Sve što trebate znati o ARM procesorima

U mnogim raspravama oko mobitela, tableta, pa čak i laptopa, mogli ste čuti da se spominju riječi “ARM procesor”. To je tehnologija koja je zaslužna za brzi razvoj mobilnih uređaja od 2010.-te godine nadalje. A i dan danas ima veliki utjecaj na uređaje koji dolaze na tržište.

U ovom tekstu ćemo se dotaknuti upravo tih procesora, te objasniti čemu služe, kako rade i koje su mu prednosti u odnosu na “klasične” procesore. Pa krenimo redom.

Moderni izazovi mobilnih uređaja

Sva današnja računala, tableti, laptopi i pametni telefoni koriste procesor. Procesor je termin kojim se opisuje “mozak uređaja”, koji se često još naziva i CPU, odnosno “Central Processing Unit”. Termin “mozak uređaja” je točan jer procesor odrađuje većinu posla. Iako kad kažemo procesor, ne mislimo na jedan procesor, nego mnogo njih povezanih u jednu cjelinu/čip.

Što radi CPU? On prima naredbe, izvrši ih, te pošalje “van” određeni rezultat (engl. output). Kako je tehnologija napredovala, tako su uređaji bili sve kompleksniji, zahtijevali su bržu obradu podataka, pa su se proizvođači okrenuli prema “multi-core”, odnosno višejezgrenim procesorima.

Da ponovimo – CPU je hrpa procesora spojenih u jednu cjelinu, a više jezgreni procesori su više CPU-a spojenih u jednu cjelinu, tj. jedan čip. To je ujedno i razlog zašto su današnja računala, laptopi i mobiteli toliko moćni. Vi danas u džepu imate uređaj koji je hardverski jači nego raketa koja je odvela astronaute na Mjesec.

Računalni procesori nisu kompatibilni s mobitelima

Tipično, danas desktop računala i laptopi koriste Intelove i AMD-ove procesore. To su procesori koji su napravljeni da daju optimalne performanse, u uvjetima gdje je dotok struje stabilan i baterije su kapacitetom velike. U tim uvjetima dotični procesori mogu vrlo lako obrađivati hrpu kalkulacija u jako kratkom vremenu. I to s više ulaza odjednom.

S druge strane, mobilni uređaji i njihov dizajn zahtjeva drugačije procesore. Da bi mobilni uređaji bili mobilni kao što jesu, oni moraju biti mali, imati malu bateriju, nemaju prostor za hlađenje i slično. Također, uređaji moraju biti brzi i s praktički neprimjetnim kašnjenjem. To je jedan od problema zašto se prije 20-ak godina nije mogao napraviti dobar mobitel.

Kompleksni dizajn desktop CPU-a ne može se tako lako preslikati u mobitele, jer je i hardver drugačiji. Zato mobiteli danas koriste malo drugačije procesore nego tradicionalna računala.

Što je ARM procesor?

Da bi uspješno svladali te izazove, proizvođači mobitela su morali naći zamjenu za desktop CPU arhitekturu. Trebali su nešto prikladnije za mobilne uređaje (eng. mobile computing). ARM procesori su idealan odabir jer koriste pojednostavljenu arhitekturu, te troše manje energije za svoj rad. Ako vas zanima za što je ARM kratica, ne brinite. ARM je kratica za “Advanced RISC Machine”.

No, to ime skriva u sebi još jednu skraćenicu: RISC. RISC je skraćenica za “Reduced Instruction Set Computing”. Začudo, RISC nije tehnologija nego ideološki dizajn. ARM procesori su dizajnirani da budu maksimalno efikasni, te da prihvaćaju samo one ulaze (instrukcije) koje se mogu izvršiti u jednom memorijskom ciklusu. Jedan ciklus za CPU znači, dohvatiti instrukcije, dekodirati ih, izvršiti, te poslati van rezultat.

RISC jedinice koriste 32-bitnu arhitekturu, koja je polako otišla u povijest kod desktop i laptop računala. Oni koriste danas 64-bitnu arhitekturu. To za njih znači da mogu primati veće instrukcije, što daje veću “moć” operativnom sustavu, a sve vodi do boljeg iskustva za korisnika.

Kako rade ARM procesori?

Kada netko danas kaže da će u računalu koristiti ARM procesor, ljudi bi pomislili da će napraviti korak unazad. Zašto koristiti 32 bitne RISC procesore, kada imate brže i bolje 64 bitne procesore? Pričekajte sa zaključkom.

RISC je originalno razvijen 80.-ih godina prošlog stoljeća, ali tada nije uspio napraviti značajan iskorak na tržištu. Ipak, kompanija ARM Holdings, koja stoji iza ARM procesora, je razvila “compressed instruction format”.

Što to točno znači? To znači da njihovi procesori, unatoč tome što primaju samo instrukcije koje mogu obraditi u jednom ciklusu, mogu primiti veće i kompleksnije instrukcije nego tradicionalni RISC uređaji. Iako su limitirani u odnosu na desktop alternative, od pametnih mobitela i tableta ne očekujemo da imaju snagu kakvu ima moderno stolno računalo.

To znači da je ARM procesor sasvim dovoljan za današnje mobilne potrebe, dok u svijetu računala imamo bolje alternative. Barem zasad.

Spomenimo još da je RISC dizajn originalno imao 32 bitnu arhitekturu, ali od 2011. godine, ARM Holdings je uključio i 64 bitnu podršku u njihov dizajn. To bi bilo nemoguće napraviti sa samim RISC-om, ali je moguće kada na to dodate ARM-ovu arhitekturu za instrukcije. Uz to, tehnički dizajn ARM procesora je pojednostavnio izradu istih, te samim time i zahtjeva jednostavniji fizički dizajn.

Pošto je smanjena kompleksnost izrade ARM procesora, tako je smanjena i cijena, te broj tranzistora na jednom čipu. Upravo zbog niske cijene mnoge kompanije mogu proizvoditi relativno kvalitetne, a jeftine mobitele.

Upotreba ARM procesora

Pošto ARM procesori kombiniraju relativno visoke performanse s RISC dizajnom, imaju nisku cijenu izrade i malu potrošnju energije, idealni su, kao što smo rekli za prijenosne uređaje kao što su mobiteli, tableti, pa čak i neki laptopi. Ali generalizirati u bilo kojem pogledu oko ARM procesora je teško i netočno.

Što se ARM Holdinga tiče, oni sami ne proizvode procesore. Umjesto toga, kompanija se bavi razvojem tehnologije, razvija standarde za instrukcijske setove i licencira te dizajne za druge proizvođače. To je jedan od razloga zašto na tržištu ima puno varijanta ARM procesora koji rade na različite načine.

Proizvođači hardvera plaćaju ARM Holdingu za njihovu tehnologiju, ali ju smiju prilagoditi svojim potrebama, potrebama svog softvera i slično. To je rezultat što imate puno ARM procesora koji rade drugačije i koji daju drugačije rezultate kada ih međusobno uspoređujete, te kada ih pokušate usporediti s, recimo, Intelovim procesorima.

I za kraj, recimo samo da neki low-cost laptopi poput Chromebooka koriste ARM procesor umjesto “klasičnog” procesora. Pošto na Chromebooku imate lagani Chrome OS koji troši jako malo resursa, te je baziran na Chrome web pregledniku, ARM procesor je idealan odabir za taj use case.

Što se budućnosti tiče, sigurni smo da će se o ARM procesorima još puno pričati i da nas “najbolje od njega” tek čeka. Uz to sve su glasnije glasine da bi Apple mogao početi koristiti ARM procesore u svojim Macovima, no o tome nekom drugom prilikom.

Piše: B.P.