- ARM architektūra pagrįsta RISC filosofija, teikiant pirmenybę paprastoms instrukcijoms, siekiant optimizuoti energijos suvartojimą.
- Jos verslo modelis, pagrįstas intelektinės nuosavybės licencijavimu, leido daugeliui gamintojų kurti individualius lustus.
- Jis išsivystė nuo paprastų mikrovaldiklių iki galingų 64 bitų procesorių, kurie konkuruoja su x86 architektūra.
Jei skaitote tai mobiliajame telefone, tikriausiai kišenėje turite visu pajėgumu veikiantį ARM lustą. Nesvarbu, ar esate labiau „iPhone“, ar „Android“ naudotojas, ši technologija tapo nematomu varikliu, skatinančiu šiandienos skaitmeninį mobilumą . Tačiau nesuklyskite, ARM skirta ne tik telefonams; ji pradėjo smarkiai skintis kompiuterių pasaulyje, griaudama barjerus, kuriuos laikėme nepajudinamais.
Norėdami suprasti, kur esame, turime atsigręžti atgal ir suprasti, kad visa tai prasidėjo ne Silicio slėnio garaže, o Jungtinėje Karalystėje. Tai, kas prasidėjo kaip kompiuterinio raštingumo gerinimo projektas, galiausiai tapo efektyvumo revoliucija , kuri šiandien leidžia mūsų baterijoms tarnauti daug ilgiau nei naudojant tradicines stalinių kompiuterių technologijas.
„Acorn Computers“ pradžia ir palikimas
Viskas prasidėjo 1983 m. „Acorn Computers“ norėjo sukurti pažangų procesorių, kuris nesukeltų galvos skausmo programuotojams, įpratusiems prie MOS 6502. Vadovaujama Sophie Wilson ir Steve'o Furberio, komanda 1985 m. sukūrė ARM1, nors pirmoji versija, pasiekusi rinką, buvo ARM2 1986 m. Šis lustas buvo tikras paprastumo stebuklas: jis turėjo tik 30 000 tranzistorių , nenaudojo mikrokodo ir neturėjo talpyklos, todėl buvo neįtikėtinai energiją taupantis.
Metams bėgant, jų ambicijos augo. „Apple“ susidomėjo šiuo branduoliu ir kartu 1990 m. įkūrė „Advanced RISC Machines Ltd.“. Ši partnerystė leido ARM6 lustui tapti „Apple Newton“ įrenginiu, kuris, nors ir nesulaukė laukiamos sėkmės, įrodė, kad ARM yra idealus kelias nešiojamajai įrangai . Vėliau ARM7 šeima tapo pasauliniu reiškiniu, pateko į milijonus mobiliųjų telefonų ir konsolių, tokių kaip „Game Boy Advance“.
Kas tiksliai yra RISC dizainas ir kaip jis veikia?
Kalbėdami apie ARM, turime omenyje RISC (sumažinto instrukcijų rinkinio kompiuterį). Skirtingai nuo CISC architektūros (pvz., „Intel“ ar AMD), kuri naudoja sudėtingas instrukcijas, kurių vykdymas gali užtrukti kelis ciklus, ARM naudoja sumažintą instrukcijų rinkinį . Idėja paprasta: kiekvieną instrukciją padaryti tokią pagrindinę, kad ją būtų galima vykdyti per vieną atminties ciklą, o tai pagreitina procesą ir apsaugo lustą nuo perkaitimo.
Šis metodas leidžia procesoriui daug sklandžiau atlikti užduotis, jas iššifruoti ir vykdyti. Be to, ARM įdiegė tokias naujoves kaip „Thumb“ režimas, kuris naudoja 16 bitų instrukcijas, o ne 32 bitus, kad taupytų atmintį ir energiją, ir „Jazelle“ technologija, skirta „Java“ paleisti tiesiogiai aparatinėje įrangoje.
Procesorių šeimos: nuo daiktų interneto iki debesijos
Ne visi ARM lustai yra vienodi, nes jie skirstomi į šeimas pagal numatytą paskirtį:
- Cortex-A: Jie yra sunkiasvoriai, sukurti sudėtingoms programoms. Jie valdo išmaniuosius telefonus, planšetinius kompiuterius ir debesijos serverius, palaikydami operacinės sistemos, tokios kaip Android arba iOS.
- „Cortex-R“: Specializuojasi realaus laiko taikymuose. Jie naudojami ten, kur tikslumas yra gyvybiškai svarbus, pavyzdžiui, automobilių stabdžių sistemose arba svarbiuose pramoniniuose valdikliuose.
- „Cortex-M“: Tai mikrovaldikliai, optimizuoti minimaliam energijos suvartojimui. Juos galite rasti adresu išmanieji įrenginiai ir daiktų interneto jutikliaibuitiniai prietaisai ir medicinos prietaisai.
Vienas iš karūnos brangakmenių yra „big.LITTLE“ architektūra. Iš esmės ji sujungia didelio našumo ir didelio efektyvumo branduolius. Taigi, kai tikrinate laiką, lustas naudoja mažesnius branduolius, kad taupytų bateriją, tačiau jei paleidžiate daug energijos reikalaujantį žaidimą, įsijungia didelio našumo branduoliai, kad tiektų visą reikiamą galią.
Didžioji kova: ARM prieš x86
Ginčai tarp ARM ir x86 iš esmės yra kova tarp efektyvumo ir neapdorotos galios. x86 procesoriai yra optimizuoti staliniams kompiuteriams ir didžiuliams serveriams, kur nuolat sunaudojama energija ir yra didžiuliai ventiliatoriai. Priešingai, ARM pasižymi puikiu šilumos valdymu ir baterijos veikimo laiku , todėl galima kurti plonas, lengvas ir, svarbiausia, tylias sistemas.
Didžiausias ARM trūkumas istoriškai buvo suderinamumas. Kadangi programinė įranga turi būti specialiai parašyta jos architektūrai, daugelis „Windows“ programų, skirtų ARM, neveikia automatiškai. Siekdama išspręsti šią problemą, „Apple“ sukūrė „Rosetta 2“ – vertėją, leidžiančią „Intel“ programoms veikti jos M1, M2 ir M3 lustuose, todėl perėjimas vartotojui yra beveik sklandus.
Verslo modelis: licencijavimas ir ekosistema
Įdomiausia, kad „ARM Holdings“ fiziškai negamina lustų. Jos verslas yra intelektinė nuosavybė. Ji sukuria brėžinį (architektūrą), o tada licencijuoja tą dizainą tokioms įmonėms kaip „Qualcomm“, „Samsung“ ar „MediaTek“. Šios įmonės pritaiko bazinį dizainą, pridėdamos savo GPU (pvz., „Mali“) arba neuroninius procesorius (NPU) dirbtiniam intelektui ir taip sukurdamos garsiąsias SoC (sistemas lustu).
Šis modelis leido pasiekti tokią fenomenalią plėtrą. Kadangi ARM nereikia gaminti silicio, ji gali sutelkti dėmesį į dizaino inovacijas, o gamintojai konkuruoja, kas pagamins galingiausią ar efektyviausią lustą. Tai paaiškina didžiulę techninės įrangos įvairovę , kurią matome – nuo paprastų elektroninių žaislų iki galingų nešiojamųjų kompiuterių „Snapdragon X Elite“ procesorių.
Šiandien pramonė juda konvergencijos link. Net „Intel“ pradėjo taikyti heterogenines architektūras, įkvėptas ARM „big.LITTLE“ koncepcijos. Nors x86 išlieka karaliumi ekstremaliuose žaidimuose ir didžiulėse duomenų bazėse, ARM laimėjo kovą mobiliųjų kompiuterių srityje ir pradeda daryti didelį įspūdį profesionalių nešiojamųjų kompiuterių rinkoje dėl išskirtinio našumo, tenkančio vienam vatui.
