Как маленький чип изменил мир: 40 лет ARM — от сарая до 300 миллиардов устройств

300 миллиардов и счет идет: самый популярный дизайнер чипов в мире отмечает 40 лет, и все началось в деревянном сарае.
В апреле 1985 года небольшая команда компании Acorn Computers в Кембридже, Великобритания, решила по-новому взглянуть на то, что может быть процессором. Инженеры Софи Уилсон и Стив Фербер разработали ARM1 (изначально это означало Advanced RISC Machines), непримечательный чип с всего лишь 25 тысячами транзисторов, чтобы обеспечить работу BBC Micro, создав 32-битный процессор, который акцентировал внимание на сокращении команд для более быстрой и эффективной обработки данных.
Низкое потребление энергии этого дизайна частично было вызвано практическими ограничениями, а именно необходимостью использовать более дешевую пластиковую упаковку. Вскоре появился ARM2, который был использован в Acorn Archimedes, первом домашнем компьютере на основе RISC. ARM3 представил 4кБ кеша и еще больше улучшил производительность.
После отделения от Acorn в 1990 году была основана компания ARM Ltd. как совместное предприятие между Acorn, Apple и VLSI. Одним из первых коммерческих успехов стал Apple Newton, за которым последовало широкое распространение в мобильных телефонах, таких как Nokia 6110, который использовал ARM7TDMI.
ARM6, представленный в 1991 году, обеспечил полную 32-битную обработку и MMU, что было ключевым для обеспечения работы GSM мобильных телефонов. В 2005 году дебютировала архитектура Armv7 с процессором Cortex-A8, который поддерживал SIMD (NEON) и стал основой для многих ранних смартфонов.
В 2011 году Armv8 представил поддержку 64 бит и стал основой для облачных, центров данных, мобильных и автомобильных вычислений. Такие функции, как SVE и Helium, еще больше повысили производительность и возможности ИИ.
Запуск Armv9 в 2021 году отметил переход архитектуры к задачам, связанным с ИИ. Он представил Scalable Vector Extension 2 (SVE2), Scalable Matrix Extension (SME) и Confidential Compute Architecture (CCA).
Эти функции сделали ее подходящей для всего, начиная от смартфонов с продвинутой обработкой изображений до серверов ИИ, занимающихся генеративными задачами. SME ускоряет генеративный ИИ и модели MoE, в то время как SVE2 приносит улучшенные способности ИИ в вычисления общего назначения.
Подсистемы вычисления Arm (CSS), основанные на Armv9, теперь обслуживают клиентские, инфраструктурные и автомобильные рынки. Интегрируя процессоры, соединения и интерфейсы памяти, эти платформы CSS поддерживают быстрое развитие специализированного кремния.
От оригинального ARM1 с всего лишь 25 000 транзисторов до современных процессоров Armv9, содержащих 100 миллионов вентилей, архитектура последовательно推进ет вычисления на протяжении четырех десятилетий. Чипы на базе Arm теперь питают более 300 миллиардов устройств по всему миру, от крошечных встроенных сенсоров до полнофункциональных центров обработки данных.
С 99% смартфонов, работающих на Arm, и растущим спросом в IoT, облачных и ИИ нагрузках, архитектура продолжает расширяться благодаря своему энергоэффективному дизайну и гибкой модели лицензирования.
Взглянув в будущее, появляются все больше слухов о том, что Arm может выйти за пределы лицензирования и начать производство чипов, что поставит его в конкуренцию с его крупнейшими клиентами. Эта спекуляция усилилась после недавнего приобретения Ampere Computing, единственного независимого поставщика серверных чипов Arm, компанией SoftBank, японским владельцем Arm.