Arquitectura ARM

ARM (estilizado en minúsculas como arm, anteriormente un acrónimo de Advanced RISC Machines y originalmente Acorn RISC Machine) es una familia de arquitecturas informáticas de conjunto de instrucciones reducidas (RISC) para procesadores de computadora, configuradas para varios entornos. Arm Ltd.desarrolla la arquitectura y la licencia a otras empresas, que diseñan sus propios productos que implementan una de esas arquitecturas‍, incluyendo sistemas en chips (SoC) y sistemas en módulos (SoM) que incorporan diferentes componentes como la memoria , interfaces y radios. También diseña núcleos que implementan este conjunto de instrucciones y otorga licencias de estos diseños a varias empresas que incorporan esos diseños principales en sus propios productos. Ha habido varias generaciones del diseño ARM. El ARM1 original usaba una estructura interna de 32 bits, pero tenía un espacio de direcciones de 26 bits que lo limitaba a 64 MB de memoria principal. Esta limitación se eliminó en la serie ARMv3, que tiene un espacio de direcciones de 32 bits, y varias generaciones adicionales hasta ARMv7 permanecieron en 32 bits. Lanzada en 2011, la arquitectura ARMv8-A agregó soporte para un espacio de direcciones de 64 bits y aritmética de 64 bits con su nuevo conjunto de instrucciones de longitud fija de 32 bits. Arm Ltd. también ha lanzado una serie de conjuntos de instrucciones adicionales para diferentes reglas; la extensión "Thumb" agrega instrucciones de 32 y 16 bits para mejorar la densidad del código, mientras que Jazelle agregó instrucciones para manejar directamente los códigos de bytes de Java y, más recientemente, JavaScript. Los cambios más recientes incluyen la adición de subprocesos múltiples simultáneos (SMT) para mejorar el rendimiento o la tolerancia a fallas. Debido a sus bajos costos, consumo mínimo de energía y menor generación de calor que sus competidores, los procesadores ARM son deseables para dispositivos livianos, portátiles y que funcionan con baterías‍ —‌Incluidos teléfonos inteligentes, computadoras portátiles y tabletas, así como otros sistemas integrados. Sin embargo, los procesadores ARM también se utilizan para computadoras de escritorio y servidores, incluida la supercomputadora más rápida del mundo. Con más de 180 mil millones de chips ARM producidos, a partir de 2021, ARM es la arquitectura de conjunto de instrucciones (ISA) más utilizada y la ISA producida en mayor cantidad. Actualmente, los núcleos Cortex ampliamente utilizados, los núcleos "clásicos" más antiguos y las variantes de núcleos SecurCore especializados están disponibles para cada uno de ellos para incluir o excluir capacidades opcionales.

Historia

BBC Micro

El primer diseño ampliamente exitoso de Acorn Computers fue el BBC Micro, presentado en diciembre de 1981. Se trataba de una máquina relativamente convencional basada en la CPU MOS 6502, pero tenía aproximadamente el doble de rendimiento que los diseños de la competencia como Apple II debido a su uso de DRAM más rápida. . La DRAM típica de la época funcionaba a unos 2 MHz; Acorn llegó a un acuerdo con Hitachi para un suministro de piezas más rápidas de 4 MHz. Las máquinas de la época generalmente compartían memoria entre el procesador y el framebuffer, lo que permitía al procesador actualizar rápidamente el contenido de la pantalla sin tener que realizar entradas / salidas separadas ( E / S). Sin embargo, como la sincronización de la visualización de video es exigente, el hardware de video debe tener acceso rápido a esa memoria. Debido a una peculiaridad del diseño del 6502, la CPU dejó la memoria intacta durante la mitad del tiempo. Por lo tanto, al ejecutar la CPU a 1 MHz, el sistema de video podría leer datos durante esos tiempos de inactividad, ocupando el total de 2 MHz de la RAM. En BBC Micro, el uso de RAM de 4 MHz permitió utilizar la misma técnica, pero funcionando al doble de velocidad. Esto le permitió superar a cualquier máquina similar en el mercado.

Computadora de negocios Acorn

1981 fue también el año en que se introdujo la IBM PC. Utilizando el Intel 8088 presentado recientemente, una CPU de 16 bits en comparación con el diseño de 8 bits del 6502, pudo ofrecer un mayor rendimiento general. Su introducción cambió radicalmente el mercado de las computadoras; lo que había sido en gran parte un mercado de juegos y pasatiempos emergente en los últimos cinco años comenzó a cambiar a un elemento comercial imprescindible donde los diseños anteriores de 8 bits simplemente no podían competir. Incluso los diseños más nuevos que se ejecutan en 32 bits estaban llegando a

Group of 32-bit RISC processor cores

64-bit extension of the ARM architecture

ARM Cortex-A17