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-Befehlssatzarchitekturen und Kerne (unvollständig)

Architektur Jahr Kern
ARMv1 1985 ARM1
ARMv2 1986 ARM2, ARM3
ARMv3 1991 ARM6, ARM7
ARMv4 1995 ARM7T, ARM8, StrongARM, ARM9T
ARMv5 2002 ARM7EJ, ARM9E, ARM10E
ARMv6 2002 ARM11, Cortex-M0, M0+, M1
ARMv7 2004 Cortex-A5, A7, A8, A9, A12, A15, A17, M3, M4, M7, R4, R5, R7, R8
ARMv8 2012 Cortex-A32, A35, A53, A55, A57, A72, A73, A75, A76, A77, A78, X1, M23, M33, R52
Neoverse E1, N1, V1
ARMv9 2021 Cortex-A510, A710, X2
Neoverse N2

SoC-Hersteller (Beispiele)

  • Qualcomm (Prozessoren mit Mobilfunk- und GPS-Einheit)
  • Texas Instruments (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.

Prozessor-Architekturen

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