معماری ARM: مغز فناوریهای دنیای هوشمند
در دنیای فناوری امروز، نام ARM به عنوان یکی از برجستهترین نامها در صنعت پردازندهها شناخته شده است. پردازندههای مبتنی بر معماری ARM تقریباً در هر زمینهای مانند دستگاههای الکترونیکی دستی، دستگاههای برقی، رباتیک، اتوماسیون و غیره یافت میشوند. اما معماری ARM چیست و چه تفاوتی با x86 اینتل دارد؟ در این مقاله به معرفی ARM، تاریخچه آن و بررسی کلی نسلهای مختلف CPUهای ARM میپردازیم.
تاریخچه ARM
معماری ARM توسط شرکت انگلیسی ARM Holdings طراحی شده است. این شرکت در سال 1985 تاسیس شد و از آن زمان تاکنون به عنوان یکی از پیشروترین شرکتهای پردازنده در جهان شناخته شده است. ARM Holding خود تولیدکننده پردازنده نیست، بلکه طراحی هستههای پردازنده را به شرکتهای دیگر میفروشد. این شرکت از معماری ARM دو نوع درآمد دارد: یکی بابت استفاده از معماری این شرکت در ابزارهای مختلف و دیگری بابت هر پردازنده مبتنی بر معماری هستههای ARM.
ویژگیهای پردازنده ARM
پردازندههای ARM مبتنی بر معماری رایانه کمدستور یا ریسک (RISC) هستند. این معماری با مجموعه دستورالعملهای سادهتر، امکان مصرف انرژی کمتر و تولید گرما را در مقایسه با معماریهای CISC فراهم میکند. مقیاسپذیری دیگر ویژگی مهم پردازندههای ARM است. ARM طیف گستردهای از طراحیهای پردازنده را ارائه میدهد، از میکروکنترلرهای کممصرف تا پردازندههای چند هستهای با کارایی بالا. این مقیاسپذیری سازندگان دستگاه را قادر میسازد تا پردازنده مناسب را برای کاربرد و الزامات عملکرد خاص خود انتخاب کنند.
تفاوت با x86 اینتل
معماری ARM با معماری x86 اینتل تفاوتهای اساسی دارد. معماری x86 اینتل بر اساس معماری CISC طراحی شده است، در حالی که معماری ARM بر اساس معماری RISC است. این تفاوت در طراحی باعث میشود که پردازندههای ARM مصرف انرژی کمتری داشته باشند و در مقایسه با پردازندههای x86 اینتل، گرمای کمتری تولید کنند. علاوه بر این، معماری ARM به دلیل طراحی سادهتر و مقیاسپذیری بیشتر، در طیف گستردهای از برنامهها کاربرد دارد.
کاربرد پردازندههای ARM
پردازندههای ARM در بسیاری از لوازم برقی، تجهیزات الکترونیکی و پروژههای صنعتی به کار میروند. در سیستمهای تعبیه شده یا توکار یا نهفته (Embedded) مانند تلویزیونهای هوشمند، ساعتهای هوشمند، تبلتها و غیره استفاده میشوند. دامنه عملکرد میکروکنترلر ARM خانواده STM32 بسیار گسترده است و از فرکانس ساعت تنها 24 مگاهرتز شروع میشود و در بستههایی با حداقل 16 پین در دسترس هستند.
ورود به کامپیوتر های شخصی
با معرفی شدن پردازنده های سری m اپل برای اولین بار به لپ تاپ ها شاهد لپ تاپ هایی بودیم که هم قدرت پردازشی بالای و هم طول عمر باتری بسیار زیادی داشتند
با گذشت چند سال و یکه تازی اپل در این موضوع ، اسنپدراگون پردازه سری x خود را معرفی کرد که اولین پردازنده های آرمی هستد که برای سیستم عامل ویندوز ساخته شده اند که توان مقابله با آخرین نسل m اپل یعنی m3 را دارند.
نتیجهگیری
معماری ARM به دلیل مصرف انرژی پایین، کارایی بالا و قیمت مناسب، برای طیف گستردهای از برنامهها کاربرد دارد. این معماری در طول زمان با چندین نسخه و افزونه مانند ARMv7، ARMv8 و ARMv9 تکامل یافته است. مدل مجوز ARM به شرکتها این امکان را میدهد تا پردازندههای مبتنی بر معماری ARM را طراحی و تولید کنند. در نتیجه، پردازندههای ARM تقریباً در هر زمینهای یافت میشوند و دنیای موبایل را تحت کنترل خود قرار دادهاند.