보드와 사용자 지정 I/O 보드를 테스트 인프라에 연결된 랙 어셈블리에 통합했습니다. 원래 설계는 ARM 장치 300개를 한 랙에 지원하는 밀도에 초점을 맞춘 설계였지만 진단 기능과 가용성을 제공하는 1U 구성의 사용자 지정 I/O 보드로 최종 결정을 내렸습니다.

우리는 표준 서버 랙에 맞는 고유한 1U 섀시를 설계했습니다. 이 섀시에 대형 폼 팩터 장치를 장착하거나 마더보드만 장착할 수도 있습니다. 조립이 완성된 SoC 보드와 IO 보드, 그리고 섀시는 표준 랙 탑재 PC와 모양과 느낌이 비슷하고 작동 방식도 비슷합니다.

각 42U 랙에는 WOA 섀시 32개와 네트워크 스위치, 디버그 호스트 PC 및 USB 허브가 장착됩니다. 3월 쯤에는 우리가 보유하고 있는 WOA 테스트용 완전 장착 '랙'이 100대가 넘을 것입니다.

또한 테스트 도구 인프라와 테스트도 이식해야 했는데, 간단한 일이었지만 Windows 8의 유효성을 검사할 때 사용한 풍부한 자동화 기능을 WOA에 사용해도 괜찮았겠다는 생각이 듭니다. 다음은 새로 고안한 테스트 랙과 랙에 장착된 보드 및 디버깅 포트에 대한 사진입니다.

테스트 랙

다음 레이블이 표시된 보드와 디버깅 포트: 사용자 지정 IO 보드, HDMI-VGA 컨버터, 사용자 지정 HDMI 몰렉스 전원 삽입기, IO 보드 USB 디버그 패스쓰루, IO 보드 USB-A 허브 업링크, 표준 1U 랙 탑재 섀시(ATX 또는 EATX), 표준 PC 전원 공급기, 전면 USB 헤더, 전면 전원 스위치, 재설정 스위치 및 LED 헤더, 표준 20핀 ATX 전원 커넥터, 사용자 지정 보드-몰렉스 전원 케이블(SV), 표준 SATA 하드 드라이브(스크래치 드라이브), HDMI 케이블-HDMI 전원 삽입기, 독립 장착형 SoC 보드

ARM 개발

지금까지 살펴본 작업들은 실제로 보이는 것보다 '훨씬' 더 전문적인 작업입니다. 모든 Windows 하위 시스템을 상당 부분 다시 엔지니어링하는 작업도 마찬가지였습니다. 우리는 WOA와 Windows 8을 구축하면서 전반적으로 전력 소모량과 리소스 사용률을 최소화함과 동시에 기존 응용 프로그램 워크로드의 실제 성능을 개선하는 효과를 높이기 위해 Windows의 모든 부분을 변경하는 데 전력을 기울였습니다. 부팅, 전원 관리 및 메모리 사용량에 대한 이전의 몇몇 글에서 이러한 작업 중 몇 가지의 결과를 살펴보았습니다.

WOA가 어떤 유형의 가상화나 에뮬레이션 방식도 지원하지 않고 기존의 x86/64 응용 프로그램을 이식하거나 실행하도록 지원하지 않을 것이라는 사실에 대해서는 이전에 자세히 설명했습니다. 다양한 형태의 에뮬레이션 지원은 시스템 안정성과 예측 가능성에 대해 최근의 접근 방식을 사용하는 제품을 제공한다는 우리의 목표에 반하는 것입니다. 기본적으로 기존의 코드는 WOA에 적합한 방식으로 플랫폼에 최적화되어 있지 않습니다. 가상화되거나 에뮬레이션된 소프트웨어는 배터리 수명 및 CPU를 비롯한 시스템 리소스를 허용되지 않는 수준으로 소비하게 됩니다. 기존의 x86/64 소프트웨어를 에뮬레이션하고 가상화하는 경우 기존의 PC 환경인 마우스와 키보드가 필요합니다. WOA PC의 경우 이는 좋은 전제 조건이 아닙니다.

기존 코드의 광범위한 이식을 지원했다면 더 길어진 배터리 수명, 예측 가능한 성능, 그리고 특히 지속적으로 안정적인 환경을 제공하겠다는 우리의 약속을 지키지 못했을 것입니다. 오늘날 Windows 앱에서 사용되는 규약이 반드시 기존 코드의 광범위한 이식을 제공하는 것은 아닙니다.백그라운드 프로세스, 폴링 루프, 타이머, 시스템 후크, 시작 프로그램, 레지스트리 변경 사항, 커널 모드 코드, 관리자 권한, 서명되지 않은 드라이브, 추가 기능 또는 기타 일반적인 기술의 호스트이든 관계없이 마찬가지입니다. WOA는 이러한 구성을 피해 새로운 차원의 고객 만족을 제공할 수 있습니다. WOA PC에서는 앱이 시스템과 격리되고, 앱 자체도 서로 격리되므로 시간이 지나도 성능을 그대로 유지할 수 있으며, 추가 소프트웨어의 실행을 계속 제어하는 한편, 다양한 하드웨어의 기능을 마음껏 활용할 수 있습니다.

우리는 WOA를 사용하는 소비자에게 새로운 차원의 보안을 제공하는 데 중점을 두고 있으며, 이는 그 어떤 것보다도 중요합니다. 한 공식 행사에서 "기존의 바이러스 및 맬웨어를 실행하기가 더 쉬워진 것 아니냐"는 질문을 받은 적이 있는데, 대답은 "아니요"라는 것을 이제 여러분도 분명히 아실 거라고 믿습니다. 사실 WOA는 Windows 업데이트와 Windows 스토어 앱을 통해 배포된 코드만 실행할 수 있습니다. 이와 같이 보안은 업계 전체의 다차원적인 문제이며 어떤 시스템이나 플랫폼도 많은 요소를 고려하지 않고 광범위한 청구 소송을 제기할 수 없습니다.

기존의 x86/64 소프트웨어를 실행해야 하는 경우 x86/64 기반 Windows 8을 사용하는 것이 가장 적합합니다. 이미 Windows 이외의 장치를 염두에 두고 있다면 폼 팩터, 주변기기, Windows 스토어 앱과 개발자 플랫폼, Office 응용 프로그램 등에서의 잠재력과 여러 가지 고유한 Windows 기능들을 고려해 볼 때 WOA가 훨씬 더 나은 대안이 될 것이라 생각합니다.

물론 Microsoft와 다른 회사의 많은 개발자들이 기존의 프로그래밍 기법을 사용하고 있고, WOA로 전환하려면 투자가 필요하다는 것을 잘 알고 있습니다. WinRT 기반 앱을 개발하면 이러한 문제와 다른 여러 가지 문제가 애초에 발생하지 않습니다. WinRT는 최신 소프트웨어에 필요한 표현 능력을 완벽하게 제공함과 동시에 사용자의 전반적인 경험의 질을 잠재적으로 떨어뜨릴 수 있는 함정과 실수를 피하도록 만들어졌으며 도구, 언어 및 개발자 지원을 위한 노력을 통해 이를 실천하고 있습니다.

기존의 앱을 사용하여 WOA에 접근하려는 개발자는 두 가지 옵션을 사용할 수 있습니다. 대부분의 앱은 기존의 데이터 원본 또는 응용 프로그램에 대한 새 Metro 스타일 프런트 엔드를 구축하고 웹 서비스 API를 통해 통신하면 가장 잘 작동할 것입니다. 이러한 접근 방법은 업무 응용 프로그램과 대다수 사용자 웹 속성에 상당히 부합하며, 풍부한 사용자 상호 작용 모델의 강점을 활용하여 다른 새로운 앱과 상호 작용하고 정보를 공유할 수도 있는 최고의 방법입니다. 물론 반드시 프런트 엔드일 필요는 없지만 WOA는 파일 및 주변기기에 완전하게 액세스할 수 있도록 지원하므로 로컬 데이터에서도 작동할 수 있습니다. 다른 기존의 응용 프로그램은 엔진 또는 런타임 코드를 대량으로 재사용하고 이러한 코드를 Metro 스타일 환경으로 둘러싸면 잘 작동할 것입니다. 이러한 작업에는 오랜 시간이 걸리며, 중요한 지적 재산권으로 이루어진 응용 프로그램을 WOA 및 WinRT로 이동할 경우에 사용하는 방법입니다. 어떤 경우든 WinRT는 개발자가 'Designed for Windows 8' 소프트웨어를 구축하는 데 사용할 수 있는 새로운 Windows OS 서비스 집합을 나타냅니다.

//build/ 컨퍼런스에서 보여준 아키텍처 다이어그램을 떠올려보면 제3의 개발자 관점에서 WOA를 가장 잘 구현할 수 있는 방법은 다른 모든 Windows 제품과 Windows 핵심 OS를 공유하는 Metro 스타일 플랫폼 방식입니다. Windows 핵심 OS는 ARM 플랫폼을 지원하도록 개선되고 설계되었으며 WinRT API와 타사에서 사용하는 프로그래밍 모델을 지원합니다.

//build에서 발표한 WinRT의 아키텍처 블록 그림

ARM 엔지니어링은 매우 광범위하다 보니 프로젝트 진행 기간 동안 Windows 팀원들이 많이 투입되었습니다. 다음 단계는 WOA 코드를 보다 광범위하게 제공하는 것이지만 그 전에 WOA PC를 출시하는 방법부터 알아보겠습니다.

WOA PC 제공

Windows 7 프로젝트가 끝난 후부터 우리는 PC 제조업체와 함께 Windows의 진화와 Windows 8의 탄생을 위해 연구해 왔습니다. 새로운 PC를 출시하기 위해 파트너들과 무수한 협력이 있었고, 지금도 계속되고 있습니다. PC에 부착되어 있는 'Designed for Windows' 로고는 새롭고 흥미로운 PC를 출시하기 위해 함께 노력한 수많은 파트너의 협업을 의미합니다. 우리는 지금까지 항상 사용해 왔던 바로 그 모델을 x86/64 PC를 출시하는 데에도 사용했고, 앞으로도 계속해서 사용할 것입니다. 우리는 USB 3.0, UEFI, 터치 및 센서와 같은 새로운 기술을 도입할 것이며, Windows의 새로운 릴리스에서 새 하드웨어와 함께 이러한 기능을 제공할 예정입니다. 이것은 협력의 산물이며, 앞으로도 지속적인 협력을 통해 이 제품 주기에서 많은 유용한 향상 기능이 도입될 것입니다.

WOA PC 제공은 PC 제조업체에서 새로운 기능을 가진 차세대 PC를 출시할 기회를 제공하는, 완전히 새로운 PC 에코시스템을 처음으로 구축하는 작업입니다. 이러한 PC는 얇고 가벼운 디자인, 긴 배터리 수명, 통합된 품질 등 3대 요소를 따라 새로운 차원의 기능을 구��하는 데 초점을 맞춘 PC로 설명할 수 있습니다.

SoC, 주변기기, 펌웨어 및 OS 간에 긴밀한 연결이 필요하기 때문에 WOA PC는 업계 파트너에 국한된 공동 작업을 넘어 공동 엔지니어링으로 생각해야 합니다. Windows 팀의 소프트웨어 전문가가 납땜 인두를 사용하여 실리콘을 디버깅하고, 하드웨어 엔지니어가 Visual Studio에서 사용자 인터페이스 코드를 사용하여 타이밍 문제를 디버깅하는 작업입니다. 따라서 WOA PC는 엄선된 구성 요소로 시작하여 PC 제조업체의 펌웨어, 드라이버, 최종 어셈블리 및 고유한 앱으로 계속되는, 매번 새로운 엔지니어링 작업입니다. 우리는 또한 실리콘을 사용할 수 있기도 전에 새로운 ARM 설계를 시뮬레이션 및 에뮬레이션 플랫폼에 가져와 애초에 올바르게 설계합니다. 그리고 저전력 구현을 위한 통합 플랫폼 설계를 위해 에코시스템을 합치고 있는데, 여기에는 뛰어난 SoC뿐만 아니라 효율적인 무선 송수신 장치, 센서, 그리고 훨씬 더 효율적인 DC 전원 인프라가 포함됩니다. 이것은 모두 'Designed for Windows 8' 앱과 서비스를 사용하여 뛰어난 환경을 제공하며 긴 배터리 수명, 고품질 엔지니어링 방식이 채택된 매우 얇고 가벼운 PC를 구현하기 위해서입니다.

제공되는 각 WOA PC는 고유하지만 WOA PC의 역할은 OS의 진정한 정의라고 할 수 있는, 고유하고 혁신적인 하드웨어가 제 기능을 마음껏 발휘하도록 하면서 고객에게 일관된 환경을 제공하는 것입니다. 이러한 목표를 달성하기 위해 앞서 말했듯이 Texas Instruments, Qualcomm 및 NVIDIA와 같은 여러 ARM 라이선스 허가 업체와 협력해 왔습니다. 각각 WOA PC를 출시할 파트너와 협력해 왔습니다. 이러한 PC는 모두 명시적으로 WOA를 위해 설계 및 제조되었습니다. 칩셋부터 펌웨어 및 드라이버까지 WOA에 맞게 작동이 최적화되어 있습니다. 파트너는 창의적인 디자인과 태블릿 이외에도 더 많이 포함될 폼 팩터를 위해 전력을 다하고 있으며 모두 현재 개발 중입니다. PC 제조업체에서 x86/64 기반 Windows 8용으로 설계된 새로운 PC와 동일한 시기에 저전력부터 고성능까지 이러한 플랫폼의 최신 세대를 사용하여 WOA PC를 출시하도록 하는 것이 우리 모두의 목표입니다.

이 글의 주제와 다른 이야기지만 소비자가 WOA PC를 구매할 때 x86/64 기반 Windows 8과 혼동할 우려를 없애기 위해 WOA PC에 확실히 구분되는 레이블과 상표를 붙일 것입니다. PC는 OS와 모든 드라이버 및 지원 소프트웨어가 미리 설치된 상태로 제공됩니다. WOA는 소프트웨어 전용 배포로 사용할 수 없으므로 어떤 DVD를 설치해야 할지, 특정 PC에서 작동할지 걱정할 필요가 없습니다.

WOA PC는 Windows 또는 Microsoft 업데이트를 통해서만 제공되며 소비자 앱은 Windows 스토어에서만 구매할 수 있으므로 스토어 환경 외부의 DVD에서 다운로드하거나 설치하지 않아서 프로그램이 실행될 수 있을지 걱정하지 않아도 됩니다. WOA PC는 사용 및 관리 방식 면에서 가전제품과 비슷합니다. 예를 들어 앞서 설명했듯이 새로운 복구 및 초기화 기능을 사용할 수 있으며, WOA에서 이는 '새로 설치' 또는 이미징과 같은 기능을 제공합니다.

다음 단계

이번 글의 주제와 관련하여 아직 할 이야기가 많지만 이 글과 관련하여 어떤 의견들이 나오는지 보고 나서 WOA의 개발에 대해 그리고 OS를 구축하는 데 투입된 모든 노력에 대해 자세히 설명하는 글을 더 올릴 예정입니다. 많은 분들이 WOA 소프트웨어를 직접 사용해 보고 싶어합니다. 하지만 Windows 7용으로 설계된 PC를 사용할 수 있는 x86/64 기반 Windows 8처럼 기존의 하드웨어에서 이 소프트웨어를 사용할 방법이 없습니다. 우리는 WOA 소프트웨어와 개발 하드웨어의 배포를 확장하고자 하는 프로젝트에 한발 더 다가가고 있습니다.

이 릴리스를 실행하기 위해 다음 Windows 8 릴리스부터 WOA 전용으로 설계된 테스트 PC가 소규모로 제공될 것입니다. 이러한 장치는 개발자 및 하드웨어 파트너가 사용하기 위한 것으로, 사용자 폼 팩터와는 전혀 상관이 없습니다. 이러한 장치에는 진단 도구 및 포트가 있습니다. 진단 도구 및 포트는 열고 디버깅할 수 있도록 설계됩니다. 상용 장치에서 사용할 수 있는 최종 구성 요소나 펌웨어(또는 전원이나 열 관리)는 없습니다. 이것은 저가의 플라스틱으로 만들어졌는데, CES에서 전시되거나 시연된 장치 중에서 유사한 것을 보셨을 수도 있습니다. 이전에 시연할 때는 항상 이러한 테스트 PC의 한 형태를 사용했습니다. 이러한 PC는 WOA와 환경을 나타내지만 x86/64 Windows 8의 현재 상태에서 더 발전된 최종 환경은 아닙니다. 앞으로 있을 주요 개발 단계에서 x86/64 테스터에게 제공될 예정인 Windows가 이러한 PC에서 실행될 것입니다.

이러한 PC는 기본적으로 소규모의 사용자 지정 PC이므로 제조하고 배포하는 데 비용이 많이 듭니다. 이러한 PC들은 개발자들의 에반젤리즘 노력을 통해 볼 수 있을 것입니다. 이것은 여러분을 놀리거나 추천을 얻으려고 이야기하는 것이 아니라 단지 관련된 정보가 퍼지고 웹상에서 이미지가 떠돌아다닐 것을 알기 때문입니다. 장치에 대해서는 이미 충분히 이야기했고 배포되었습니다. 한편으로는 여러분에게 미끼를 던지는 것 같은 느낌도 들지만 다른 한편으로는 이 같은 투명함이 우리가 Windows를 개발하는 방식의 한 특징이라고 생각해 보는 것도 좋을 것 같습니다. Windows 8 프로젝트의 규모는 엄청 큽니다. 여기에 우리가 정보를 공개하는 수준과 이러한 결정에 대한 이야기까지 합쳐지면 전례가 없을 만큼 클 것입니다.

이달 말이면 x86/64 기반 Windows 8의 'Windows Consumer Preview'(베타 버전)를 다운로드할 수 있을 것입니다. 최근에 기존의 '베타'라는 이름이 '무료로 사용해 볼 수 있는 테스트 버전'과는 전혀 다른 의미를 갖게 되어 혼란을 피하기 위해 이 이름을 바꾸었습니다. 앞서 설명한 개방성 수준에 맞추어 테스트 프로그램에 대한 사전 등록이나 승인을 없앴는데, 소프트웨어를 다운로드하여 Windows 7 로고가 붙어 있는 PC에 설치하기만 하면 됩니다(VM이 지원되기는 하지만 사용자 환경을 체험하기에 그리 좋은 방법은 아님). 5개월 전 Windows 개발자 프리뷰 이후로 우리는 상당한 발전과 많은 변화를 겪었습니다. 다시 한 번 말씀드리지만 우리는 지금도 Windows 8 및 WOA를 구축하는 중이며 사전 릴리스부터 본 릴리스까지 해야 할 일이 많이 남아 있습니다. 우리가 가장 중요하게 생각하는 것은 품질입니다. 코드는 아직 완료되지 않았습니다.

우리는 이 단계까지 온 것을 매우 기쁘게 생각합니다. Windows의 새 릴리스를 개발하는 일은 매우 어려운 작업이며, WOA처럼 완전히 새로운 플랫폼을 릴리스하는 것은 신나면서도 고된 작업입니다. 많은 분들이 Windows Consumer Preview를 사용해 보시길 기대합니다.

Windows 팀 대표

Steven Sinofsky

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