Какво е Arm: Историята на ISA и какво предстои

Ако някога сте разглеждали лист със спецификации за мобилен телефон или лаптоп или ако сте запознати с това как Apple изостави Intel, за да направи свои собствени процесори за продукти на Mac, вероятно сте срещали поне думата „Arm“ веднъж. Но това не е термин, свързан само с една марка; Apple, Qualcomm, Samsung и стотици други компании правят процесори, използващи технологията Arm. Тъй като процесорите Arm присъстват в почти всеки смартфон, заедно с много таблети и лаптопи, шансовете са, че в момента притежавате или сте притежавали поне едно устройство, задвижвано от Arm. Но какво означава това? Ето какво трябва да знаете за неговата история.

Arm: Компанията зад ARM, архитектура с набор от инструкции, която всеки може да използва на определена цена

Arm може да се отнася или до Arm компанията, или до ARM, архитектурата на набора от инструкции (ISA), която определя какви основни инструкции идва от процесора с какъв вид софтуер може да работи първоначално (както при без използване на емулация) и има дълбоки последици за производителността и ефективността потенциал. За да се прави разлика между двете, Arm се отнася до компанията, а ARM е ISA. Arm е дъщерно дружество на SoftBank Group, японски конгломерат, който също притежава значителни части от Alibaba, Uber и Slack, за да назовем само няколко. През 80-те години Arm разработи ARM ISA.

През голяма част от историята на процесорите компаниите са правили свои собствени ISA и чипове, базирани на тези ISA (като Intel с x86 и IBM с Power ISA), но Arm предлага своите ISA и някои стандартни основни дизайни за компании, които искат да произвеждат процесори. Arm прави пари, като лицензира своята технология на други компании, на които също е позволено да персонализират архитектурата на ARM, но само до определена точка. Когато една компания прави свой собствен персонализиран ARM чип, ISA не може да бъде значително променен, както за да се избегне проблеми със съвместимостта между различни чипове и вероятно също за защита на крайния резултат на Arm като чип дизайнер.

Бизнес моделът на Arm позволи на много компании да лицензират и използват процесорна технология, която би било твърде трудно да се създаде от нулата. Пазарът на смартфони отдавна е крепост за ARM, но ARM процесорите също могат да бъдат намерени в доста почти всяка индустрия, която не е особено централизирана, което е по-голямо предизвикателство за ARM процесорите успее в. Дори по-стари и много централизирани пазари като персонални компютри и сървъри виждат увеличено използване на ARM процесори, които основно отнемат пазарен дял от x86.

Кратка история на Arm и ARM

ARM първоначално е проектиран от Acorn Computers през 1985 г., като ARM първоначално означава "Acorn RISC машина". Не след дълго Apple се заинтересува от ARM, а през 1990 г. Acorn Computers отдели своя екип за проектиране на процесори като Advanced RISC Machines (преоткриване на акронима ARM), по-късно преименуван просто на Arm Холдинги. Работата между Arm и Apple в крайна сметка се разви в ARM6, който беше използван в Newton PDA на Apple, което не беше много успешно и по този начин доведе до временно прекратяване на използването на ARM чипове от Apple.

Arm бързо се наложи като компания за мобилни устройства като Newton, но също и за телефони като легендарния 3310 на Nokia от 2000 г. (популярно известен като Nokia Brick) и iPod Touch на Apple от 2007. През 2005г. Пазарният дял на Arm при мобилните телефони е 98%, и това беше преди представянето на модерния смартфон. днес, 99% от смартфоните използват ARM процесори, и докато това също е разделено между различни компании като Samsung, Apple и Qualcomm, всичко е същото за Arm, която печели пари от лицензионните такси.

Бизнес моделът на Arm позволи на много компании да лицензират и използват процесорна технология, която би било твърде трудно да се създаде от нулата.

Arm също навлезе на пазари, традиционно доминирани от x86 архитектурата на Intel и AMD, главно сървъри и компютри. Сървърни чипове като тези на Amazon Graviton и Altra на Ampere са водещи в центровете за данни, докато Apple, Qualcomm и Samsung са основните конкуренти за x86 в PC пазар. Към средата на 2023 г. пазарният дял на Arm при сървърите и персоналните компютри възлиза съответно на приблизително 7% и 14%. Освен това Arm постигна известен успех в игрови конзоли, като Nintendo DS или дори Nintendo Switch, който използва ARM-базирана Tegra X1 на Nvidia.

Не всичко обаче върви по план за Arm. След като придоби Arm през 2016 г., SoftBank Group се опита да я продаде на Nvidia през 2020 г., но сделката се провали през 2022 г., тъй като Nvidia се конкурира с много компании, които произвеждат ARM чипове. Освен това, Arm е в правна битка с Qualcomm за покупката на Nuvia през 2021 г, стартираща компания, която проектира ARM чипове. Qualcomm се стреми да направи ARM CPU, използвайки дизайна на Nuvia, което Arm твърди, че ще изисква Qualcomm да получи нов лиценз. Сега Arm настоява Qualcomm да се отърве от интелектуалната собственост на Nuvia, докато Qualcomm продължава с плановете си да пусне чиповете на Nuvia.

Бъдещето на Арм с наближаването на нов претендент

В продължение на много години Arm е безспорният майстор на мобилните телефони и сериозен конкурент на пазари, традиционно доминирани от x86. За разлика от Intel и AMD, Arm не е преживял значителни неуспехи от няколко години, но има буря на хоризонта и тази буря се нарича RISC-V. В много отношения Arm и RISC-V са много сходни, но и много различни и много яростни конкуренти, въпреки че RISC-V е много по-млад и по-малко установен (подобно на динамиката между Intel и AMD през няколко години преди).

RISC-V International е компанията, която разработва RISC-V ISA, подобно на начина, по който Arm разработва ARM ISA. Докато Arm лицензира своята ARM архитектура само на компании, които могат да платят за нея и не позволява на компаниите да променят ISA, RISC-V е с напълно отворен код и компаниите са свободни да правят каквото намерят за добре с технология. Въпреки че ARM не е толкова затворен код като x86, той все още е затворен код, което е един от движещите фактори за нарастващата популярност на RISC-V. Компании като Microsemi се отказаха от ARM за RISC-V поради повишена гъвкавост и по-ниски разходи.

Аргументът на Arm срещу RISC-V е, че може да финансира научноизследователска и развойна дейност за основните си ARM ядра и че неблокирането на ISA може да доведе до нещо, наречено фрагментация, което е основно идеята, че твърде много свобода в дизайна на процесора може да доведе до широко разпространение несъвместимост. Трудно е да се прецени дали Arm превъзхожда RISC-V, но това, което е сигурно е, че RISC-V набира все повече позиции тъй като беше представен през 2015 г., и RISC-V International има големи планове за цялата компютърна индустрия във всички пазари.

След време RISC-V може да бъде сериозен скок на скоростта за Arm, но в краткосрочен план е вероятно ARM да остане неоспорим в смартфоните и да продължи да отслабва превъзходството на x86 в компютрите и сървърите. Разбира се, компаниите, които използват ARM, не са единен фронт и се конкурират не само с x86 и RISC-V, но и помежду си. Освен това, спорът на Arm с Qualcomm е сериозен проблем и може потенциално да подкопае бизнеса на Arm, ако не бъде решен при добри условия. Това може да се окаже изключително труден период за Arm.