Що таке Arm: історія ISA і те, що буде в майбутньому

Якщо ви коли-небудь переглядали технічні характеристики мобільного телефону чи ноутбука, або якщо ви знайомі з тим, як Apple відмовився від Intel, щоб виробляти власні процесори для продуктів Mac, ви, напевно, принаймні зустрічали слово «Arm» один раз. Але це не термін, пов’язаний лише з одним брендом; Apple, Qualcomm, Samsung і сотні інших компаній виробляють процесори за технологією Arm. Оскільки процесори Arm присутні практично в кожному смартфоні, а також у багатьох планшетах і ноутбуках, ймовірно, що у вас зараз є або колись був принаймні один пристрій на базі Arm. Але що це означає? Ось що вам потрібно знати про його історію.

Arm: компанія, що стоїть за ARM, архітектурою набору інструкцій, яку може використовувати кожен за певну ціну

Arm може означати або компанію Arm, або ARM, архітектуру набору інструкцій (ISA), яка визначає, які основні інструкції надходить процесор з яким програмним забезпеченням воно може запускатися нативно (наприклад, без використання емуляції), і має серйозні наслідки для продуктивності та ефективності потенціал. Щоб розрізнити ці два, Arm відноситься до компанії, а ARM – до ISA. Arm є дочірньою компанією SoftBank Group, японського конгломерату, який також володіє значними частками Alibaba, Uber і Slack, щоб назвати лише деякі. У 1980-х роках компанія Arm розробила ARM ISA.

Протягом більшої частини історії процесорів компанії створювали власні ISA та мікросхеми на основі цих ISA (наприклад, Intel з x86 і IBM з Power ISA), але Arm пропонує свій ISA і деякі стандартні конструкції ядра для компаній, які хочуть виробляти процесори. Arm заробляє гроші, надаючи ліцензії на свою технологію іншим компаніям, яким також дозволено налаштовувати архітектуру ARM, але лише до певного моменту. Коли компанія виготовляє власний власний чіп ARM, ISA не можна суттєво змінити, щоб уникнути проблеми сумісності між різними чіпами і, ймовірно, також для захисту підсумкової лінії Arm як чіпа дизайнер.

Бізнес-модель Arm дозволила багатьом компаніям ліцензувати та використовувати процесорну технологію, яку було б надто важко створити з нуля. Ринок смартфонів вже давно є оплотом для ARM, але процесори ARM також можна знайти в достатній кількості практично будь-яка галузь, яка не є особливо централізованою, що є більш складним для процесорів ARM досягти успіху в. Навіть старіші та дуже централізовані ринки, такі як ПК і сервери, спостерігають збільшення використання процесорів ARM, які переважно відбирають частку ринку від x86.

Коротка історія Arm і ARM

ARM був спочатку розроблений компанією Acorn Computers у 1985 році, причому ARM спочатку означає «Acorn RISC Machine». Невдовзі Apple зацікавилася ARM, а в 1990 році Acorn Computers відокремилася від команди розробників процесорів під назвою Advanced RISC Machines (перевинахід абревіатури ARM), пізніше перейменована просто на Arm Холдинги. Робота між Arm і Apple зрештою переросла в ARM6, який використовувався в КПК Apple Newton, що не було дуже успішним і, таким чином, призвело до тимчасового припинення використання Apple чіпів ARM.

Arm швидко зарекомендувала себе як компанія мобільних пристроїв, таких як Newton, а також телефонів як легендарний 3310 від Nokia 2000 року (відомий як Nokia Brick) і iPod Touch від Apple 2007. У 2005 році Частка Arm на ринку мобільних телефонів склала 98%, і це було до появи сучасного смартфона. сьогодні, 99% смартфонів використовують процесори ARM, і хоча це також розподілено між різними компаніями, такими як Samsung, Apple і Qualcomm, це все одно для Arm, яка заробляє гроші на ліцензійних зборах.

Бізнес-модель Arm дозволила багатьом компаніям ліцензувати та використовувати процесорну технологію, яку було б надто важко створити з нуля.

Arm також досягла успіху на ринках, де традиційно домінувала архітектура x86 Intel і AMD, головним чином серверів і ПК. Серверні мікросхеми, такі як Amazon Graviton і Altra від Ampere в основному лідирують у центрі обробки даних, тоді як Apple, Qualcomm і Samsung є основними конкурентами x86 у ПК ринку. Станом на середину 2023 року частка Arm на ринку серверів і ПК становить приблизно 7% і 14% відповідно. Крім того, Arm також досяг певного успіху в ігрових консолях, таких як Nintendo DS або навіть Nintendo Switch, які використовують Tegra X1 на базі ARM від Nvidia.

Однак для Arm не все пішло за планом. Після придбання Arm у 2016 році SoftBank Group спробувала продати її Nvidia у 2020 році, але угода провалилася у 2022 році, оскільки Nvidia конкурує з багатьма компаніями, які виробляють чіпи ARM. Крім того, Arm веде судову боротьбу з Qualcomm щодо покупки Nuvia у 2021 році, стартап, який розробив мікросхеми ARM. Qualcomm прагне виробляти процесори ARM, використовуючи розробки Nuvia, які, як стверджує Arm, вимагатимуть від Qualcomm отримання нової ліцензії. Тепер Arm вимагає від Qualcomm позбутися інтелектуальної власності Nuvia, а Qualcomm планує випустити чіпи Nuvia.

Майбутнє Arm, коли наближається новий претендент

Протягом багатьох років Arm була беззаперечним володарем мобільних телефонів і серйозним суперником на ринках, де традиційно домінує x86. На відміну від Intel і AMD, Arm не зазнав значних невдач за кілька років, але на горизонті є шторм, і цей шторм називається RISC-V. У багатьох відношеннях Arm і RISC-V дуже схожі, але водночас дуже різні та дуже жорсткі конкуренти, хоча RISC-V набагато молодший і менш усталений (подібно до динаміки між Intel і AMD кілька років тому).

RISC-V International — це компанія, яка розробляє RISC-V ISA, подібно до того, як Arm розробляє ARM ISA. Тоді як Arm надає ліцензії на свою архітектуру ARM лише компаніям, які можуть за неї заплатити, і не дозволяє компаніям змінювати ISA, RISC-V є повністю відкритим кодом, і компанії можуть вільно робити все, що вважають за потрібне з технології. Хоча ARM не є таким закритим вихідним кодом, як x86, він все ще закритий, що є одним із рушійних факторів зростання популярності RISC-V. Такі компанії, як Microsemi, відмовилися від ARM для RISC-V через підвищену гнучкість і нижчу вартість.

Аргумент Arm проти RISC-V полягає в тому, що він може фінансувати дослідження та розробки своїх основних ядер ARM і що відсутність блокування ISA може призвести до те, що називається фрагментацією, що в основному є ідеєю, що занадто багато свободи в дизайні процесора може призвести до широкого поширення несумісність. Важко оцінити, чи Arm перевершує RISC-V, але можна сказати точно, що RISC-V набирає переваг оскільки він був представлений у 2015 році, і RISC-V International має великі плани для всієї індустрії обчислювальної техніки в усіх ринки.

Згодом RISC-V може стати серйозним прискоренням для Arm, але в короткостроковій перспективі цілком імовірно, що ARM залишиться незмінним у смартфонах і продовжить відмовлятися від переваги x86 у ПК та серверах. Звичайно, компанії, які використовують ARM, не є єдиним фронтом і конкурують не лише з x86 і RISC-V, але й між собою. Крім того, суперечка між Arm і Qualcomm є серйозною проблемою і потенційно може підірвати бізнес Arm, якщо її не вирішити на добрих умовах. Це може закінчитися надзвичайно складним періодом для Арма.