ARM Programlama Temelleri: ARM’ı tanıyalım!
ARM, akla gelebilecek her ortam için yapılandırılmış, Reduced Instruction Set Computer (RISC) tabanlı işlemci mimarisi ailesidir. 1983 yılında Acorn Computers Ltd. tarafından Acorn RISC Machine ismiyle geliştirilmeye başlamasıyla hayat bulmuştur. 1990 yılında ismini Advanced RISC Machine olarak değiştiren şirket, 1998 yılından beri ARM Ltd. olarak tanınmaktadır.
Sanılanın aksine ARM şirketi işlemci üretmemekte, yalnızca işlemci mimarilerinin tasarımında ve lisanslanmasında rol oynamaktadır. Lisansları satın alan şirketler daha sonra, kullanım amacına göre bazı özelleştirmeler yaparak işlemcilerin üretimini gerçekleştirmektedir. Üretici şirketlerin, işlemcileri kendilerine göre özelleştirebilme olanağına sahip olması nedeniyle aynı mimariye sahip, farklı üreticilerin işlemcileri arasında bazı farklılıklar gözlenebilmektedir.
Şirket
1978 yılında Cambridge, İngiltere’de kurulan bilgisayar şirketi Acorn Computers Ltd., özellikle Birleşik Krallık’ta popüler olan Acorn Electron ve Acorn Archimedes gibi bilgisayarlar üretti. Acorn’un Aralık 1981’de tanıttığı BBC Micro bilgisayarı, ilk geniş çaplı başarılı tasarımı oldu.
Şirket, 1985 yılında bir Ar-Ge projesi olarak geliştirilen, şirketin ilk RISC tabanlı işlemci mimarisi prototipi ARM1 (Acron RICS Machine — 1) mimarisini tanıttı. Ardından 1986 yılında şirket, ilk gerçek ürünü olan ARM2 mimarisini tanıttı.
80’lerin sonunda Apple, ARM mimarisinin yeni sürümleri üzerinde Acorn ile çalışmaya başladı ve VLSI Technology, bu iki şirkete katılan ilk yatırımcı ve lisans sahibi şirket oldu. 1990 yılında Acorn, tasarım ekibini Advanced RISC Machines Ltd. isimli yeni bir şirkete dönüştürdü.
Yeni Apple-ARM çalışması sonunda, ilk olarak 1992’nin başlarında, yeni işlemci mimarisi ARM6 piyasaya sürüldü. Apple, Apple Newton isimli PDA’larının temeli olarak ARM6 tabanlı ARM610 işlemcisini kullandı.
Advanced RISC Machines Ltd., bünyesinde bulunduğu Arm Holdings Plc.‘nin NASDAQ ve Londra Menkul Kıymetler Borsası’nda dalgalamasıyla 1998 yılında ARM Ltd. ismini aldı.
2005 yılında, piyasadaki cep telefonlarının yaklaşık % 98‘i ARM mimarili işlemci kullanıyordu. 2010 yılında, ARM tabanlı yonga üreticileri, akıllı telefonların % 95‘inin, dijital televizyonların ve set üstü kutuların % 35‘inin ve mobil bilgisayarların % 10‘unun karşılık geldiği 6,1 milyar ARM tabanlı işlemcinin üretildiğini bildirdi. 2011’de 32-bit ARM mimarisi, mobil cihazlarda en yaygın kullanılan işlemci mimarisiydi. Aynı zamanda gömülü sistemler kolunda da en popüler 32-bit mimariydi. 2013 yılında üretimin 10 milyar seviyesine ulaşmasının yanında ARM tabanlı çipler dünyadaki mobil cihazların yaklaşık %60‘ına karşılık geliyordu.
2016 yılına geldiğimizde şirket, Londra Menkul Kıymetler Borsası’nda ve NASDAQ’da önemli bir yere sahipti. Ayrıca FTSE 100 Endeksinin bir parçasıydı. 18 Temmuz 2016 tarihinde bir Japon telekomünikasyon şirketi olan SoftBank Group, 24,3 milyar sterlin değerinde bir teklifte bulunarak 5 Eylül 2016’da ARM şirketini bünyesine kattı. 13 Eylül 2020’de ise grafik sektörünün lideri konumunda olan Nvidia, ARM şirketini 40 milyar dolar karşılığında Softbank’tan satın aldığını açıkladı.
ARM Mimarisi
En başta bahsettiğim gibi ARM, 32-bit RISC tabanlı işlemci mimarisi ailesidir. 32-bit mimari yapısı, çok yüksek hızlara çıkabilmesinin yanında düşük güç tüketimine sahip olması ve zengin çevresel donanım imkanı sağlamasıyla ARM tabanlı işlemciler; mobil cihazlar, bilgisayarlar, gerçek-zamanlı sistemler, akıllı ev aletleri gibi bir çok alanda tercih edilmektedir.
Çekirdekler
Mimari Profilleri
Mimarinin yedinci sürümü olan ARMv7 ve sonraki sürümler, üç farklı mimari profili ile karşımıza çıkmaktadır:
- A-Profili: “Application (Uygulama)” profili, Cortex-A serisindeki 32-bit çekirdekler tarafından kullanılır. A-Profili işlemci ailesi, mobil cihazlar ve bilgisayarlar gibi yüksek hızın ihtiyaç duyulduğu yüksek teknoloji uygulamlarında kullanılmak üzere geliştirilmektedir. Örneğin Apple’ın iPhone 12 için geliştirdiği Apple A14 Bionic çipi, ARMv8.6-A mimarili bir mikroişlemciye sahiptir.
- R-Profili: “Real-time (Gerçek-zamanlı)” profili, Cortex-R serisindeki çekirdekler tarafından kullanılır. R-Profili işlemci ailesi, otomobildeki elektronik fren sistemleri gibi çok düşük gecikme süresinin ve yüksek güvenliğin gerekli olduğu bilgisayar kontrollü sistemlerde kullanılmak için geliştirilmektedir.
- M-Profili: “Microcontroller (Mikrodenetleyici)” profili, Cortex-M serisindeki çoğu çekirdek tarafından kullanılır. M-Profil işlemci ailesi, mikrodenetleyiciler, ASIC’ler, ASSP’ler, FPGA’ler ve SoC’lerde kullanılmak üzere tasarlanmışlardır.
Kaynaklar
Yetkin AKYÜZ, Elektrik Elektronik Mühendisi
Website: www.yetkinakyuz.com
Mail: contact@yetkinakyuz.com
