Technologie ARM: procesory mobilní budoucnosti

0

ARM jako název firmy i architektury

O procesorech ARM se mluvilo především v souvislosti s menšími přenosnými zařízeními typu PDA či nejrůznějších mobilních komunikátorů. Důvodem jejich použití v tomto segmentu je především málo vyzařovaného tepla a nízká energetická náročnost, a to při dostatečném výkonu. Kromě toho, že tato tři písmena znamenají anglicky „ruka“ (na což jistě pokročilí angličtináři či němčináři už přišli), jedná se o označení procesorové architektury.

RISC je zisk

Procesory ARM se dnes nacházejí především v PDA, smartphonech a v jiných menších mobilních zařízeních, jejich využití je ale širší – najdeme je v různých průmyslových přístrojích, ve vestavěných (embedded) systémech – například v bankomatech, automobilových řídících jednotkávch, set-top-boxech, a podobně.

Společnost ARM byla založena v roce 1990 jakožto „Advanced Risc Machine“. Jednalo se o britský joint-venture společností Apple, Acorn a VLSI Technology. ARM přitom samotné procesory ani nevyrábí, pouze je vyvíjí, a finance získává z prodeje licencí jiným výrobcům. Procesory s touto architekturou tak vyrábí firmy jako Qualcomm, Samsung, Texas Instruments, Marvell, Nvidia a mnoho dalších.ARM procesoryZdroj: www.arm.com

Mnohé z nás asi napadne, v čem se ARM procesory odlišují, a proč nejde klasické x86 procesory od Intelu jednoduše nahradit procesory ARM. Důvod, proč to není tak jednoduché, spočívá v jejich samotné architektuře.

V dávných dobách, na úsvitu dějin informačních technologií, totiž byly vyvinuty dva typy procesorů: jednak takzvaný CISC, neboli „Complex Instruction Set“ – vyznačuje se tím, že obsahuje velké množství instrukcí, jeho konstrukce je tedy poměrně složitá, na druhou stranu je díky velkému počtu instrukcí usnadněno jeho programování. Postupem času se však přišlo na to, že se využívá jenom pár základních instrukcí, a ty ostatní jenom zřídka – z toho důvodu přišly procesory RISC (Reduced Instruction Set), k nimž patří i architektura ARM.

V té době začaly v laboratořích společnosti Acorn vznikat první vzorky RISC procesorů, které se dočkaly komerčního uvedení v roce 1985. Úplně na počátku zkratka ARM znamenala Advanced RISC Machine, později byla změněna na Acorn RISC Machine.

Mozková kůra procesoru ARM

V současnosti se jistě nedá o současných architekturách mluvit jako o čistých RISC nebo CISC – přesto jsou procesory x86 a kompatibilní řazeny do CISC, kdežto například ARM procesory do kategorie RISC.

Je nasnadě, že software určený pro jeden typ procesoru nepoběží na druhém. Například operační systém Windows na procesorech ARM nerozchodíte, k tomu jsou určeny jeho mobilní verze, jako je Windows Mobile (Windows Phone). V oblasti Linuxu je pak situace o něco lepší, pro ARM architekturu existuje několik portací Debianu, Embedded Gentoo či ARMedslack.

Postupem času vzniklo několik architektur, například rodina procesorů Cortex, kromě toho existuje například také architektura SecurCore, určená pro různé platební a bankovní systémy, kde najde uplatnění především jejich přidaná bezpečnostní funkce.

Přehled procesorů ARM

V následující tabulce je uveden přehled procesorů ARM, od počátků vývoje této architektury až po současnost.

Rodina Architektonická verze V použití
ARM1 ARMv1 (zastaralá)  
ARM2 ARMv2 (zastaralá) Acorn Archimedes, Chessmachine
ARMv2a (zastaralá) Acorn Archimedes
ARM3 ARMv2a (zastaralá) Acorn Archimedes
ARM6 ARMv3 (zastaralá) 3DO Interactive Multiplayer, Zarlink GPS Receiver
 
Acorn Risc PC 600, Apple Newton 100 series
ARM 7 ARMv3 (zastaralá) Prototypová CPU karta Acorn Risc PC
Acorn Risc PC 700
Acorn Risc PC 700, Apple eMate 300
Psion Series 5
Acorn A7000
Acorn A7000+ Network Computer
ARM7TDMI ARMv4T Game Boy Advance, Nintendo DS, iPod, 
Psion Series 5mx 
NXP Semiconductors LH7952x
 
ARMv5TEJ  
StrongARM ARMv4 Apple Newton série 2×00, Acorn Risc PC 
LART (počítač), Intel Assabet, Ipaq H36x0, Balloon2
ARM8 ARMv4 Prototyp CPU karty Acorn Risc PC
ARM9TDMI ARMv4T  
 
NXP Semiconductors LH7A40x
GP2X (druhé jádro), Meizu M6 Mini Player
ARM9E ARMv5TE Nintendo DS, Nokia N-Gage 
ST Micro STR91xF, zahrnuje Ethernet
NXP Semiconductors LPC2900
ARMv5TEJ Mobilní telefony: Sony Ericsson série K a W
ARMv5TE  
ARM10E ARMv5TE  
 
ARMv5TEJ Western Digital MyBook II World Edition
Xscale ARMv5TE  
Thecus N2100
Iyonix
 
 
Zaurus SL-5600, iPAQ H3900, Sony CLI√â NX60
Gumstix basix & connex, Palm Tungsten E2
Sony CLI√â NX73V, NX80V
Palm Tingsten T3
HTC Universal
 
Samsung Omnia
Blackberry 8700, Blackberry Pearl (8100)
NSLU2 IXP460/IXP465
ARM11 ARMv6 Zune 
ARMv6T2  
ARMv6KZ Apple iPhone, Apple iPod touch 
ARMv6K Nvidia APX 2500
Cortex ARMv7-A „Sparrow“ (kódové jméno ARM) 
Apple iPhone 3GS, Motorola Droid, Palm Pre
 
Apple iPad, Nvidia Tegra2
 
ARMv7-R používá Broadcom, TMS570 od Texas Instruments
ARMv7-M  
ARMv6-M NXP Semiconductors NXP LPC1100
Cortex-M1  
Rodina Architektonická verze V použití

Zdroj: Wikipedia

Kde se s ARM setkáváte, další vývoj

Zařízení s procesory ARM

V současnosti je na trhu mnoho různých zařízení, v jejichž srdci tiká procesor s architekturou ARM – jedná se o čtečky elektronických knih, mobily, smartphony, PDA, ale samozřejmě i netbooky a tablety.

Procesorům ARM je přisuzována pozitivní budoucnost. Například výkonný ředitel firmy Nvidia Jen-Hsun Huang uvedl, že ARM procesory budou nad Intelem triumfovat, smartphony a tablety podle něj budou pro architekturu x86 nástrojem zkázy. „Jasným závěrem je, že budoucí osobní počítač má tuto velikost,“ uvedl Huang a ukazoval publiku na technologické konferenci svůj smartphone. „Jednou do něj integrujeme i bezdrátové HDMI, a set-top-box je na světě. Počítače budoucnosti budou vyráběny novými OEM partnery, prodávány skrze nové distributory a budou rovněž používat i jinou architekturu, než je současná x86.“

Nvidia Tegra

Chvála ARM není neopodstatněná, samotná Nvidia před nějakým čase představila svojí platformu Nvidia Tegra, která je postavená právě na procesoru z dílen ARM. Někteří analytici očekávají ústup dedikovaných lowendových grafických karet, čímž se firmě Nvidia a dalším nejspíše zkrátí zisky. Novým trhem mohou být tablety a smartphony postavené na platformě Nvidia Tegra (či dnes už druhé generaci tohoto řešení).

Následující výběr netbooků, tabletů a čteček elektronických knih vychází z informací publikovaných na webu www.arm.com.

Netbooky s ARM

Název Always Innovating Touchbook Datawind Ubisurfer Netbook Mobinnova elan Netbook
Rodina procesorů Cortex-A   ARM11
Procesor Cortex-A8    
Architektura ARMv7-A   ARMv6
Operační systém Linux Linux  
Procesor partner Texas Instruments   Nvidia

Tablety s ARM

Název Albatron Tee PC Archos 5 Personal Media Player Archos 7 Personal Media Player/Internet Media Tablet
Rodina procesorů ARM9 Cortex-A Cortex-A
Procesor ARM926EJ-S Cortex-A8 Cortex-A8
Architektura ARMv5TE ARMv7-A ARMv7-A
Procesor partner     Texas Instruments

Tablety s ARM

Název Nokia N900
Smart Devices SmartQ5 Thomson WiFi Tablet
Rodina procesorů Cortex-A ARM11 ARM9
Procesor Cortex-A8 ARM1176JZ(F)-S ARM026EJ-S
Architektura ARMv7-A ARMv6 ARMv5TEJ
Procesor partner Texas Instruments Samsung Texas Instruments

Čtečky e-booků s ARM

Název 1Crosstech MIDhybrid Amazon Kindle 2 Barnes and Noble Nook E-Reader
Rodina procesorů   ARM11 ARM11, ARM7
Procesor     ARM1176JZ(F)-S, ARM7TDMI
Architektura   ARMv6 ARMv4T, ARMv6
Procesor partner Marvell Freescale Qualcomm, Samsung

Čtečky e-booků s ARM

Název Jinke Hanlin eReader V3 Join Technology JE100 e-Book Sony PRS500 sBook Reader
Rodina procesorů ARM9 ARM9  
Architektura ARMv5TE ARMv5TE  
Procesor partner Samsung Samsung Freescale

Zdroj: www.arm.com

ARM chce proniknout i do grafických čipů

Společnost ARM se chystá proniknout i do segmentu grafických procesorů a konkurovat takovým výrobcům, jako je AMD, Nvidia (zde nemyslíme zrovna čip Tegra) a PowerVR. ARM však již delší dobu nabízí své vlastní řešení grafických čipů pod názvem Mali. K dispozici zatím byly tři různé modely, které se odlišovaly především výkonem a podporou technologií. Jedná se o grafické čipy Mali-55, Mali-200 a Mali-400MP, který obsahuje čtyři výpočetní části.

Tyto procesory umožňují paralelní zpracování, což lze využít v úlohách pro takzvanou augmented (vylepšenou) realitu, kdy je potřeba rozpoznávat obraz – podobným příkladem je rozpoznávání gest, výrazu tváře nebo hlasu. Všechny tyto úlohy jsou poměrně náročné na zpracování, je ale možné je dělit na jednotlivé segmenty – což je ideální práce právě pro grafický čip.

Jestli se ale společnosti ARM podaří prosadit se na poli grafických čipů v konkurenci společností jako je např. Nvidia, ATI nebo Intel, je však prozatím obtížné odhadnout.

Layar

Technologie ARM: procesory mobilní budoucnosti

Ohodnoťte tento článek!