Arm procesory jsou téměř všude. Mimochodem, je velmi pravděpodobné, že smartphone, který nyní používáte, má procesor vyrobený touto technologií, ať už se jedná o Android nebo iPhone. Koneckonců, Arm již léta licencuje svou čipovou architekturu mnoha třetím stranám, včetně předních společností v globálním technologickém průmyslu, jako je např. Apple, Samsung a Qualcomm.

To je ve skutečnosti zvláštní aspekt kdysi malé společnosti se sídlem v Cambridge, městě "Silicon Fen" (silicon marsh, ve volném překladu), oblast, ve které je v Anglii založeno několik high-tech podniků. Funguje to takto: the Paže navrhuje komponenty procesorů, které mohou sestavit ostatní. Její obchodní model spočívá v licencování duševního vlastnictví takových komponent a jejich instrukčních sad jiným společnostem, což jim umožňuje vyvíjet systémy kolem nich. Britská společnost dělá špinavou práci, řekli by lidé, s tou výjimkou, že málokdo na světě je schopen tento úkol dobře vykonávat.

Dárky na trhu

Mnoho smartphonů a tabletů od společnosti Samsung a Applea prakticky všechny procesory navržené Qualcommem využívají určité duševní vlastnictví Arm. Zejména díky nízké spotřebě energie již nyní vede nová vlna SoC (systems-on-a-chip) založená na architektuře anglické společnosti v konkurenci na kapitalistickém trhu proti procesorům typu x86 — níže si vysvětlíme proč.

Každá společnost, která vyrábí procesor s čipy Arm, také vyvíjí svůj vlastní systém: Snapdragon 888 se liší od Exynos 2100, který se liší od Dimensity 1200, ačkoli všechny tři používají Cortex-A78 od anglické společnosti. Kombinace jsou ve skutečnosti nesmírně všestranné, což do určité míry činí výrobu těchto čipů Arm zajímavou pro velké výrobce, protože získávají řadu přizpůsobitelných možností pro sestavení svých SoC. Jak sama společnost vysvětluje ve svém referenčním manuálu, její architektura není definována konkrétní strukturou, která musí být dodržována, ale „abstraktním chováním stroje nazývaným procesní prvek“.

Samostatným tématem je také příběh o tom, jak se společnost dostala do centra pozornosti ve světě technologií, kterému se budeme věnovat na následujících řádcích.

Čím je Armova architektura výjimečná?

Slovo „architektura“ má několik významů. V případě mikroprocesorů se „architektura“ týká digitální logiky, která poskytuje sadu instrukcí, které mají být provedeny. Jeho struktura zahrnuje registry, paměť, aritmetické logické jednotky (ALU), řídicí jednotku a řadu digitálních logických bloků, které dohromady tvoří procesor.

„R“ ve zkratce Arm pochází z Reduced Instruction Set Computer (Risc) — „počítač pro omezenou sadu instrukcí“, ve volném překladu. Myšlenkou tohoto standardu je umožnit, aby všechny činnosti procesoru byly spustitelné pouze na jednom čipu. Jinými slovy, udržovat omezený počet instrukcí pro kódování menšího počtu bitů. V praxi se to promítá do nižší spotřeby paměti, nižšího odvodu tepla v oblasti procesoru, kratší doby provádění a, což je pro průmysl nejdůležitější, nižších nákladů.

V tomto bodě se architektura čipů Arm liší od Intel x86, který přejímá standardy jako Complex Instruction Set Computers (Cisc) — „počítač s komplexní instrukční sadou“, v portugalštině. V tomto režimu pochází síla ze schopnosti dokončit velký soubor úkolů pomocí jediného pokynu. To je případ vektorového zpracování Intel, které je schopno současně provádět 16 matematických operací s jednoduchou přesností nebo osm operací s dvojnásobnou přesností.

Z koncepčního hlediska by se dalo namítnout, že to zjednodušuje matematiku potřebnou pro procesory: koneckonců jednoduchá akce na čipu Cisc, jako je vymazání aktivních registrů, by vyžadovala kompletní cyklus na Risc. Ale není to tak úplně: protože čip Risc potřebuje méně bitů k provedení své sady instrukcí, úkoly jsou dokončeny rychleji a jsou jednodušší.

Proto, ačkoli oba mají téměř stejnou návratnost k dokončení úkolů, Cisc vyžaduje více příkazových řádků. To nakonec ovlivní výkon zbytku systému, takže architektura Risc je efektivnější a zajímavější pro přenosná zařízení, jako jsou smartphony a notebooky. Architektura Risc je také přijata pro významnou část videoher, které se dnes vyrábějí.

Odkud se vzal Arm?

Armův příběh je poněkud obskurní a pravděpodobně jeden z nejzajímavějších, protože spojuje sled náhodných, neplánovaných a nepravděpodobných událostí, které určitým způsobem vyvrcholí současnou hegemonií společnosti v oblasti smartphonů. Samozřejmě, nebuďme obezřetní: ačkoli se to může velké části veřejnosti zdát nejasné, Arm nikdy nebyl „smolař“. Pro představu byl od začátku financován britskou vládou, i když v polovině 80. let téměř zkrachoval. Překvapivé však je, jak se události vyvíjely téměř čistě nahodile, bez velkých podnikatelských příběhů. jako je tomu v případě Apple.

Pro začátek, název společnosti ani není takový. Malá společnost Acorn Computers založená v roce 1978 původně navrhovala počítačové systémy pro hrací automaty. Od té doby transformovala tyto systémy na malé mikropočítače založené na procesorech Motorola 6502 – stejné rodině CPU, která vybavila Apple II a videoherní konzole Atari 2600 a Commodore 64 Později byla výroba tohoto počítače pro vzdělávací účely dotována BBC, která jej v té době proměnila v jeden z nejpopulárnějších počítačových produktů ve Spojeném království: BBC Micro. .

BBC Micro, která byla uvedena na trh v roce 1982, se navzdory svému úspěchu stala obětí excentrického inženýrství. Je to proto, že Acorn musel replikovat umístění prstu jednoho z inženýrů na základní desce, aby stroj fungoval. O konstrukční chybě nikdo nikdy nevěděl, ale ani si nikdo nestěžoval. Steve Furber, jeden ze skladatelů díla a nyní profesor na University of Nottingham, to vysvětluje ve videu níže.

Toto první úsilí společnosti Arm by vedlo k větším inovacím. Sledování pokroku vedeném počítači, jako jsou PC od IBM a další Apple Lisa, Britové začali experimentovat s různými CPU, jako je Motorola 68000 a 65816. Dokonce přišli do Intelu s plánem na přijetí jejich CPU 80286, ale americká společnost je ignorovala. Bylo to tam, kde geniální Sophie Wilson, transgender počítačová vědkyně – dodnes málo vzpomínaná – dostala nápad navrhnout čip Risc, který doslova vytvořil základ současného digitálního světa XNUMX. století.

Prvním osobním počítačem s mikroprocesorem byl Acorn Archimedes, uvedený na trh v roce 1987. O tři roky později společnost uzavřela partnerství s Apple vyvinout Risc a odtud vznikla nová společnost Arm – zkratka pro „Advanced Risc Machines“ – která spojila ve společném podniku Acorn, společnost Steva Jobse a VLSI Technology, výrobce integrovaných obvodů. V prvním iPhonu, který byl uveden na trh v roce 2007, Apple použil procesor založený na čipech Arm; To, co se stalo, se stalo historií.

Kde lze procesory Arm nalézt?

Jak je ale známo, Arm neomezil výrobu čipů pouze na mobilní telefony Apple. Ve skutečnosti je jednou ze silných stránek britské společnosti na trhu vysoký potenciál přizpůsobení jejích jader. V seznamu produktů jsou procesory prodávané pro různé funkce a další specifické pro jednu nebo dvě. Z tohoto důvodu Arm rozděluje svou produkci do tříd, včetně Cortex-A, vlajková loď společnosti a to, co nás zde zajímá, právě proto, že je to komponenta nejvíce používaná k výrobě SoC pro mobilní telefony.

Silou čipů Cortex-A je Neon, sofistikovaná sada instrukcí více dat (SIMD), která provádí operace pro přístup k paměti a zpracovává data paralelně přes větší sadu vektorů. Jak sám Arm vysvětluje, Neon je schopen „urychlit algoritmické zpracování signálu a funkce pro urychlení aplikací, jako je zpracování zvuku a videa, rozpoznávání obličeje a strojové učení“. Představte si tedy, že vstoupíte na čerpací stanici a máte dostatek paliva pro osm nebo 16 nádrží: to je základní myšlenka tohoto rozšíření.

V roce 2021 téměř všichni významní výrobci používají architekturu Arm. Již několik let, Apple vyrobila řadu designů na základě návrhů britské společnosti pro iPhony a iPady. V poslední době, díky dlouhodobému partnerství mezi oběma společnostmi, rodí se M1, první procesor vyrobený 5nm procesem a milník v historii Macu Další SoC vyrobený společností Apple Co v posledních letech vyniklo, byl A14 Bionic, který pohání všechny modely řady iPhone 12.

Konkurenti jako Qualcomm a Samsung také licenční čipy od Arm. Nejnovější model společnosti Qualcomm, Snapdragon 888, je vybaven osmi jádry Kryo 680, řadou mikroprocesorů založených na Cortex-X1, Cortex-A78 a Cortex-A55. SoC se staršími řadami, jako je Krait, byly také vyráběny na základě britské technologie.

Samsung vyráběl řadu Exynos s čipy jako Cortex-X1 v modelu 2100, Cortex-A77 v modelech 880 a 980 a Cortex-A55 v 850. MediaTek používá architekturu Arm ve všech svých chytrých telefonech Společnost Dimensity a Helio G a P nedávno spustila nové čipy Armv9: Cortex-X2, Cortex-A710 a Cortex-A510.

https://www.youtube.com/watch?v=hzfN-E5k5W0&ab_channel=ArmArm

Nebo budoucí

Je v tom trochu nadsázky, ale dá se říct, že dnes žijeme v Arm světě. Ačkoli si jen málo lidí – zejména v Brazílii – může koupit Mac s britským čipem, kdokoli má mobilní telefon s procesorem Arm nebo provozuje digitální služby poháněné integrovanými systémy navrženými společností Arm, jako je Google Cloud a Amazon.

S tím, jak se svět stává mobilním zaměřením, má také smysl, aby se technologický průmysl zaměřil na čipy určené pro mobilní zařízení. Ačkoli x86 stále vítězí v surovém výkonu, křemík navržený společností Arm nabízí delší životnost baterie a méně se zahřívá, navíc je levnější na výrobu. Tvůrce Linuxu Linus Torvalds přináší zajímavé protipóly do diskuse, což naznačuje, že servery Arm ještě nejsou vhodné pro PC, ale s uvedením architektury Armv9 a několika úspěchů, jako je rekordní superpočítač Fugaku, Arm pravděpodobně v nadcházejících letech rozšíří svá chapadla.

Stojí za zmínku, že společnost bude mít spoustu investic. Z malé firmy v Cambridge, která prodávala počítačové systémy pro hrací automaty, nezbylo nic. V listopadu loňského roku byl Arm získala americká Nvidia za 40 miliard USD. Transakce se stále vyšetřuje, protože britská vláda akvizici firmy zahraniční společností vnímá jako riziko pro národní bezpečnost, ale plány jsou téměř megalomanské. „Spojením výpočetních schopností AI společnosti Nvidia s rozsáhlým ekosystémem CPU společnosti Arm posouváme cloud computing, smartphony, počítače, samořídící auta a robotiku a rozšíříme výpočetní techniku ​​AI do všech koutů světa,“ řekl generální ředitel Nvidia Jensen Haung. při oznámení nákupu. Počkejme si na odvetu.