ARM 기반 윈도우 입문 - ① 개요와 역사, 장점과 한계

안녕하세요, ARM 기반 윈도우에 대한 이야기를 풀어써가고 있는 어잡이(arknight729)라고 합니다.

 

사실... ARM 기반 윈도우에 대한 이야기를 쓰면서, ARM 기반에 대해 접근하기 어려웠던 게 사실이고요...

ARM 기반 윈도우에 대해서는 관심은 있지만, 정작 접근하기는 쉽지 않은 것이 사실이죠. 그래서...

간단하게.. ARM 기반 윈도우를 소개하는 것부터 시작해보려고 해요. 

1. ARM 기반 Windows = Arm에서 실행되는 Windows

네. 제목에 써 놓은 그대로입니다. ARM 기반 윈도우의 일반적인 정의는 우리가 알고 있는 일반적인 Windows가 ARM 기반 프로세서 (AP, SoC)에서 실행할 수 있게 마소가 설계한 것이지만요.

 

 

쉽게 풀어쓰면, 스마트폰이나 태블릿 같은 모바일 디바이스 등에서 구동하여 사용할 수 있는 윈도우라고 생각하면 되요.

유튜브나 다른 블로그 보면 안드로이드를 사용하는 핸드폰이나 태블릿, 닌텐도 스위치 등에서 Windows를 구동하는 영상이나 글이 올라온 것이 있죠? 그게 ARM 기반 윈도우라는 녀석이라고 생각하시면 됩니다.

2. 어떻게 ARM 기반 Windows가 만들어졌는가?

조금 복잡합니다. 이걸 설명하려면, 지금 윈도우의 시조라고 볼 수 있는 Windows NT부터 설명해야 하기 때문에요.

그래도 여기서 요약해서 확실하게 말할 수 있는 것은 이겁니다.

 

마소가 ARM 기반 Windows가 나오기 전에도, 인텔 및 AMD (i386, AMD64) 이외의 다른 CPU 아키텍처에 Windows를 이식하려고 시도해왔었다는 사실이고, 여기서 ARM의 특징에 주목한 마소의 노력과 시도로 인해 ARM 기반 윈도우로 이어졌다는 겁니다.

 

풀어써보면 이런 겁니다.

 

① Windows 8(RT), 10 이전

1996년에 출시된 윈도우 NT 4.0은 2000년대까지... 우리가 잘 모르는 CPU의 이름들이 나오는데요. DEC Alpha, MIPS, Itanium, PowerPC 등으로 포팅되었다고 합니다. 당연히 우리가 알고 있는 인텔 및 AMD의 제품에도 이식되었고요.

여기서 설명 들어갑니다. 사실 파고 들면 좀 이야기가 길어지니까 최대한 간단하게 설명해보겠습니다.

 

DEC Alpha라는 녀석은, 1992년 DEC라는 회사에서 출시한, 워크스테이션 및 서버용 CPU의 이름입니다. 당시 과학과 공학 분야에서 사용되었다고 하죠. 그 당시에는 완전한 64비트를 지원한, 당시엔 혁신적이었다고 해요. 하지만 재무 상태의 어려움으로 인해 적자를 보다가 결국 역사 속으로 사라졌다고 하죠.

 

MIPS는 아실 수도 있겠네요. MIPS Technologies에서 개발한 CPU의 이름인데, 주로 임베디드 환경에서 사용되고 있지요.

당시 일부 Windows Mobile 기기(지금은 단종된 Windows Phone의 전신)나 게임기 콘솔들 중 플레이스테이션 1, 2에서 사용되었던 녀석이죠.

 

Itanium은 인텔과 HP가 공동으로 발표했던 CPU인데, 고성능 서버 및 슈퍼컴퓨터를 구현하기 위해 설계되었습니다. 수많은 문제점으로 인해 워크스테이션 및 서버용 CPU인 인텔 제온과 AMD EPYC(당시 이름은 옵테론)에 밀려 인텔의 흑역사로 남아있는 비운의 CPU지만 말이죠.

 

PowerPC는 Performance Optimization With Enhanced RISC - Performance Computing'의 약자로서, 마소와 인텔 쪽에 시장의 주도권을 빼앗긴 애플, IBM, 모토로라가 합작해서 만들었던 CPU의 이름이자, 원념의 결정체라고 할 수 있겠는데..

이 녀석의 목표는 슈퍼컴퓨터의 성능을 가지고 있었던 Power 아키텍처를 일반 PC에도 사용할 수 있게 하는 것이었다고 하죠.

지금은 임베디드 시장에서 사용되고, 일부 슈퍼컴퓨터 쪽에서 사용되고 있지요.

한 때 게임기 콘솔로 이름을 알렸던 XBOX 360, Playstation 3, Wii U에서 사용되었던 녀석이 바로 얘입니다.

애플이 인텔의 CPU를 사용하기 전에 만들었던 PC인 PowerMac (Power Macintosh)에서 사용되었던 녀석이기도 하죠.

 

이 아키텍처에 대한 설명은 여기까지...

 

근데, 이 아키텍처에 Windows를 이식한 것까지는 좋았는데, 문제는 아키텍처의 차이 때문에 일반적으로 사용하는 인텔 / AMD용 프로그램 (당시는 x86 또는 i386) 실행 및 사용이 불가능했다는 것에 있었습니다. 그 문제를 해결하기 위해 에뮬레이터를 넣었지만, "OS를 설치할 수 있다"는 것이 "쓸모가 있다"는 것으로 이어지지는 않았고, 이러한 포팅은 단순한 지뢰찾기 게임 구동하는 정도의 수준에 그쳤기에 결국 역사 속으로 사라졌었죠. 결국 윈텔(AMD / 인텔 / 마소)의 벽이 견고해졌을 뿐이었습니다.

 

② Windows 8(RT), 10 이후

하지만 마소가 포기를 한 것은 아니었죠. 마소는 ARM이라는 CPU에 관심이 있었는데, 그 이유는 간단했습니다.

 

ARM Holding에서 만든, 비즈니스용 고성능 컴퓨터를 목표로 한 CPU의 이름이 바로 ARM인데요.

이 녀석들의 특징은 저전력 / 고효율을 목표로 했던 것이었습니다.

 

절대 성능은 인텔 / AMD에 비해 뒤떨어졌지만... 전성비(전력 대비)는 매우 높았고, 적은 전력 소모에 발열이 적다는 매우 큰 장점을 갖고 있었습니다.. 이게 스마트폰 시대에 너무나 절묘하게 맞아떨어지면서 생긴 또 하나의 특징.

바로 무선 네트워킹이 가능하다는 점이었습니다. (4G LTE, 5G 등을 말해요)

 

즉, 이러한 점들은 장시간의 배터리 사용, 가벼운 PC의 제작으로 이어질 수 있다는 이야기가 되었기 때문에...도 그렇지만,

애플이 인텔에서 애플 실리콘으로 전환하게 되면서 성능과 배터리 효율성이라는 두 마리 토끼를 잡게 되면서,

마소는 전환의 필요성을 느끼게 되었죠.

 

어쨌든 마소는 2010년 이래로 Windows Phone(2010), Windows 8(RT, 2012) 등, ARM 기반에 윈도우를 이식하려고 온갖 시도와 노력을 해왔고, 2017년 12월 ARM 기반 Windows의 첫 시작을 알린 ARM 기반 Windows 10을 공개했습니다.

 

실제로 마소에서 발표했을 당시 공개되었던 이미지가 바로 이겁니다. 퀄컴과 협력해서 Windos on ARM을 선보였을 때 당시의 슬로건은 바로.. Always Connected PC, 즉, 언제나 연결되어있는 PC 환경을 윈도우에서 즐길 수 있게 하는 거였죠.

 

당연히 한계는 있었죠. 가격은 창렬했고, 에뮬레이션 성능이 떨어졌던데다 64비트용 앱을 지원하지 않았던 것은 컸지만...

 

 ARM 기반 Windows의 가능성과 잠재력을 보여줬다고 할 수는 있었던 것이.. 비록 한정적이었지만, x86, 즉 일반 PC의 앱을 구동할 수 있다는 사실은 꽤 매력적으로 다가왔던 것이 사실이었고요.

 

거기다 ARM 기반의 특징이라고 할 수 있는 저전력, 저발열, LTE 등을 Windows 환경에서 즐길 수 있다는 사실은 큰 장점이었죠.

 

그렇게... 몇 년이 지난 후, 시장의 요구 수용과 한계를 극복하기 위한 마소와 퀄컴의 노력의 결과 ARM 기반 윈도우는 새로운 전기를 맞았습니다. 바로 Windows 11로 업그레이드되면서부터였죠. 뭐.. 윈도우 10이 마지막 Windows가 아니였나는 비판은 받을 수밖에 없었지만요. ㅋ

 

하지만 윈도우 11의 출시 이후 ARM 기반 Windows에서는 큰 변화가 일어났죠.

Windows 11에 내장된 기술인 ARM64EC와 추후 24H2 버전(2024년 기준)에서 추가된 Prism의 등장으로 인해 에뮬레이션 성능이 크게 좋아졌습니다. 거기다 ARM 네이티브 앱의 생태계도 확장되었고요. (엣지, 오피스 등 ARM에 맞게 최적화된 앱의 등장.)

 

 

더 나아가 ARM 진영도 Windows와의 공존을 위해, 인텔 / AMD와 경쟁하기 위해, 고성능 ARM 칩을 내놓기 시작했죠. 더 나아가서는 AMD조차 ARM 기반의 윈도우 칩을 개발하기 시작했고요.

 

한술 더 떠 인텔 / AMD 제품과의 차별점을 두기 위해서, 딥 러닝 등 AI에 대한 관심(클라우드, 데이터센터, AI 워크로드, 생성형 AI 등)이 커지기 시작하는 시대의 흐름에 맞추기 위해서 ARM 진영에서는 NPU(신경망 처리 장치)를 추가하여 그것을 PC에서 사용할 수 있게 만들었고요. 그것의 결과물이 바로 Copilot+PC라고 할 수 있겠고, 결국엔 애플의 실리콘 맥과도 경쟁할 수 있는 수준까지 올라와 점점 개발자들과 소비자들의 관심을 끌게 되었다고 할 수 있겠습니다.

 

즉, ARM 기반 Windows가 부상하게 된 이유는 쉽게 정리하면, 주요 서비스 등이 점점 모바일 및 클라우드, AI 중심으로 변화하기 시작하는 요즘 환경에 맞고, AI 컴퓨팅에 있어서 마소가 필요로 하는 요소를 가지고 있기 때문이었다고 보면 맞을 것 같습니다.

 

그리고 2025년 3월 현재, ARM 기반 Windows는 모바일 컴퓨팅과 AI 시대를 선도하는 플랫폼으로 자리 잡아, 고성능과 저전력을 맞추는 시도를 계속 하고 있죠.

• 현황: 퀄컴 외에도 MediaTek, Ampere 같은 ARM 칩 제조사와 협력 확대. 클라우드(Azure ARM VM)와 엣지 디바이스에서 활용도 증가.
• 전망: ARM 네이티브 앱 생태계가 계속 성장하며, 고성능 게임과 전문 소프트웨어의 ARM 최적화가 진행 중. 마이크로소프트는 ARM을 Windows의 핵심 아키텍처 중 하나로 삼아 x86과의 공존을 모색 중입니다. 더 나아가 탈 인텔 / AMD, 더 나아가 탈 퀄컴에 대한 것도 고려하고 있지요. 라이센스에 대한 비용을 줄이기 위해서 말이죠.

3. Arm 기반 Windows의 장점과 한계

• 장점:
  • 뛰어난 전성비 (전력 대비 성능)
  • 얇고 가벼운 디바이스 설계 가능 (팬리스 설계 가능)
  • 최신 AI 기능 통합 (NPU 활용 - Copilot+PC)
• 한계:
  • 일부 x86/x64 앱의 에뮬레이션 성능 저하 : 근데 이건 어쩔 수가 없습니다. 아키텍처의 차이라서, 에뮬레이션을 담당하는 ARM64EC와 Prism의 성능이 좋아지거나, ARM 칩의 고성능화가 이뤄지지 않는 이상 쉽지 않죠.
  • 드라이버 호환성 문제 : ARM64 드라이버가 반드시 필요함! 그러나 더 많은 드라이버들이 ARM 지원을 하고 있으니 점점 나아질 것입니다.
  • 고사양 게임 및 GPU 의존 소프트웨어에서 제한

4. 결론

이러한 특성들로 인해 ARM 기반 Windows는 저전력 환경에서도 강력한 AI 처리 능력을 발휘할 수 있어, AI 시대에 더욱 중요성이 부각되고 있습니다. 특히 Qualcomm Snapdragon X Elite 등 최신 ARM 프로세서는 강력한 AI 성능과 높은 전력 효율성을 동시에 제공하면서, 향후 AI 중심 컴퓨팅 환경에서 중요한 역할을 할 것으로 기대됩니다.

 

더 나아가 올해 중반 이후부터는 AMD와 NVIDIA, MediaTek의 ARM 기반 Windows용 칩 공개가 확실해진 상황이라 더 많은 ARM 기반 윈도우 PC의 가능성이 열렸다고 할 수 있을 것 같습니다.