Τι είναι το Arm: Η ιστορία του ISA και τι πρόκειται να ακολουθήσει

Αν έχετε κοιτάξει ποτέ ένα φύλλο προδιαγραφών για ένα κινητό τηλέφωνο ή φορητό υπολογιστή ή εάν είστε εξοικειωμένοι με το πώς η Apple εγκατέλειψε την Intel για να φτιάξει τους δικούς της επεξεργαστές για προϊόντα Mac, πιθανότατα έχετε συναντήσει τη λέξη "Arm" τουλάχιστον μια φορά. Αλλά δεν είναι ένας όρος που συνδέεται μόνο με ένα εμπορικό σήμα. Η Apple, η Qualcomm, η Samsung και εκατοντάδες ακόμη εταιρείες κατασκευάζουν επεξεργαστές χρησιμοποιώντας την τεχνολογία Arm. Δεδομένου ότι οι επεξεργαστές Arm υπάρχουν σχεδόν σε κάθε smartphone, μαζί με πολλά tablet και φορητούς υπολογιστές, το πιθανότερο είναι ότι είστε κάτοχος ή κάποτε τουλάχιστον μία συσκευή που τροφοδοτείται από βραχίονα. Τι σημαίνει όμως αυτό; Εδώ είναι τι πρέπει να γνωρίζετε για την ιστορία του.

Βραχίονας: Η εταιρεία πίσω από την ARM, μια αρχιτεκτονική συνόλου εντολών που μπορεί να χρησιμοποιήσει ο καθένας, έναντι τιμήματος

Ο βραχίονας μπορεί να αναφέρεται είτε στο Arm the company είτε στο ARM, την αρχιτεκτονική συνόλου εντολών (ISA), που καθορίζει ποιες βασικές οδηγίες έρχεται ένας επεξεργαστής με ποιο είδος λογισμικού μπορεί να τρέξει εγγενώς (όπως στο, χωρίς τη χρήση εξομοίωσης) και έχει βαθιές επιπτώσεις στην απόδοση και την αποδοτικότητα δυνητικός. Για να γίνει διάκριση μεταξύ των δύο, το Arm αναφέρεται στην εταιρεία και το ARM είναι το ISA. Η Arm είναι θυγατρική του SoftBank Group, ενός ιαπωνικού ομίλου ετερογενών δραστηριοτήτων που κατέχει επίσης σημαντικά τμήματα των Alibaba, Uber και Slack, για να αναφέρουμε μόνο μερικά. Στη δεκαετία του 1980, η Arm ανέπτυξε το ARM ISA.

Για μεγάλο μέρος της ιστορίας των επεξεργαστών, οι εταιρείες έχουν φτιάξει τους δικούς τους ISA και τα τσιπ που βασίζονται σε αυτούς τους ISA (όπως η Intel με x86 και IBM με Power ISA), αλλά η Arm προσφέρει το ISA και μερικά τυπικά σχέδια πυρήνα για εταιρείες που θέλουν να κατασκευάσουν επεξεργαστές. Η Arm κερδίζει χρήματα δίνοντας άδεια χρήσης της τεχνολογίας της σε άλλες εταιρείες, στις οποίες επιτρέπεται επίσης να προσαρμόσουν την αρχιτεκτονική ARM, αλλά μόνο σε ένα ορισμένο σημείο. Όταν μια εταιρεία φτιάχνει το δικό της προσαρμοσμένο τσιπ ARM, το ISA δεν μπορεί να τροποποιηθεί ουσιαστικά, και τα δύο προς αποφυγή ζητήματα συμβατότητας μεταξύ διαφορετικών τσιπ και πιθανώς επίσης για την προστασία της απόδοσης του Arm ως τσιπ σχεδιαστής.

Το επιχειρηματικό μοντέλο της Arm επέτρεψε σε πολλές εταιρείες να αδειοδοτήσουν και να χρησιμοποιήσουν τεχνολογία επεξεργαστών που θα ήταν πολύ δύσκολο να δημιουργηθεί από την αρχή. Η αγορά των smartphone είναι εδώ και πολύ καιρό ένα προπύργιο για την ARM, αλλά οι επεξεργαστές ARM μπορούν επίσης να βρεθούν σε όμορφους σχεδόν κάθε κλάδος που δεν είναι ιδιαίτερα συγκεντρωμένος, κάτι που είναι πιο δύσκολο για τους επεξεργαστές ARM επιτύχει. Ακόμη και παλαιότερες και πολύ συγκεντρωμένες αγορές, όπως οι υπολογιστές και οι διακομιστές, παρατηρούν αυξημένη χρήση επεξεργαστών ARM, οι οποίοι αφαιρούν κυρίως μερίδιο αγοράς από το x86.

Μια σύντομη ιστορία του Arm and ARM

Το ARM σχεδιάστηκε αρχικά από την Acorn Computers το 1985, με το ARM να αντιπροσωπεύει αρχικά το "Acorn RISC Machine". Δεν άργησε να αρχίσει να ενδιαφέρεται η Apple ARM, και το 1990, η Acorn Computers απέκλεισε την ομάδα σχεδιασμού επεξεργαστών της ως Advanced RISC Machines (μια επανεφεύρεση του ακρωνύμιου ARM), που αργότερα μετονομάστηκε απλώς σε Arm Συμμετοχών. Η δουλειά μεταξύ Arm και Apple τελικά εξελίχθηκε σε ARM6, το οποίο χρησιμοποιήθηκε στο Newton PDA της Apple, το οποίο δεν ήταν πολύ επιτυχημένο και έτσι οδήγησε στο τέλος της χρήσης των τσιπ ARM ​​από την Apple προσωρινά.

Η Arm γρήγορα καθιερώθηκε ως εταιρεία για φορητές συσκευές όπως το Newton, αλλά και με τηλέφωνα όπως το θρυλικό 3310 της Nokia από το 2000 (γνωστό ως Nokia Brick) και το iPod Touch της Apple από 2007. το 2005, Το μερίδιο αγοράς της Arm στα κινητά τηλέφωνα ήταν 98%, και αυτό ήταν πριν από την εισαγωγή του σύγχρονου smartphone. Σήμερα, Το 99% των smartphone χρησιμοποιεί επεξεργαστές ARM, και ενώ αυτό κατανέμεται επίσης μεταξύ διαφορετικών εταιρειών όπως η Samsung, η Apple και η Qualcomm, είναι το ίδιο για την Arm, η οποία βγάζει χρήματα από τα τέλη αδειοδότησης.

Το επιχειρηματικό μοντέλο της Arm επέτρεψε σε πολλές εταιρείες να αδειοδοτήσουν και να χρησιμοποιήσουν τεχνολογία επεξεργαστών που θα ήταν πολύ δύσκολο να δημιουργηθεί από την αρχή.

Η Arm έχει επίσης εισβάλει σε αγορές όπου παραδοσιακά κυριαρχεί η αρχιτεκτονική x86 της Intel και της AMD, κυρίως διακομιστές και υπολογιστές. Τσιπ διακομιστή όπως του Amazon Το Graviton και το Altra της Ampere ηγούνται κυρίως στο κέντρο δεδομένων, ενώ η Apple, η Qualcomm και η Samsung είναι οι κύριοι ανταγωνιστές για το x86 στον υπολογιστή αγορά. Από τα μέσα του 2023, το μερίδιο αγοράς της Arm σε διακομιστές και υπολογιστές ανέρχεται σε περίπου 7% και 14%, αντίστοιχα. Επιπλέον, ο Arm γνώρισε επίσης κάποια επιτυχία σε κονσόλες παιχνιδιών, όπως το Nintendo DS ή ακόμα και το Nintendo Switch, το οποίο χρησιμοποιεί το Tegra X1 της Nvidia που βασίζεται σε ARM.

Ωστόσο, δεν πήγαν όλα σύμφωνα με το σχέδιο για τον Arm. Μετά την εξαγορά του Arm το 2016, ο Όμιλος SoftBank προσπάθησε να το πουλήσει στη Nvidia το 2020, αλλά η συμφωνία απέτυχε το 2022, καθώς η Nvidia ανταγωνίζεται πολλές εταιρείες που κατασκευάζουν τσιπ ARM. Επιπροσθέτως, Ο Arm βρίσκεται σε νομική διαμάχη με την Qualcomm για την αγορά της Nuvia το 2021, μια startup που σχεδίασε τσιπ ARM. Η Qualcomm επιδιώκει να κατασκευάσει επεξεργαστές ARM χρησιμοποιώντας τα σχέδια της Nuvia, κάτι που ο Arm υποστηρίζει ότι θα απαιτούσε από την Qualcomm να αποκτήσει νέα άδεια χρήσης. Τώρα, η Arm απαιτεί από την Qualcomm να απαλλαγεί από την πνευματική ιδιοκτησία της Nuvia, ενώ η Qualcomm προχωρά με σχέδια για την κυκλοφορία των τσιπ της Nuvia.

Το μέλλον του Arm ως νέος αμφισβητίας πλησιάζει

Για πολλά χρόνια, η Arm είναι ο αδιαμφισβήτητος κύριος των κινητών τηλεφώνων και ένας σοβαρός υποψήφιος σε αγορές όπου παραδοσιακά κυριαρχεί το x86. Σε αντίθεση με την Intel και την AMD, ο Arm δεν έχει βιώσει σημαντικές αποτυχίες εδώ και αρκετά χρόνια, αλλά υπάρχει μια καταιγίδα στον ορίζοντα και αυτή η καταιγίδα ονομάζεται RISC-V. Από πολλές απόψεις, το Arm και το RISC-V είναι πολύ παρόμοια, αλλά επίσης πολύ διαφορετικοί και πολύ σκληροί ανταγωνιστές, αν και το RISC-V είναι πολύ νεότερο και λιγότερο καθιερωμένο (παρόμοιο με τη δυναμική μεταξύ Intel και AMD μερικά χρόνια πριν).

Η RISC-V International είναι η εταιρεία που αναπτύσσει το RISC-V ISA, όπως ακριβώς η Arm αναπτύσσει το ARM ISA. Ενώ η Arm παραχωρεί άδεια χρήσης της αρχιτεκτονικής ARM της μόνο σε εταιρείες που μπορούν να πληρώσουν για αυτήν και δεν το επιτρέπει σε εταιρείες τροποποιήστε το ISA, το RISC-V είναι εντελώς ανοιχτού κώδικα και οι εταιρείες είναι ελεύθερες να κάνουν ό, τι κρίνουν κατάλληλο με το τεχνολογία. Αν και το ARM δεν είναι τόσο κλειστή πηγή όσο το x86, εξακολουθεί να είναι κλειστή πηγή, που είναι ένας από τους κινητήριους παράγοντες στην αυξανόμενη δημοτικότητα του RISC-V. Εταιρείες όπως η Microsemi έχουν εγκαταλείψει το ARM για το RISC-V λόγω αυξημένης ευελιξίας και χαμηλότερου κόστους.

Το επιχείρημα της Arm κατά του RISC-V είναι ότι μπορεί να χρηματοδοτήσει Ε&Α για τους βασικούς πυρήνες ARM και ότι το να μην κλειδώσει το ISA θα μπορούσε να οδηγήσει σε κάτι που ονομάζεται κατακερματισμός, που είναι βασικά η ιδέα ότι η υπερβολική ελευθερία στο σχεδιασμό του επεξεργαστή μπορεί να οδηγήσει σε ευρεία διάδοση ασυμφωνία. Είναι δύσκολο να αξιολογηθεί αν το Arm είναι ανώτερο από το RISC-V, αλλά το σίγουρο είναι ότι το RISC-V κερδίζει έδαφος από τότε που εισήχθη το 2015, και η RISC-V International έχει μεγάλα σχέδια για ολόκληρη τη βιομηχανία υπολογιστών σε όλα τα αγορές.

Με τον καιρό, το RISC-V θα μπορούσε να είναι ένα σημαντικό χτύπημα ταχύτητας για το Arm, αλλά βραχυπρόθεσμα, είναι πιθανό το ARM να παραμείνει αδιαμφισβήτητο στα smartphone και να συνεχίσει να καταργεί την υπεροχή του x86 σε υπολογιστές και διακομιστές. Φυσικά, οι εταιρείες που χρησιμοποιούν ARM δεν είναι ένα ενιαίο μέτωπο και ανταγωνίζονται όχι μόνο τα x86 και RISC-V αλλά και μεταξύ τους. Επιπλέον, η διαφωνία της Arm με την Qualcomm είναι ένα σοβαρό πρόβλημα και θα μπορούσε ενδεχομένως να υπονομεύσει τις δραστηριότητες της Arm εάν δεν επιλυθεί με καλούς όρους. Αυτή θα μπορούσε να καταλήξει να είναι μια εξαιρετικά δύσκολη περίοδος για τον Arm.