Vad är Arm: ISA: s historia och vad som komma skall

Om du någonsin har tittat på ett specifikationsblad för en mobiltelefon eller bärbar dator, eller om du är bekant med hur Apple lade ner Intel för att göra sina egna processorer för Mac-produkter, du har förmodligen stött på ordet "arm" åtminstone en gång. Men det är inte en term knuten till bara ett varumärke; Apple, Qualcomm, Samsung och hundratals fler företag tillverkar processorer med Arm-teknik. Eftersom Arm-processorer finns i praktiskt taget alla smartphones, tillsammans med många surfplattor och bärbara datorer, är oddsen att du för närvarande äger eller en gång ägt minst en armdriven enhet. Men vad betyder det? Här är vad du behöver veta om dess historia.

Arm: Företaget bakom ARM, en instruktionsuppsättningsarkitektur som alla kan använda, för ett pris

Arm kan referera till antingen Arm the company eller ARM, instruktionsuppsättningsarkitekturen (ISA), som bestämmer vilka grundläggande instruktioner en processor kommer med med, vilken typ av programvara den kan köras inbyggt (som i, utan användning av emulering), och har djupa konsekvenser för prestanda och effektivitet potential. För att skilja mellan de två hänvisar Arm till företaget och ARM är ISA. Arm är ett dotterbolag till SoftBank Group, ett japanskt konglomerat som också äger betydande delar av Alibaba, Uber och Slack, för att bara nämna några. På 1980-talet utvecklade Arm ARM ISA.

Under en stor del av processorhistorien har företag gjort sina egna ISA och chips baserade på dessa ISA (som Intel med x86 och IBM med Power ISA), men Arm erbjuder sina ISA och några vanliga kärndesigner för företag som vill göra processorer. Arm tjänar pengar genom att licensiera ut sin teknik till andra företag, som också får anpassa ARM-arkitekturen, men bara till en viss punkt. När ett företag gör sitt eget anpassade ARM-chip kan ISA inte ändras på ett meningsfullt sätt, både för att undvika kompatibilitetsproblem över olika chip och förmodligen också för att skydda Arms resultat som chip designer.

Arms affärsmodell har gjort det möjligt för många företag att licensiera och använda processorteknik som skulle ha varit för svår att skapa från grunden. Smartphonemarknaden har länge varit ett fäste för ARM, men ARM-processorer finns också i pretty i stort sett vilken bransch som helst som inte är särskilt centraliserad, vilket är mer utmanande för ARM-processorer lyckas i. Även äldre och mycket centraliserade marknader som PC och servrar ser en ökad användning av ARM-processorer, som i första hand tar marknadsandelar från x86.

En kort historik om Arm och ARM

ARM designades ursprungligen av Acorn Computers 1985, där ARM ursprungligen stod för "Acorn RISC Machine." Det dröjde inte länge innan Apple blev intresserad av ARM, och 1990 avledde Acorn Computers sitt processordesignteam som Advanced RISC Machines (en nyuppfinning av ARM-förkortningen), som senare helt enkelt döptes om till Arm Innehav. Arbetet mellan Arm och Apple utvecklades så småningom till ARM6, som användes i Apples Newton PDA, som inte var särskilt framgångsrik och därmed ledde till att Apples användning av ARM-chips tillfälligt upphörde.

Arm etablerade sig snabbt som företaget för mobila enheter som Newton, men också med telefoner som Nokias legendariska 3310 från 2000 (i folkmun känd som Nokia Brick) och Apples iPod Touch från 2007. Under 2005, Arms marknadsandel inom mobiltelefoner var 98 %, och detta var före introduktionen av den moderna smartphonen. I dag, 99 % av smartphones använder ARM-processorer, och även om det också är uppdelat på olika företag som Samsung, Apple och Qualcomm, är det samma sak med Arm, som tjänar pengar på licensavgifterna.

Arms affärsmodell har gjort det möjligt för många företag att licensiera och använda processorteknik som skulle ha varit för svår att skapa från grunden.

Arm har också gjort inbrytningar på marknader som traditionellt domineras av Intel och AMD: s x86-arkitektur, främst servrar och datorer. Serverchips som Amazons Graviton och Amperes Altra leder främst laddningen i datacentret, medan Apple, Qualcomm och Samsung är de främsta konkurrenterna för x86 i PC: n marknadsföra. I mitten av 2023 uppgår Arms marknadsandel för servrar och datorer till cirka 7 % respektive 14 %. Dessutom har Arm också sett en viss framgång i spelkonsoler, som Nintendo DS eller till och med Nintendo Switch, som använder Nvidias ARM-baserade Tegra X1.

Allt har dock inte gått som planerat för Arm. Efter att ha förvärvat Arm 2016 försökte SoftBank Group sälja den till Nvidia 2020, men affären misslyckades 2022 eftersom Nvidia konkurrerar med många företag som tillverkar ARM-chips. Dessutom, Arm är i en juridisk kamp med Qualcomm om köpet av Nuvia 2021, en startup som designade ARM-chips. Qualcomm försöker göra ARM-processorer med hjälp av Nuvias design, vilket Arm hävdar skulle kräva att Qualcomm skaffar en ny licens. Nu kräver Arm att Qualcomm ska bli av med Nuvias immateriella rättigheter, medan Qualcomm går vidare med planer på att släppa Nuvias marker.

Arms framtid närmar sig som en ny utmanare

Arm har i många år varit mobiltelefonernas obestridda mästare och en seriös utmanare på marknader som traditionellt domineras av x86. Till skillnad från Intel och AMD har Arm inte upplevt några betydande bakslag på flera år, men det är en storm vid horisonten, och den stormen kallas RISC-V. På många sätt är Arm och RISC-V väldigt lika, men samtidigt väldigt olika och väldigt hårda konkurrenter, även om RISC-V är mycket yngre och mindre etablerad (liknande dynamiken mellan Intel och AMD några år sedan).

RISC-V International är företaget som utvecklar RISC-V ISA, ungefär som hur Arm utvecklar ARM ISA. Medan Arm endast licensierar sin ARM-arkitektur till företag som kan betala för det och inte tillåter företag modifiera ISA, RISC-V är helt öppen källkod, och företag är fria att göra vad de tycker är lämpligt med teknologi. Även om ARM inte är riktigt lika sluten källkod som x86, är det fortfarande stängd källa, vilket är en av de drivande faktorerna i den växande populariteten för RISC-V. Företag som Microsemi har avstått från ARM för RISC-V på grund av ökad flexibilitet och lägre kostnader.

Arms argument mot RISC-V är att det kan finansiera FoU för sina grundläggande ARM-kärnor och att inte låsning av ISA kan resultera i något som kallas fragmentering, vilket i grunden är tanken att för mycket frihet i processordesign kan resultera i utbredd inkompatibilitet. Det är svårt att utvärdera om Arm är överlägsen RISC-V, men vad som är säkert är att RISC-V har vunnit mark sedan det introducerades 2015, och RISC-V International har stora planer för hela datorbranschen i alla marknader.

På sikt kan RISC-V bli ett stort farthinder för Arm, men på kort sikt är det troligt att ARM kommer att förbli oemotsagd i smartphones och fortsätta att tappa x86s framträdande plats i PC och servrar. Naturligtvis är företag som använder ARM inte en enad front och konkurrerar inte bara med x86 och RISC-V utan även med varandra. Dessutom är Arms tvist med Qualcomm ett allvarligt problem och kan potentiellt undergräva Arms verksamhet om den inte löses på goda villkor. Detta kan bli en extremt utmanande period för Arm.