Arm-arkitekturen 40 år

Historien om Arm-arkitekturen startet for over fire tiår siden, drevet av et lite team med en stor visjon: Å gjøre høyytelses, energieffektiv databehandling tilgjengelig for alle. Arkitekturen, født ut av enkelhet og sparsomhet, la grunnlaget for en ny æra med skalerbar teknologi.

For å virkelig forstå hvordan Arms arkitektur ble grunnlaget for moderne databehandling, må vi skru opp klokken for over fire tiår siden til der det hele startet.

Acorn Computers og BBC Micro

I 1978 grunnla Chris Curry og Hermann Hauser Acorn Computers, en oppstartsbedrift med røtter i Cambridge og et talent for å finne nye muligheter. Selskapet ble tildelt kontrakten for å bygge BBC Micro, en del av et initiativ fra den britiske regjeringen om å plassere en datamaskin i hvert klasserom. Dette skulle markere et avgjørende øyeblikk – ikke bare for Acorn, men for fremtidens databehandling.

For å drive BBC Micro, stolte Acorn i utgangspunktet på mikroprosessoren 6502. Men da Acorn begynte å drømme om kraftigere maskiner, bestemte selskapet seg for å bygge sin egen prosessor – et dristig trekk for et lite firma på den tiden.

Revolusjonerende prosesseringsteknologi

Tidlig på 1980-tallet fikk to svært ambisiøse ingeniører – Sophie Wilson og Steve Furber – i oppgave å designe en 32-bits prosessor. Med begrensede ressurser laget de en prosessorarkitektur som var effektiv, elegant og enkel i design. Oppfinnelsen deres, ARM1, ble fullført i 1985 med bare 25 000 transistorer på tre-mikron-teknologi. Den brukte lite strøm, var rask og utrolig energieffektiv.

Det som startet som et prosjekt født av nødvendighet, ble raskt en ny arkitekturfilosofi: RISC (Reduced Instruction Set Computing). I motsetning til datidens komplekse instruksjonssett, tillot RISC strømlinjeformet og raskere prosessering – akkurat det Acorn trengte for å flytte grensene for ytelse.

En brikke for massene

Det interne slagordet var «MIPS for the Masses». Denne tankegangen skilte Arm-arkitekturen fra andre prosessordesign på den tiden som fokuserte på avanserte arbeidsstasjoner eller stormaskiner. Arm-arkitekturen tenkte energieffektivt, raskt og skalerbart.

Det første systemet som viste frem denne nye arkitekturen var Acorn Archimedes, utgitt i 1987 – verdens første RISC-baserte hjemmedatamaskin.

Fra Acorn til uavhengighet

Acorns reise var imidlertid ikke alltid problemfri. Økonomiske utfordringer førte til en restrukturering, og til slutt fødselen av Advanced RISC Machines (ARM) Ltd i 1990 som et joint venture mellom Acorn, Apple og VLSI Technology. Deres oppdrag? Å bringe kraften og effektiviteten til Arm-arkitekturen til et bredere marked.

Et av Arms tidligste gjennombrudd kom med lanseringen av Apple Newton, en av de første kommersielle enhetene drevet av Arm-arkitektur. Selv om Newton i seg selv hadde begrenset markedssuksess, spilte den en sentral rolle i å legge grunnlaget for Arms globale ekspansjon. Ikke lenge etter begynte Arm-drevet teknologi å dukke opp i mobiltelefoner, forbrukerelektronikk, IoT-enheter og innebygde systemer – og ble raskt kjent for sitt ultralave strømforbruk og kompakte design.

Interessant nok var Arms lavstrømsdesign ikke bare en strategisk innovasjon – den ble født av nødvendighet. I de tidlige dagene hadde ikke Acorn råd til dyr keramisk komponentkapsling, så prosessoren måtte være effektiv nok til å kjøre i en billigere plastinnpakning. Uten verktøy tilgjengelig for å estimere strømforbruket, ble brikken overkonstruert for sikkerhet – en beslutning som til slutt resulterte i en prosessor som var usedvanlig energieffektiv, og satte tonen for flere tiår med energibevisst design.

Fra mobil milepæl til markedsstandard

Et av Arm-arkitekturens tidlige gjennombrudd kom med Nokia 6110. Drevet av Arm7TDMI-prosessoren ble mobilenheten en av de mest solgte mobilenhetene i sin tid, og markerte starten på Arms eksplosive vekst innen mobilområdet.

Derfra skalerte ikke bare Arm-arkitekturen – den steg i været. Den ble de facto-standarden for mobile, innebygde, IoT- og kant-enheter, og adopsjonen vokser nå betydelig i skyen og datasentrene. I dag er Arm-teknologi lisensiert av hundrevis av selskaper og finnes i over 300 milliarder brikker – et bevis på skalerbarheten og allsidigheten til Arm-arkitekturen, nå i sin niende generasjon: Armv9. For å sette det i perspektiv, mens anslagsvis 110 milliarder mennesker noen gang har levd, har mer enn 250 milliarder Arm-kjerner blitt levert – noe som betyr at det bokstavelig talt er flere ARM-er enn armer i verden.

Samme fotavtrykk

Den originale ARM1-prosessoren brukte 6000 porter og hadde ingen hurtigbuffer. En moderne Armv9-CPU, bygget på 40nm-teknologi, får omtrent samme fotavtrykk – men har 100 millioner porter, grafikkakselerasjon og flerkjernefunksjoner. Det er et monumentalt sprang i ytelse, kraft og funksjonalitet – uten å forlate arkitekturens opprinnelige effektivitetsånd.

Og reisen er langt fra over. Etter hvert som KI, kant-prosessering og bærekraft omformer teknologilandskapet, er arkitekturen som startet i et Cambridge-laboratorium for flere tiår siden mer relevant enn noensinne. Arm er bygget for å muliggjøre konkurransedyktige, høytytende og lavstrømsprosessorer i stor skala, og har blitt den aksepterte standarden i alle markeder den berører – og den fortsetter å drive fremtiden.

Kilde: Arm