Čo je Arm: História ISA a čo príde

Ak ste sa niekedy pozreli na technický list pre mobilný telefón alebo notebook, alebo ak ste oboznámení s tým, ako Apple upustil od Intelu, aby vyrábal vlastné procesory pre produkty Mac, určite ste sa už stretli so slovom „Arm“ minimálne raz. Nie je to však termín viazaný len na jednu značku; Apple, Qualcomm, Samsung a stovky ďalších spoločností vyrábajú procesory pomocou technológie Arm. Keďže procesory Arm sú prítomné prakticky v každom smartfóne spolu s mnohými tabletmi a notebookmi, je pravdepodobné, že v súčasnosti vlastníte alebo ste kedysi vlastnili aspoň jedno zariadenie poháňané systémom Arm. Ale čo to znamená? Tu je to, čo potrebujete vedieť o jeho histórii.

Arm: Spoločnosť stojaca za ARM, architektúrou inštrukčnej sady, ktorú môže použiť každý, za cenu

Arm môže označovať buď Arm the company alebo ARM, architektúru inštrukčnej sady (ISA), ktorá určuje, aké základné inštrukcie prichádza procesor s akým druhom softvéru môže bežať natívne (napríklad bez použitia emulácie) a má hlboké dôsledky na výkon a efektivitu potenciál. Na rozlíšenie medzi nimi, Arm odkazuje na spoločnosť a ARM je ISA. Arm je dcérskou spoločnosťou SoftBank Group, japonského konglomerátu, ktorý tiež vlastní podstatnú časť spoločností Alibaba, Uber a Slack, aby sme vymenovali len niektoré. V osemdesiatych rokoch minulého storočia spoločnosť Arm vyvinula ARM ISA.

Počas veľkej časti histórie procesorov si spoločnosti vyrábali svoje vlastné ISA a čipy založené na týchto ISA (napríklad Intel s x86 a IBM s Power ISA), ale Arm ponúka svoje ISA a niektoré štandardné konštrukcie jadra pre firmy, ktoré chcú robiť procesory. Arm zarába peniaze licencovaním svojej technológie iným spoločnostiam, ktoré tiež môžu prispôsobiť architektúru ARM, ale len do určitého bodu. Keď si spoločnosť vyrobí vlastný vlastný čip ARM, ISA nie je možné zmysluplne zmeniť, aby sa tomu zabránilo problémy s kompatibilitou naprieč rôznymi čipmi a pravdepodobne aj na ochranu spodného riadku spoločnosti Arm ako čipu dizajnér.

Obchodný model spoločnosti Arm umožnil mnohým spoločnostiam licencovať a používať technológiu procesorov, ktorú by bolo príliš ťažké vytvoriť od začiatku. Trh so smartfónmi je už dlho baštou pre ARM, ale procesory ARM možno nájsť aj v peknom takmer v akomkoľvek odvetví, ktoré nie je zvlášť centralizované, čo je pre procesory ARM náročnejšie uspieť v. Dokonca aj staršie a veľmi centralizované trhy, ako sú počítače a servery, zaznamenávajú zvýšené používanie procesorov ARM, ktoré primárne uberajú podiel na trhu z x86.

Stručná história Arm a ARM

ARM bol pôvodne navrhnutý spoločnosťou Acorn Computers v roku 1985, pričom ARM pôvodne znamenal „Acorn RISC Machine“. Netrvalo dlho a Apple sa začal zaujímať ARM a v roku 1990 spoločnosť Acorn Computers oddelila svoj tím zaoberajúci sa návrhom procesorov ako Advanced RISC Machines (obnovenie skratky ARM), neskôr jednoducho premenovanú na Arm Holdings. Práca medzi Arm a Apple sa nakoniec vyvinula do ARM6, ktorý bol použitý v Apple Newton PDA, ktorý nebol veľmi úspešný, čo viedlo k dočasnému ukončeniu používania čipov ARM spoločnosťou Apple.

Arm sa rýchlo etablovala ako spoločnosť pre mobilné zariadenia ako Newton, ale aj s telefónmi ako legendárny 3310 od Nokie z roku 2000 (ľudovo známy ako Nokia Brick) a iPod Touch od Apple z r. 2007. V roku 2005 Trhový podiel spoločnosti Arm v oblasti mobilných telefónov bol 98 %, a to bolo ešte pred predstavením moderného smartfónu. dnes 99 % smartfónov používa procesory ARMa aj keď je to rozdelené medzi rôzne spoločnosti, ako sú Samsung, Apple a Qualcomm, to isté platí pre spoločnosť Arm, ktorá zarába peniaze na licenčných poplatkoch.

Obchodný model spoločnosti Arm umožnil mnohým spoločnostiam licencovať a používať technológiu procesorov, ktorú by bolo príliš ťažké vytvoriť od začiatku.

Arm sa presadil aj na trhoch, ktorým tradične dominuje x86 architektúra Intel a AMD, najmä servery a počítače. Serverové čipy, ako napríklad Amazon Graviton a Ampere's Altra vedú najmä v dátových centrách, zatiaľ čo Apple, Qualcomm a Samsung sú hlavnými konkurentmi pre x86 v PC. trhu. V polovici roku 2023 je trhový podiel spoločnosti Arm v oblasti serverov a počítačov približne 7 % a 14 %. Okrem toho Arm tiež zaznamenal určitý úspech v herných konzolách, ako je Nintendo DS alebo dokonca Nintendo Switch, ktorý používa Tegra X1 založenú na ARM od Nvidie.

Armovi však nevyšlo všetko podľa plánu. Po akvizícii spoločnosti Arm v roku 2016 sa SoftBank Group pokúsila predať ju spoločnosti Nvidia v roku 2020, ale dohoda zlyhala v roku 2022, pretože Nvidia konkuruje mnohým spoločnostiam, ktoré vyrábajú čipy ARM. okrem toho Arm je v právnom spore s Qualcommom o kúpe Nuvia v roku 2021, startup, ktorý navrhol čipy ARM. Qualcomm sa snaží vyrábať procesory ARM pomocou návrhov spoločnosti Nuvia, čo podľa Arma bude vyžadovať, aby Qualcomm získal novú licenciu. Teraz Arm požaduje, aby sa Qualcomm zbavil duševného vlastníctva Nuvie, zatiaľ čo Qualcomm pokračuje v plánoch na uvoľnenie čipov Nuvia.

Budúcnosť Arma ako nového vyzývateľa sa blíži

Po mnoho rokov je Arm nesporným majstrom mobilných telefónov a vážnym uchádzačom na trhoch, ktorým tradične dominuje x86. Na rozdiel od Intelu a AMD, Arm už niekoľko rokov nezaznamenal žiadne výrazné neúspechy, no na obzore je búrka a tá sa volá RISC-V. V mnohých ohľadoch sú Arm a RISC-V veľmi podobné, ale aj veľmi odlišné a veľmi neľútostní konkurenti, hoci RISC-V je oveľa mladší a menej etablovaný (podobne ako dynamika medzi Intel a AMD niekoľko rokov pred).

RISC-V International je spoločnosť, ktorá vyvíja RISC-V ISA, podobne ako Arm vyvíja ARM ISA. Zatiaľ čo Arm licencuje svoju architektúru ARM iba spoločnostiam, ktoré za to môžu zaplatiť a spoločnostiam to neumožňuje upraviť ISA, RISC-V je úplne otvorený zdroj a spoločnosti môžu robiť čokoľvek, čo uznajú za vhodné technológie. Hoci ARM nie je tak uzavretý zdroj ako x86, stále je to uzavretý zdroj, čo je jeden z hnacích faktorov rastúcej popularity RISC-V. Spoločnosti ako Microsemi upustili od ARM pre RISC-V kvôli zvýšenej flexibilite a nižším nákladom.

Argument spoločnosti Arm proti RISC-V je, že môže financovať výskum a vývoj svojich základných jadier ARM a že neuzamknutie ISA by mohlo viesť k niečo, čo sa nazýva fragmentácia, čo je v podstate myšlienka, že príliš veľa slobody v dizajne procesora môže viesť k rozšíreniu nekompatibilita. Je ťažké zhodnotiť, či je Arm lepší ako RISC-V, ale isté je, že RISC-V získava pôdu pod nohami od svojho uvedenia v roku 2015 a RISC-V International má veľké plány pre celý výpočtový priemysel naprieč všetkými trhy.

Časom by mohol byť RISC-V pre Arm veľkým zrýchlením, ale v krátkodobom horizonte je pravdepodobné, že ARM nebude v smartfónoch spochybňovaný a bude naďalej ustupovať na popredné miesto x86 v počítačoch a serveroch. Samozrejme, spoločnosti, ktoré používajú ARM, nie sú jednotným frontom a konkurujú nielen x86 a RISC-V, ale aj navzájom. Okrem toho, spor medzi Armom a Qualcommom je vážny problém a mohol by potenciálne podkopať podnikanie Arm, ak sa nevyrieši za dobrých podmienok. Toto môže byť pre Arma mimoriadne náročné obdobie.