ARM - Advanced RISC Machines

Die britische Firma ARM entwickelt Prozessoren, genauer gesagt Systems-on-Chip (SoC). Anstatt die Prozessoren wie Intel oder AMD selber herzustellen und zu verkaufen, lizensiert ARM seine Entwicklungen an andere Hersteller, die für Ihre Geräte aus der Computertechnik, Unterhaltungs- und Haushaltselektronik spezielle Prozessoren benötigen. Um den umfangreichen Entwicklungsaufwand zu vermeiden bauen diese Hersteller aus der Vorlage von ARM maßgeschneiderte Prozessoren. Vor allem, weil der Produktlebenszyklus extrem kurz ist. Vorgefertigte und modulare Konzepte sind hier von Vorteil.

Die SoCs von ARM enthalten neben dem Hauptprozessor (CPU) auch einen Grafikprozessor (GPU), Speicher-Controller, diverse Beschleunigungseinheiten, Mobilfunk und GPS. Wobei auch ARM nicht alles selbst entwickelt, sondern auf spezialisiertes Know-how von anderen Firmen zurückgreift und in die eigenen Konzepte integriert. So entstehen billige und sparsame Systems-on-Chip (SoC), die typischerweise in Smartphones und Tablets Anwendung finden. Die Prozessorkerne aktueller Tablets und Smartphones werden gerne vom CPU-Entwickler ARM bezogen.

ARM-Kerne und Architekturen

Kern Architektur Taktfrequenz Kerne Optimierung Jahr
ARM9/ARM10 ARMv5   1   1997/1998
ARM11 ARMv6 0,8 bis 1,0 GHz 1   2002
Cortex-A8 ARMv7 0,6 bis 1,0 GHz 1   2005
Cortex-A9 ARMv7 0,8 bis 2,0 GHz 1 bis 4 Performance 2007
Cortex-A5 ARMv7     Energiesparen 2009
Cortex-A15 ARMv7 1,0 bis 2,5 GHz 1 bis 4 Performance 2011
Cortex-A7 ARMv7 1,2 bis 1,6 GHz 1 bis 4 Energiesparen 2011
Cortex-A12 ARMv7     Effizienz 2013
Cortex-A53 ARMv8 (64 Bit)     Effizienz 2013
Cortex-A57 ARMv8 (64 Bit)     Performance 2013

SoC-Hersteller

  • Qualcomm (Prozessoren mit Mobilfunk- und GPS-Einheit)
  • Texas Instruments (neue ARM-Kerne mit eigenen DSP-Einheiten)
  • Nvidia (ARM-Kerne mit eigener Grafikeinheit)

Der SoC-Hersteller kauft die SoC-Bestandteile als Komponenten zu und kombiniert sie mit Eigenentwicklungen zu einem fertigen Bauteil, den er von einem Auftragsfertiger herstellen lässt. Die Teile eines SoC sind genau aufeinander abgestimmt, was viel Platz, Strom und Kosten spart. Dem gegenüber steht die klassische PC-Architektur, die auf eine Vielzahl von Komponenten baut, die mühsam miteinander verbunden werden müssen.

Anwendungen

Die exakte Anpassung der einzelnen SoC-Bestandteile spart Kosten, Entwicklungszeit und Energie. Das alles sind wichtige Faktoren bei Geräten der Unterhaltungselektronik, Haushaltsgeräte, Smartphones und Tablets. Dabei muss man mit magerer Rechenleistung und wenigen Schnittstellen auskommen.

Den erfolgreichen SoC-Ansatz verfolgen auch die Prozessor-Hersteller Intel und AMD bei Ihren Prozessoren für Desktops und Notebooks. Ihre Prozessoren enthalten neben dem Hauptprozessor bereits Grafikprozessor, Speicher-Controller, PCI Express Root Complex, Video- und Audiobeschleuniger. In Zukunft ist zu erwarten, dass für bestimmte Anwendungen die Intel- und AMD-Prozessoren als Single-Chip auf einen Chipsatz verzichten können.

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