Miroslav Tichý, tic136
32bitová mikroprocesorová architektura typu RISC(Reduced Instruction Set Computer) mobilním odvětví - smartphony, PDA, přenosné herní konzole, kalkulačky apod.
Důvod: ◦ nízké vyzařované teplo – pasivní chlazení ◦ mají velmi nízkou spotřebu
průmyslové přístroje a vestavěné systémy ◦ bankovní automaty, průmyslová zařízení, automobilové řídící jednotky, switche/routery, set-top boxy
větší zařízení ◦ MID(Mobile Internet Device), netbooky
RISC nabízí sice menší počet instrukcí než CISC, nicméně tyto instrukce pokrývají všechny běžné potřeby. Instrukce mají stejnou délkou, a tudíž stejně dlouhou dobou vykonávání. Výhodou je pak snadnější řetězení instrukcí a jednodušší návrh procesoru Jednodušší instrukční soubor umožňuje také snadnější vytvoření kompilátoru.
programy napsané pro RISC platformu nelze jednoduše spustit na CISC a naopak. ◦ Microsoft Windows napsaný pro x86 procesory proto nepoběží na ARM procesorech. ◦ mobilní verze Windows Mobile, případně Windows CE ◦ pro Linux existuje portace Debianu, Ubuntu Embedded Gentoo či ARMedslack.
Dnes tvoří rodina procesorů ARM kolem 90 % všech 32bitových RISC procesorů ve vestavěných zařízeních
r.1985 – Acorn Computer -
r.1990 – ARM(Advanced RISC Machines),
první vzorky ARM(Acorn RISC Machine) procesorů (ARM1-ARM3) Apple+Acorn+VLSI Technology
r.1991 – poprvé licencovaná ARM6 ARM samotný totiž své procesory nevyrábí, nýbrž je pouze vyvíjí a prodává coby své patenty jiným výrobcům. ◦ Samsung, Marvell Xscale, Qualcomm, Texas Instruments, NXP
u ARM jsou odlišně označovány samotné architektury a procesory a jejich rodiny
V současné době ARM tedy k užívání a implementaci nabízí následující typy architektur CPU ◦ ARMv4/ARMv4T
využívá se v rodině procesorů ARM7 kompletní 32bitová architektura instrukční soubor ARM Paměťové rozhraní je typu Von Neumann Vylepšená verze ARMv4T navíc obsahuje 16bit. Thumb instrukční soubor (umožňuje překladači generovat více kompaktní kód)
◦ ARMv5TE speciálně navržen na míru Thumb instrukčnímu souboru(možné kombinovat i s ARM rutinami) doplněn rozšířenými DSP instrukcemi vylepšená verze ARMv5TEJ s technologií Jazelle provádějící zrychlení a snížení spotřeby u Java aplikací.
◦ ARMv6 zlepšení v oblasti paměťového systému, komunikace a tedy lepší podporu pro multiprocesorové aplikace. vkládá mediální instrukce podporující vykovávání softwaru se Single Instruction Multiple Data (SIMD). SIMD je optimalizované pro zpracování video a audio kodeků.
◦ ARMv7
rodina procesorů Cortex již implementuje instrukční soubor Thumb-2 technologie NEON (rozšiřuje DSP schopnosti a zároveň poskytuje podporu plovoucí řádové čárky vyžadované v 3D grafice a animacích a hrách technologie TrustZone poskytující dva oddělené adresové prostory.
ARM architektury jsou pak v současné době využity a nabízeny v několika různých řadách ARM procesorů : ◦ ARM7 (ARM7TDMI) architektura je typu ARMv4 3úrovňovou pipeline linkou hardwarovou násobičkou i děličkou ◦ ARM9 / ARM9E architektura typu ARMv5TE(J) 5úrovňovou pipeline linku, MPU (Memory Protection Unit) podporující většinu RTOS, rozhraní AMBA AHB(AMBA Advanced High-performance Bus) pro vzájemné rychlé propojení více procesorů, FPU s koprocesorem VFP9-S, flexibilní velikost instrukční a datová cache, rozšířenou násobičku 16x32bit.
◦ ARM10E (ARM10xx)
architektura typu ARMv5TE(J) 6úrovňovou pipeline linku, FPU s koprocesorem VFP10
◦ ARM11 (ARM11xx)
architektura typu ARMv6 umožňuje vyzvednou najednou dvě instrukce a uložit hodnotu dvou registrů v jednom hod. cyklu. Pipeline linka je již 8úrovňová samozřejmostí je MPU a další bloky již obsažené v ARM9.
◦ Cortex
architektura typu ARMv7 nové technologie ARM TrustZone (dva oddělené adresové prostory) NEON (64/128bit. hybridní SIMD architektura pro zrychlení zpracování vícekanálových audio-vizuálních signálů) AMBA 3 AXITM (pro snadnou realizaci vícejádrových SoC), ARM IEM (Intelligent Energy Manager pro přesnou regulaci spotřeby), ETM (Embedded Trace Macrocell pro snadné ladění).
procesory se objevují i v netboocích pro něž se jeví nejlépe procesory rodiny Cortex z nichž nejvýkonnější je dnes Cortex-A9.
V základu se jedná o jedno jádrový procesor, který je lehce škálovatelný a lze z něj dle potřeby vytvořit až čtyř jádrový procesor Dvou jádrový ARM Cortex-A9 procesor ◦ je schopný běžet až na 2GHz ◦ optimalizován pro výrobu 40nm procesorem od společnosti TSMC.
ARM se tím tedy stává velkým konkurentem Intel Atom, který dosud v odvětví ultramobilních zařízení jako jsou smartbooky a netbooky vládne. v roce 2012 by prý měl předstihnout Intel a dosáhnout více než 52 milionů kusů prodaných ARM zařízení
