Die ARM-Prozessor Architektur wurde bereits im Jahre 1983 durch das Unternehmen Acorn ins Leben gerufen und bezeichnet einen 32-Bit Chipsatz dessen Abkürzung ARM für Advanced RISC Machines steht. Der aus Großbritannien stammende Chip wird seit dem Jahre 1990 durch das ARM Tochterunternehmen ARM Ltd. lizenzrechtlich vertrieben und weiterentwickelt.
Lizenznehmer und Fertigung
Der ARM-Prozessor findet seine Verwendung vor allem in mobilen Geräten
Der ARM-Prozessor ist eine 32-Bit CPU (Central Processing Unit) und somit geeignet dazu in Systemen als Hauptprozessor eingesetzt zu werden.
Die ARM-Prozessor Architektur kommt wegen ihrer flexiblen Programmierbarkeit und Skalierbarkeit sowie dem geringen Energiebedarf vor allem im Endkundenmarkt für portable Geräte wie z.B. Mobiltelefone, Smartphones und Tablet-Computersystemen sowie PDAs zum Einsatz.
Wie bereits anfänglich erwähnt, tritt die ARM Ltd. nur als Lizenzgeber in Erscheinung und ermöglicht es somit anderen Herstellern ihre ARM-Prozessoren explizit und gezielt auf das von ihnen entwickelte Gerät abzustimmen und zu programmieren. Bekannte Lizenznehmer der ARM Ltd. sind unter anderem Intel, Samsung und Motorola, die allesamt ihre stromsparenden Micro-Prozessoren auf der Basis des ARM-Prozessors entwickeln.
Die ARM-Prozessoren werden für die unterschiedlichsten Betriebssysteme gefertigt und unterstützen Unix-Systeme wie Apple Mac OS X und iOS, Linux Derivate sowie Systeme die auf dem Microsoft Windows NT 6.2 Kernel basieren.
Einsatzgebiete
Gerade seine geringe TDP (Thermal Design Power) und seine sehr sparsame Stromaufnahme, prädestiniert den ARM-Prozessor für einen Einsatz in mobilen Geräten. Somit ist es nicht verwunderlich, das er aktuell von so gut wie jedem Mobiltelefon und jedem mobilen Betriebssystem erkannt und unterstützt wird.
Auch Geräte die durchgehend an das Stromnetz angeschlossen sind, profitieren von der Genügsamkeit des ARM-Prozessors. Hier sind vor allem ISDN- und DSL-Router zu erwähnen, die heutzutage zu einem Großteil auf ARM-Prozessoren zurückgreifen.
Die Liste von unterstützten Systemen lässt sich fast beliebig erweitern, so zählen unter anderem PDAs, Tablet-Computersysteme und mobile Spielkonsolen wie die Sony PSP (Playstation Portable) zu den lizenzierten Geräten die mit der Kraft des ARM-Prozessors angetrieben werden.
Der Befehlssatz im Detail
Die ARM-Prozessoren basieren auf der RISC (Reduced Instruction Set Computer) Architektur, die speziell für Systeme und Computer mit reduziertem Befehlssatz ausgelegt wurde.
Diese Architektur verfügt über drei Register in ihrem Befehlssatz die sich wie folgt auflisten lassen.
- Speicherzugriff
- Logische Befehle im Register
- Änderungen am Programmfluss
Durch die RISC Architektur wird der Aufbau des ARM-Prozessors sehr einfach gehalten, was ein sehr geringe Thermal Design Power (TDP) zur Folge hat. Das bedeutet das der ARM-Prozessor sehr wenig Abwärme erzeugt und somit nicht aufwändig gekühlt werden muss. Ein enormer Vorteil gerade für mobilen Endgeräte. Des weiten sorgt diese Designphilosophie dafür, das der Verbrauch der CPU sehr gering ist und somit gerade mobile Geräte, die auf eine Stromversorgung durch Akkus zurückgreifen nicht übermäßig belastet. Eine längere Standby- und Betriebszeit kann somit durch ARM-Prozessoren erzielt werden.
Wichtige Modelle der letzten Jahre
Seit 1985 entwickelte sich die ARM Architektur und die ARM-Prozessoren stetig weiter. Alles begann 1985 mit der ARMv1 Architektur und dem ersten ARM-Prozessor, dem ARM1.
- 1985: ARM1 mit 4 MHz Taktfrequenz (ARMv1 Architektur)
- 1986: ARM2 mit 8 MHz Taktfrequenz (ARMv2 Architektur)
- 1989: ARM3 mit 25 MHz Taktfrequenz (ARMv2 Architektur)
- 1991: ARM6 mit 33 MHz Taktfrequenz (ARMv3 Architektur)
- 1993: ARM7 mit 40 MHz Taktfrequenz (ARMv3 Architektur)
- 1995: ARM8 mit 72 MHz Taktfrequenz (ARMv4 Architektur)
- 1996: StrongARM mit 206 MHz Taktfrequenz (ARMv4 Architektur)
- 1997: ARM9 mit 180 MHz Taktfrequenz (ARMv4 Architektur)
- 2002: ARM10 mit 369 MHz Taktfrequenz (ARMv5 Architektur)
- 2003: ARM11 mit 772 MHz Taktfrequenz (ARMv6 Architektur)
- 2005: ARM Cortex-A mit 2.000 MHz Taktfrequenz (ARMv7 Architektur)
Ein Blick in die Zukunft
Die ARM-Prozessoren werden in der heutigen Zeit weiterhin als mobiler Begleiter in Smartphones, Tablets und mobilen Spielkonsolen eingesetzt und müssen immer mehr Aufgaben parallel abarbeiten. Aus diesem Grund setzen die neuen ARM Cortex Prozessor Serien auf mehrere Prozessorkerne die als Dual-Core (2-Kern) oder Quad-Core (4-Kern) Prozessor zusammenarbeiten.
In naher Zukunft werden erste ARM-Prozessoren mit einer 64-Bit Befehlseinheit auf den Markt kommen und Taktfrequenzen von mehr als 2.000 MHz unterstützen.
Nach heutigen Informationen werden sich die neuen ARM-Prozessoren ab dem Jahr 2013 wieder unter dem Namen ARM Cortex in den mobilen Endgeräten wiederfinden und auf der neu entwickelten ARMv8 Architektur basieren.