Kalifornijska Silicijeva dolina je dom številnih IT velikanov, Google, Apple, Intel, AMD, vsi so doma tu na zahodni obali ZDA. Na drugi strani imajo Britanci Silicon Fen, ki je precej manjšega obsega, sploh pa nima idiličnega kalifornijskega vremena. A v mnogo katerem pogledu ARM Holdings in Cambridgea prej omenjene ameriške junake postavlja v senco.
Mogoče zaradi nenavadnega poslovnega modela, mogoče zaradi tega, ker svojih izdelkov ne oglašujejo direktno. Če bi obstajal napis »ARM Inside«, bi bil ta napis precej pogostejši kot Intel Inside.
ARM je pred kratkim oznanil, da so njihovi partnerji izdelali že 50 milijard ARM čipov. TO je neverjetna številka, še bolj pa postane ob dejstvu, da so kar 10 milijard uporabili v lanskem letu. Kako lahko podtjetje na eni strani postane velikan, na drugi pa ostane praktično anonimno.
V začetku osemdesetih je kopica malih britanskih podjetij pokazala svetu, da je lahko računalnik dovolj poceni, da postane blago široke potrošnje. Eno takih podjetij je bil tudi Acorn Computers iz Cambridgea, ki je pisal uspeh z malim računalnikom BBC Micro, ki je postal ikona izobraževalnega računalnika v šolah kot tudi pri domači uporabi. Na trg je prišel 1981, sredi desetletja pa je bil že obkoljen s konkurenčnimi izdelki Commodorja, Atarija in IBM-a. Potrebovali so nov izdelek in namesto, da bi se zatekli k Intelu ali Motoroli kakor večina konkurentov, Acorn se je odločil, da naredi svoj mikroprocesor. Medtem ko so Intelovi procesorji postajali vedno bolj zapletereni, je Acorn ubral drugačno pot. Poznani pod oznako RISC (Reduced Instruction Set Computer), so imeli novi procesorji, narejeni po tej filozofiji, zelo poenostavljeno arhitekturo, ki je omogočala izvrševanje enostavnih ukazov pri fantastičnih hitrostih. Acorn je svoj RISC procesor poimenoval ARM (Acorn RISC Machine).
Njihov novi računalnik je dobil ime Acorn Archimedes A305, predstavljen je bil 1987 in je pri 8 MHz zmogel 4,5 MIPS. Atari ST, ki je v tistem obdobju predstavljal tehnično napreden računalnik, je pri 8 megahercih iz Motorole 68000 iztisnil le četrtino te računske moči. Da bi imeli podobno moč kot Archimedes, ste morali odšteti več tisoč funtov za Compaqov Deskpro 386, ki je bil eden prvih PC-jev na osnovi Intela 80386. Da bi bil enak Acornovemu ARM-u, je moral 386 teči pri 20 MhZ.
Kljub impresivnim številkam ARM procesorja, pa Archimedes v popularnosti nikoli ni dosegel BBC Micro. A tehnologija, ki ga je poganjala, je pokazala velik potencial, zato je Acorn privolil v sodelovanje z Applom in proizvajalcem polprevodnikov VLSI, da naprej razvija svojo ARM arhitekturo.
1990 so ta tri podjetja ustanovila skupno podjetje Acorn RISC Machines Ltd, ki je pozneje postal ARM Holdings. Čeprav imena niso več razčlenjevali, pa danes ime ARM pomeni Advanced RISC Machine.
Tako kot današnji Intelovi izdelki ohranjajo podobnost s tistimi iz osemdesetih, velja tudi za ARM. X86 družina je šla skozi številne generacije, vsaka reverzno kompatibilna s predhodniki, a z novim naborom ukazov, večjim vodilom in številom jeder ter vkorporirano grafiko.
Prva generacija 8086 je tako sprožila 80286, sledili so 80386, 80486, Pentium in tako naprej, dokler nismo prišli do današnjih arhitektur. Medtem ko so se prve generacije med sabo razlikovale le po frekvencah, ima vsaka generacija danes več različnih produktov.
Tudi ARM ima podobno filozofijo in njegova arhitektura je šla skozi več generacij, najnovejša in zadnja je zdaj na 64-bitni tehnologiji. Z vsako genracijo so dodajali nova jedra, in to je bolj kot ne edina podobnost z Intelom.
Narediti primerjavo med ARM-om in Intelom je kot primerjati jabolka in pomaranče. Intel sledi tradicionalnemu pristopu proizvajalca polprevodnikov, ki dizajnira, izdeluje in trži različne izdelke. Podobno je začel tudi AMD, ki pa danes nima več lastnih proizvodnih obratov, pač pa procesorje zanje izdelujejo podizvajalci.
ARM deluje še en nivo nižje, saj ni vpleten fizično v izdelke, pač pa prodaja intelektualne pravice. To pomeni, da se stranke ARM-a precej razlikujejo od Intelovih ali AMD-jevih. Medtem ko ti dve podjetji prodajata izdelke proizvajalcem in kupcem, pa ARM intelektualno lastnino prodaja podjetjem, ki so sposobna le-to spremeniti v silicijev čip. To so ali proizvajalci polprevodnikov, ki bodo prodajali čipe, ali pa velikani kot so Samsung, ki bodo lastne čipe vgrajevali v različne izdelke, od tablic do televizorjev.
S številnimi generacijami in številnimi jedri je težko narediti pregled nad vsemi ARM-ovimi izdelki. A nekaj jih vendarle izstopa. Eden takih je Cortex-A9, ki je delovni konj mobilnikov srednjega razreda ćže kar nekaj časa. Gre za odličen primer procesorja, ki je bil namenjen mobilnim napravam, zdaj pa ga najdemo tudi v avtomobilih in televizorjih.
Drugi tak izdelek je Mali, grafični procesor. Medtem ko je osnovi procesor še vedno pomemben, pa so tu tudi druge reči, ki oddajo k uporabniškemu vtisu, od uporabniškega vmesnika, do ostalih matematično zahtevnih funkcij kot je prepoznavanje obraza in stabilizacija videa, kar bo močno spremenilo uporabniški vmesnik v prihodnosti.
Tretji tak dragulj v ARM-ovi kroni pa je Cortex-M, nizko energijski procesor, ki se uporablja praktično povsod. Vsi govorijo o povezovanju stvari, internetu stvari, kjer bodo stvari povezane med sabo, tudi v najrazličnejših objektih, ki niso neposredno IT ali elektronskega namena. Nenazadnje, pri ARM-u računajo, da bo tak čip vgrajen tudi v človeško telo in bo izboljšal zdravje, poenostavil vsakodnevni kaos, učenje in komunikacije.Najbolj napredni primerki, ki jih izdeluje Freescale, porabijo samo 50 milivatov ali še manj, kar je več kot primerno za naprave, ki se napajo neposredno z energijo okolice.
Energijska nepotratnost je še najbolj opazna pri mobilnih napravah, kjer odloča, ali bo naprava delovala več kot en dan, ali pa bo prazna že po pol dneva. Zanimivo pa je, da so data centri, kjer gostijo strežnike in oblačne storitve, postali eni največjih potratnežev elektrike, kar postaja vedno dražje za podjetja, ki jih upravljajo, posredno pa tudi onesnažuje okolje. Zato je ena glavnih ARM-ovih tarč tudi ta del informacijskega sveta. Applied Micro je že globoko v teh vodah, HP pa je oznanil, da bo uporabil AP-jev X-Gene procesor, ki temelji na 64-bitni ARMv8 arhitekturi v Moonshot seriji strežnikov.
Ena takih presenetljivih zgodb zadnjega časa je AMD-jev čip, ki uporablja ARM-ova jedra in je prav tako namenjen strežniškim rešitvam. Odklon od AMD-jeve x86 arhitekture sliši na mime Opteron A1100 s kodnim imenom Seattle, ki temelji na jedru Cortex-A57. Sistem na čipu ima 4 ali 8 jeder, hitrost do 2 GHz, 1 MB drugonivojskega predpomnilnika in 8 MB deljenega tretjenivojskega. Na čipu je tudi 128-bitni kontroler, ki podpira do 128 GB pomnilnika. AMD napoveduje, da bo njihov procesor popolnoma spremenil porabo pri strežniških sistemih, ko gre za strošek na dejansko moč.
Še eno novo področje uporabe se odpira ARM-ovi arhitekturi. Superračunalniki, kjer je bila surova moč x86 in PowerPC-jev do zdaj v veliki prednosti. A tudi tu prihaja do pomembnega podatka, ko gre za porabo in energijsko učinkovitost. Na primer, kitajski superračunalnik s 3,12 milijona jeder je ta hip najhitrejši računalnik na svetu, a porablja 24 megavatov elektrike. To bi na našem koncu pomenilo blizu 40 tisoč evrov na dan. Predvsem zaradi tega se verjetno pripravlja nov pretres v svetu superračunalnikov, kjer bodo učinkoviti procesorji nadomestili surove in potratne.
Čeprav še niso v rangu top 500 računalnikov na svetu, pa sistemi z ARM arhitekturo vendarle prihajajo. Tak je evropski projekt Mont Blanc, ki ga financira evropska komisija in se gradi v Superračunalniškem centru v Barceloni.. Poganjajo ga procesorji Samsung Exynos 5 Dual na osnoviARM Cortex-A15, ki so tudi v Googlovi tablici Nexus 10, prinašajo pa superračunsko moč, ki je 15 do 30-krat bolj učinkvita kot danes najbolj učinkoviti procesorji.
Naj gre za mikrokontrolerje, ki stanejo dober evro ali srca najbolj pametnih mobilnikov, ARM-ova tehnologija je povsod. In glede na projekcije in številke, bo ta brilijantna arhitektura kmalu zavladala svetu. Vse to se skriva v zgradbi, ki v primerjavi z ameriškimi velikani, deluje ubožno, podjetje pa se zelo dobro skriva za končnimi izdelki, brez katerih bi se svet 21. stoletja ustavil.
RISC proti CISC
Razvoj Intelovih CISC procesorjev temelji na prepričanju, da če je nekaj vgrajeno v čip, je hitrejše kot če to izvaja softver. Ta filozofija se je začela že pri 8080 in se nadaljuje v x86 arhitekturo. Zgodnji 8-bitni čipi niso imeli ukaza za množenje celih števil, zato je moral to funkcijo opravljati softver z večkratnim seštevanjem. 8086 je množenje in deljenje dodal v čip, generacije za njim pa so dobile še bolj kompleksne operacije. A vse to je imelo ceno. Najbolj enostavne operacije pri 8086 so zahtevale dva cikla ure, kompleksnejše pa še več. Povečevanje hitrosti ure je bilo povezano s temi kompleksnejšimi operacijami.
Pristop RISC je povsem drugačen. Zasnovana na Berkeleyu v začetku osemdesetih je arhitektura narejena tako, da lahko procesor v enem ciklu izvede več enostavnih ukazov. Da bi obdržali enostavnost, so omejili dostopanje do pomnilnika na samo dve funkciji, Load in Store, vse ostale funkcije pa so se morale izvajati znotraj registrov procesorja. Druga verzija Berkeleyevega RISC-a je premagala vse mikro računalnike tistega časa in pokazala precejšnjo premoč nad Motorolinim M68000, ki je veljal za enega najboljših CISC dizajnov tistega časa.
Kmalu je sledilo tudi komercialno zanimanje, več podjetij je predstavilo svoje RISC procesorje. Ob Acornu so bili tu še MIPS, Sun Microsystemov SPARC, HP-jev PA-RISC, DEC-ov Alpha in IBM-ov POWER. Vsi ti so bili namenjeni visoko zmogljivim UNIX sistemom. Od takrat je preteklo dosti elektronov in mnogo teh sistemov je le še del zgodovine. Le MIPS še najdemo v igralnih konzolah, SPARC pa v UNIX delovnih postajah.
