Arhitektura ARM
ARM arhitektura (prej, Advanced RISC Machine, pred tem Acorn RISC Machine) je 32-bitna procesna arhitektura RISC razvijalca ARM Limited, ki se zelo uporablja v vgrajenih sistemih. Zaradi nizke električne porabe so procesorji ARM prevladujoči dominantni na trgu prenosnih naprav, kjer je nizka električna poraba kritični kriterij razvijalcev.

Danes se arhitektura ARM uporablja v približno 75 % vseh 32-bitnih procesorjev RISC, kar jih naredi ene od najbolj razširjenih 32-bitnih arhitektur. Procesorje ARM najdemo v vseh vrstah elektronskih naprav, od prenosnih naprav (dlančniki, prenosni telefoni, multimedijski predvajalniki, ročne igralne enote in kalkulatorji) do računalniški komponent (trdi diski, usmerjevalniki); vendar so skoraj ne uporabljajo kot glavni procesorji v namiznih računalnikih in nikoli jih niso uporabili v superračunalnikih.

Zgodovina 

Arhitekturo ARM so prvič razvili leta 1983 kot razvojni projekt podjetja Acorn Computers Ltd s ciljem razvoja kompaktnega procesorja RISC. Projekt sta vodila Sophie Wilson in Steve Furber, ključni cilj pa je bil doseči nizko-latenčni vhod/izhod (prekinitve) kot pri MOS Technology 6502 uporabljen v Acornovi obstoječi računalniški arhitekturi. Arhitektura 6502 dostopa do pomnilnika je omogočala razvijalcu razvoj hitrih naprav brez uporab dragih naprav za neposredni dostop do pomnilnika. Razvijalna ekipa je prvo razvijalno različico imenovano ARM1 končala aprila 1985, prvi proizvodni sistem ARM2 pa naslednje leto.

ARM2 je vključeval 32-bitno podatkovno vodilo, 26-bitni pomnilniški prostor in šestnajst 32-bitnih registrov. Programska koda se je morala nahajati v prvih 64 Mbyte, saj je bil programski števec omejen le na 26 bitov saj je bilo zgornjih 6 bitov uporabljenih za statusne zastavice. ARM2 je bil verjetno najbolj preprosto uporaben 32-biten procesor na svetu, z le 30.000 tranzistorji (primerjaj z Motorolinim šest let starejšim 68000 modelom s 70.000 tranzistorji). Večina te enostavnosti izvira iz dejstva da procesor ni uporabljal mikrokode (predstavlja približno eno četrtino do eno tretjino modela 68000) in, da kot večina procesorjev tistega časa ni vseboval predpomnilnika. Ta preprostost je vodila k majhni električni porabi, vendar boljši zmogljivosti kot Intelov 80286. Naslednik, ARM3, je bil narejen s 4 KB predpomnilnika, kar je še izboljšalo zmogljivost. 

V poznih 1980-tih sta Apple Computer in VLSI Technology začela sodelovati z Acorn na novejši različici jedra ARM. Delo je bilo tako pomembno, da je Acorn odcepil razvojno ekipo v novo podjetje imenovano Advanced RISC Machines Ltd. Zaradi tega je ARM včasih okrajšava za Advanced Risc MAchine namesto Acorn RISC Machine. Advanced RISC Machines je postala ARM Ltd, ko je njeno starševsko podjetje, ARM Holding plc, plasiralo delnice na Londonsko borzo in NASDAQ leta 1998.

Novi Apple-ARM je sčasoma postal ARM6, prvič izdan leta 1991. Apple je uporabil ARM 610 kot osnovo za Apple Newton PDA. Leta 1994 je Acorn upoabil ARM 610 za glavni CPU v njihovem PC računalniku Risc. DEC je licenciral arhitekturo ARM6 (kar je povzorčilo rahlo zmedo, saj so proizvajali tudi DEC Alpha) in razvil StrongARM. Pri 233 MHz je ta CPU porabil le 1 W energije (novejše različice porabijo še manj). To delo je bilo kasneje dano Intelu kot tožbeni dogovor in Intel je izkoristil priložnost, da je posodobil svojo starajočo linijo i960 s StrongARM. Intel je kasneje razvij svojo visoko zmogljivo implementacijo znano pod XScale, ki je bila kasneje prodana Marvellu.

Jedro ARM je ostalo večinoma enake velikosti skozi generacije. ARM2 je imel 30.000 tranzistorjev, do ARM6 pa je število zraslo le do 35.000. Posel ARM je vedno bila prodaja jeder IP, ki jih je licenciranec lahko uporabil za razvoj svojih mikrokontrolerjev in CPUjev osnovanih na teh jedrih. Najbolj uspešna različica je bila ARM7TDMI s stotinami milijonov prodanimih enot v skoraj vsaki vrsti naprav, osnovanih na mikroprocesorjih. Ideja je da Original Design Manufacturer kombinira jedra ARM z velikim številom dodatnih delov, da bi naredili kompleten CPU, ki bi lahko bil narejen v starih polkondenzatorskih tovarnah in bi bili še zmeraj dovolj zmogljivi ob majhni ceni. Do januarja 2008 je bilo narejenih čez 10 milijard jeder ARM in iSuppli predvideva da bo 5 milijard narejenih leta 2011.

Najpogostejša arhitektura v pametnih telefonih, osebnih digitalnih asistentih in ostalih ročnih napravah je ARMv4. XScale in ARM926 procesorjih so ARMv5TE in so sedaj pogostejša v visoko zmogljivostnih napravah kot pa StrongARM, ARM925T in ARM7TDMI osnovani ARMv4 procesorji.

Danes so najbolj poznani računalniki z arhitekturo ARM Applovi Mac-i od leta 2020 naprej (MacBook Air, MacBook Pro (13", 14", 16"), MacStudio in iMac). Prednosti uporabe te arhitekture v prenosnih računalnikih so: zelo majhna poraba energije in velikost same matične plošče in procesorja.

Opombe in sklici

Zunanje povezave 

 ARM Ltd.
 ARM Documentation
 ARM Videos
 ARM Assembler Programming; tutorial, resources, and examples
 ARM architecture opcode map, for ARMv4T and ARMv5TE
 TrustZone(TM) Technology
 ARM Microcontroller Development Resources - header files, schematics, CAD files, etc...
 Arm Architecture 
 ARM ISA Reference Manual
 ARM Instruction Set Quick Reference Card
 ARM and Thumb-2 Instruction Set Quick Reference Card
 ARM Architecture Procedure Call Standard

Mikroprocesorji
Arhitektura računalnika
ARM arhitektura ( prej , Advanced RISC Machine , pred tem Acorn RISC Machine ) jebitna procesna arhitektura RISC razvijalca ARM Limited , ki se zelo uporablja v vgrajenih sistemih . Zaradi nizke električne porabe so procesorji ARM prevladujoči dominantni na trgu prenosnih naprav , kjer je nizka električna poraba kritični kriterij razvijalcev . Danes se arhitektura ARM uporablja v približno % vsehbitnih procesorjev RISC , kar jih naredi ene od najbolj razširjenihbitnih arhitektur . Procesorje ARM najdemo v vseh vrstah elektronskih naprav , od prenosnih naprav ( dlančniki , prenosni telefoni , multimedijski predvajalniki , ročne igralne enote in kalkulatorji ) do računalniški komponent ( trdi diski , usmerjevalniki ) ; vendar so skoraj ne uporabljajo kot glavni procesorji v namiznih računalnikih in nikoli jih niso uporabili v superračunalnikih . Zgodovina Arhitekturo ARM so prvič razvili letakot razvojni projekt podjetja Acorn Computers Ltd s ciljem razvoja kompaktnega procesorja RISC. Projekt sta vodila Sophie Wilson in Steve Furber , ključni cilj pa je bil doseči nizko - latenčni vhod /izhod ( prekinitve ) kot pri MOS Technologyuporabljen v Acornovi obstoječi računalniški arhitekturi . Arhitekturadostopa do pomnilnika je omogočala razvijalcu razvoj hitrih naprav brez uporab dragih naprav za neposredni dostop do pomnilnika . Razvijalna ekipa je prvo razvijalno različico imenovano ARM1 končala aprila prvi proizvodni sistem ARM2 pa naslednje leto . ARM2 je vključevalbitno podatkovno vodilo ,bitni pomnilniški prostor in šestnajstbitnih registrov . Programska koda se je morala nahajati v prvihMbyte , saj je bil programski števec omejen le nabitov saj je bilo zgornjihbitov uporabljenih za statusne zastavice . ARM2 je bil verjetno najbolj preprosto uporabenbiten procesor na svetu , z le000 tranzistorji ( primerjaj z Motorolinim šest let starejšimmodelom s000 tranzistorji ) . Večina te enostavnosti izvira iz dejstva da procesor ni uporabljal mikrokode ( predstavlja približno eno četrtino do eno tretjino modelain , da kot večina procesorjev tistega časa ni vseboval predpomnilnika . Ta preprostost je vodila k majhni električni porabi , vendar boljši zmogljivosti kot Intelov Naslednik , ARM3 , je bil narejen sKB predpomnilnika , kar je še izboljšalo zmogljivost . V poznihtih sta Apple Computer in VLSI Technology začela sodelovati z Acorn na novejši različici jedra ARM. Delo je bilo tako pomembno , da je Acorn odcepil razvojno ekipo v novo podjetje imenovano Advanced RISC Machines Ltd. Zaradi tega je ARM včasih okrajšava za Advanced Risc MAchine namesto Acorn RISC Machine . Advanced RISC Machines je postala ARM Ltd , ko je njeno starševsko podjetje , ARM Holding plc , plasiralo delnice na Londonsko borzo in NASDAQ leta Novi Apple - ARM je sčasoma postal ARM6 , prvič izdan leta Apple je uporabil ARMkot osnovo za Apple Newton PDA. Letaje Acorn upoabil ARMza glavni CPU v njihovem PC računalniku Risc . DEC je licenciral arhitekturo ARM6 ( kar je povzorčilo rahlo zmedo , saj so proizvajali tudi DEC Alpha ) in razvil StrongARM. PriMHz je ta CPU porabil leW energije ( novejše različice porabijo še manj ) . To delo je bilo kasneje dano Intelu kot tožbeni dogovor in Intel je izkoristil priložnost , da je posodobil svojo starajočo linijo i960 s StrongARM. Intel je kasneje razvij svojo visoko zmogljivo implementacijo znano pod XScale , ki je bila kasneje prodana Marvellu . Jedro ARM je ostalo večinoma enake velikosti skozi generacije . ARM2 je imel000 tranzistorjev , do ARM6 pa je število zraslo le do000. Posel ARM je vedno bila prodaja jeder IP , ki jih je licenciranec lahko uporabil za razvoj svojih mikrokontrolerjev in CPUjev osnovanih na teh jedrih . Najbolj uspešna različica je bila ARM7TDMI s stotinami milijonov prodanimih enot v skoraj vsaki vrsti naprav , osnovanih na mikroprocesorjih . Ideja je da Original Design Manufacturer kombinira jedra ARM z velikim številom dodatnih delov , da bi naredili kompleten CPU , ki bi lahko bil narejen v starih polkondenzatorskih tovarnah in bi bili še zmeraj dovolj zmogljivi ob majhni ceni . Do januarjaje bilo narejenih čezmilijard jeder ARM in iSuppli predvideva da bomilijard narejenih leta Najpogostejša arhitektura v pametnih telefonih , osebnih digitalnih asistentih in ostalih ročnih napravah je ARMv4. XScale in ARM926 procesorjih so ARMv5TE in so sedaj pogostejša v visoko zmogljivostnih napravah kot pa StrongARM , ARM925T in ARM7TDMI osnovani ARMv4 procesorji . Danes so najbolj poznani računalniki z arhitekturo ARM Applovi Mac - i od letanaprej ( MacBook Air , MacBook Pro , , ) , MacStudio in iMac ) . Prednosti uporabe te arhitekture v prenosnih računalnikih so : zelo majhna poraba energije in velikost same matične plošče in procesorja . Opombe in sklici Zunanje povezave ARM Ltd. ARM Documentation ARM Videos ARM Assembler Programming ; tutorial , resources , and examples ARM architecture opcode map , for ARMv4T and ARMv5TE TrustZone ( TM ) Technology ARM Microcontroller Development Resources - header files , schematics , CAD files , etc . . . Arm Architecture ARM ISA Reference Manual ARM Instruction Set Quick Reference Card ARM and Thumb - 2 Instruction Set Quick Reference Card ARM Architecture Procedure Call Standard Mikroprocesorji Arhitektura računalnika