Processeurs Arm : tout savoir, tout comprendre - ZDNet France

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Arm Holdings Ltd. ne fabrique pas ses propres puces. L'entreprise ne dispose pas de ses propres installations de fabrication. Au lieu de cela, elle accorde des licences à d'autres sociétés, qu'elle appelle "partenaires". Elles utilisent l'architecture d'Arm comme une sorte de modèle, construisant des systèmes qui utilisent les noyaux d'Arm comme processeurs centraux.

Qualcomm

Ces partenaires d'Arm sont autorisés à concevoir le reste de leurs propres systèmes, à fabriquer ces systèmes - ou à en sous-traiter la production à d'autres - et à les vendre ensuite comme s'ils étaient les leurs. De nombreux smartphones et tablettes Samsung et Apple, et tous les appareils équipés de processeurs Qualcomm, utilisent une partie de la propriété intellectuelle de Arm. Et une nouvelle vague de serveurs produits avec les systèmes sur puce (SoC) de Arm montre des progrès pour concurrencer le x86, en particulier avec les modèles à faible consommation d'énergie ou à usage spécial. Chaque appareil incorporant un processeur Arm tend à être son propre système unique, comme le processeur mobile Qualcomm Snapdragon 845. (A noter que Qualcomm a annoncé sa plate-forme mobile 865 Plus 5G au début du mois de juillet).

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En quoi la fabrication d'un PC portable ou d'une tablette x86 est différente ?

Un PC ou un serveur basé sur x86 est construit selon un ensemble de spécifications communes en matière de performances et de compatibilité. Donc un PC n'est pas tant conçu qu'assemblé. Cela permet de maintenir les coûts à un faible niveau pour les fournisseurs de matériel, mais cela relègue également la plupart des innovations et des nouvelles de fonctionnalités au profit des logiciels. L'écosystème des appareils x86 est peuplé de pièces interchangeables, du moins en ce qui concerne l'architecture (il est vrai que les processeurs AMD et Intel ne sont plus compatibles au niveau des sockets depuis un certain temps). L'écosystème Arm est peuplé par certains des mêmes composants, tels que la mémoire et le stockage, mais aussi par des systèmes complets conçus et optimisés pour les composants qu'ils utilisent.

Cela ne donne pas nécessairement aux dispositifs, appareils ou serveurs Arm un avantage automatique sur Intel et AMD. Intel et x86 ont dominé l'espace des processeurs informatiques pendant la majeure partie des quatre dernières décennies, et les puces Arm existent sous une forme ou une autre depuis aussi longtemps - depuis 1985. Toute son histoire a consisté à trouver le succès sur des marchés que la technologie x86 n'avait pas pleinement exploités ou sur lesquels elle présentait des faiblesses, ou encore sur des marchés où elle ne pouvait tout simplement pas être adaptée.

Pour les tablettes tactiles, plus récemment pour les serveurs des centres de données, et bientôt pour les ordinateurs de bureau et les ordinateurs portables, le vendeur d'un dispositif ou d'un système basé sur Arm n'est plus relégué à un simple assembleur de pièces. Cela rend toute comparaison directe, d'unité à unité, entre les composants du processeur Arm et ceux du processeur x86 quelque peu frivole, car un dispositif ou un système basé sur l'un pourrait facilement et systématiquement surpasser l'autre, en fonction de la façon dont ce système a été conçu, assemblé et même conditionné.

Le PDG d'Apple, Tim Cook, annonce l'unité de fabrication de puces de sa société lors de la conférence WWDC 2020.

Quelle est la relation entre Arm et Apple ?

Apple Silicon est l'expression qu'Apple utilise actuellement pour décrire sa propre production de processeurs, qui a débuté en juin dernier avec l'annonce par Apple du remplacement de sa gamme de processeurs Mac x86. A sa place, dans les ordinateurs portables Mac, il y aura un nouveau système sur puce appelé A12Z, dont le nom de code est "Bionic", produit par Apple en utilisant le jeu d'instructions 64 bits dont la licence lui a été accordée par Arm Holdings. Là encore, Arm n'est pas le fabricant mais le concepteur des noyaux de traitement et des autres parties de la puce. Dans ce cas, Arm n'est pas non plus le concepteur, mais le producteur du jeu d'instructions autour duquel Apple réalise sa conception originale.

Pour que MacOS 11 puisse continuer à exécuter des logiciels compilés pour les processeurs Intel, le nouveau système Apple fera fonctionner une sorte de traducteur d'instructions "juste à temps" appelé Rosetta 2. Plutôt que d'exécuter une ancienne image MacOS dans une machine virtuelle, le nouveau système d'exploitation fera tourner un traducteur de code machine x86 qui refaçonne le code x86 en ce qu'Apple appelle maintenant le code binaire Universal 2 -- un code de niveau intermédiaire qui peut encore être exécuté sur les anciens Macs à base de processeur Intel -- en temps réel. Ce code s'exécutera dans ce que des sources extérieures à Apple appellent un "émulateur", mais qui n'est pas vraiment un émulateur en ce sens qu'il ne simule pas l'exécution du code dans une machine physique réelle (il n'y a pas de puce "Universal 2").

Les premiers résultats de tests de performance indépendants comparant un iPad Pro utilisant la puce A12Z prévue pour les premiers Macs basés sur Arm, aux modèles Microsoft Surface, semblaient prometteurs. Les résultats de Geek donnent à la tablette Apple un score de 4669, contre 2966 pour le Surface Pro X à base de Pentium et 3033 pour le Surface Pro 6 à base de Core i5.

La nouvelle capacité d'Apple à produire son propre SoC pour Mac, comme elle le fait pour l'iPhone et l'iPad, pourrait permettre à l'entreprise d'économiser jusqu'à 60 % sur les coûts de production, selon ses propres estimations. Bien sûr, Apple est très réservé sur la manière dont il arrive à cette estimation et sur le temps qu'il faudra pour réaliser de telles économies.

Les relations entre Apple et Arm Holdings remontent à 1990, lorsqu'Apple Computer UK est devenu l'un des actionnaires fondateurs. Les autres co-partenaires de l'époque étaient l'initiateur du concept Arm, Acorn Computers Ltd. et le fabricant de semi-conducteurs sur mesure VLSI Technology (du nom du processus commun de fabrication de semi-conducteurs appelé "intégration à très grande échelle"). Aujourd'hui, Arm Holdings est une filiale à part entière de SoftBank, qui a annoncé son intention d'acheter l'entreprise en juillet 2016. À l'époque, le montant de l'opération était le plus important pour une entreprise technologique basée en Europe (32 milliards de dollars).

Pourquoi x86 est vendu et Arm est sous licence

Le fabricant d'un ordinateur x86 basé sur Intel ou AMD ne conçoit pas et ne possède aucune partie de la propriété intellectuelle de l'unité centrale. Il ne peut pas non plus reproduire la propriété intellectuelle x86 pour ses propres besoins. "Intel Inside" est un sceau certifiant une licence pour le fabricant de l'appareil pour construire une machine autour du processeur d'Intel. Un dispositif basé sur Arm peut être conçu pour incorporer le processeur, peut-être même en adaptant son architecture et ses fonctionnalités. C'est pourquoi, plutôt qu'une "unité centrale de traitement" (CPU), un processeur Arm est appelé système sur puce (SoC - System on Chip). Une grande partie des fonctionnalités de l'appareil peut être fabriquée sur la puce elle-même, cohabitant avec les noyaux exclusifs d'Arm, plutôt que construite autour de la puce dans des processeurs, accélérateurs ou extensions séparés.

Par conséquent, un appareil équipé d'un processeur Arm, tel qu'un processeur de la série Cortex, est d'un ordre de machine différent de celui d'un processeur Intel Xeon ou d'un processeur AMD Epyc. Cela signifie quelque chose de très différent d'être un dispositif original basé sur une puce Arm. Plus important encore, du point de vue d'un fabricant, cela signifie une chaîne d'approvisionnement quelque peu différente et, espérons-le, plus gérable. Comme Arm n'a aucun intérêt à se commercialiser auprès des utilisateurs finaux, on n'entend généralement pas beaucoup parler de "Arm Inside".

Mais il est tout aussi important de noter qu'une puce Arm n'est pas nécessairement un processeur central. Selon la conception de son système, elle peut être le cœur d'un contrôleur de périphérique, d'un microcontrôleur (MCU), ou d'un autre composant subordonné dans un système.

La meilleure explication du modèle commercial d'Arm, ainsi que de sa relation avec sa propre propriété intellectuelle, se trouve peut-être dans un document maison de 2002 déposé auprès de la US Securities and Exchange Commission :

"Nous prenons grand soin d'établir et de maintenir l'intégrité de nos produits. Nous nous concentrons sur la conception et la mise en œuvre de nos produits dans une "salle blanche", sans utilisation de la propriété intellectuelle appartenant à des tiers, sauf dans le cadre de procédures strictement maintenues et de droits de licence explicites. Si nous découvrons qu'un tiers dispose de protections de la propriété intellectuelle couvrant un produit que nous souhaitons développer, nous prenons des mesures pour acheter une licence d'utilisation de la technologie ou contourner la technologie en développant notre propre solution afin d'éviter toute violation des droits de propriété intellectuelle de cette autre société. Malgré ces efforts, des tiers peuvent encore faire valoir que nous avons violé leurs droits de propriété, ce que nous défendrions".

Quels types de processeurs Arm sont produits aujourd'hui ?

Pour rester compétitif, Arm propose une variété de styles ou de séries de cœurs de processeurs. Certaines sont commercialisées pour une variété de cas d'utilisation, d'autres sont marketées pour un ou deux cas seulement. Il est important de noter ici qu'Intel utilise le terme "microarchitecture", et parfois par extension "architecture", pour désigner le stade spécifique d'évolution des caractéristiques et des fonctionnalités de ses processeurs - par exemple, sa dernière génération de processeurs pour serveurs Xeon est une microarchitecture qu'Intel a baptisée Cascade Lake. En comparaison, l'architecture Arm englobe toute l'histoire des processeurs RISC Arm. Chaque itération de cette architecture a été appelée de diverses manières, mais plus récemment une série. Cela dit, les jeux d'instructions des processeurs Arm ont évolué à leur propre rythme, chaque itération étant désignée par la même abréviation qu'Intel utilise pour x86 : ISA. Et oui, ici le "A" signifie "architecture".

Intel fabrique des processeurs Celeron, Core et Xeon pour des catégories de clients très différentes ; AMD fabrique Ryzen pour les ordinateurs de bureau et les portables, et Epyc pour les serveurs. En revanche, Arm produit des modèles de processeurs complets, qui peuvent être utilisés par ses partenaires tels quels ou personnalisés par ces derniers pour leurs propres besoins. Voici les principales conceptions de Arm Holdings, Ltd. au moment de cette publication :

• Cortex-A a été commercialisé comme le cheval de trait de la famille Arm, le "A" étant en l'occurrence le critère d'application. Tel qu'il a été conçu à l'origine, le client qui cherchait à construire un système autour de Cortex-A avait en tête une application particulière, comme un amplificateur audio numérique, un processeur vidéo numérique, le microcontrôleur d'un système d'extinction d'incendie ou un moniteur de fréquence cardiaque. Il s'est avéré que Cortex-A a fini par être le cœur de deux classes émergentes d'appareils : Les ordinateurs monocarte pouvant être programmés pour une variété d'applications, comme le traitement des caisses enregistreuses ; et surtout, les smartphones. Il est important de noter que les processeurs Cortex-A comprennent des unités de gestion de la mémoire (MMU) sur puce.
  Il y a plusieurs décennies, c'est l'inclusion de la MMU sur puce par le processeur 80286 d'Intel qui a changé la donne dans sa compétition avec les puces Motorola, qui à l'époque propulsait le Macintosh. Le principal outil de l'arsenal de Cortex-A est son jeu d'instructions avancées à instructions uniques et à données multiples (SIMD - single-instruction, multiple-data), dont le nom de code est NEON, qui exécute des instructions comme l'accès à la mémoire et le traitement des données en parallèle sur un ensemble plus large de vecteurs. Imaginez que vous entrez dans une station-service et que vous faites le plein avec suffisamment de carburant pour 8 ou 16 réservoirs, et vous aurez l'idée de base.
• Cortex-R est une classe de processeurs avec un ensemble de cas d'utilisation beaucoup plus restreint : principalement des applications de microcontrôleurs qui nécessitent un traitement en temps réel. Les modems 4G LTE et 5G constituent un cas d'école important, où le temps (ou ce qu'un compositeur de musique pourrait plus précisément appeler le "tempo") est un facteur critique pour obtenir la modulation. L'architecture de Cortex-R est conçue de manière à répondre aux interruptions - les demandes d'attention qui déclenchent l'exécution des processus - non seulement rapidement mais de manière prévisible. Cela permet à R de s'exécuter de manière plus cohérente et plus déterministe et c'est l'une des raisons pour lesquelles Arm promeut son utilisation comme contrôleur de stockage de grande capacité pour la mémoire flash.
• Cortex-M est un facteur de forme plus miniaturisé, ce qui le rend plus adapté aux espaces restreints : par exemple, les systèmes de contrôle et de freinage automobile, et les appareils photo numériques haute définition avec reconnaissance d'images. Le M est principalement utilisé comme processeur de signaux numériques (DSP), qui répond aux signaux analogiques et les gère pour des applications telles que la synthèse sonore, la reconnaissance vocale et les radars. Depuis 2018, Arm a pris l'habitude de désigner toutes ses séries Cortex collectivement sous le terme générique de Cosmos.
• Ethos-N est une série de processeurs spécifiquement destinés aux applications pouvant impliquer l'apprentissage machine (Machine Learning) ou une autre forme de traitement de réseau neuronal. Arm appelle cette série un processeur neuronal, bien qu'il ne soit pas tout à fait de la même classe que l'unité de traitement Tensor de Google, dont Google lui-même admet qu'il est en fait un co-processeur et non un contrôleur autonome [PDF]. Le concept de processeur neural de Arm comprend des routines utilisées pour exploiter des inférences logiques à partir de données, qui sont les éléments de base de l'intelligence artificielle utilisée dans la reconnaissance d'images et de formes, ainsi que dans l'apprentissage machine.
• Ethos-U est une édition allégée d'Ethos-N qui est conçue pour fonctionner davantage comme un co-processeur, en particulier en conjonction avec Cortex-A.
• SecurCore est une classe de processeurs conçue par Arm exclusivement pour être utilisée dans des applications de cartes à puce, de certification USB et de sécurité intégrée.
• Neoverse, lancé en octobre 2018, est un nouvel effort de la part de Arm pour concevoir des noyaux qui sont utilisables dans les serveurs et les centres de données qui les hébergent. Le terme utilisé par Arm pour commercialiser Neoverse est "infrastructure" - sans être trop spécifique, mais en ciblant les nouveaux cas d'utilisation pour les mini et micro-centres de données stationnés à la "périphérie du client", c'est à dire dans une architecture de edge computing, au plus près de l'endroit où les utilisateurs finaux consommeront réellement la puissance du processeur.

Il s'agit de séries dont les conceptions sont licenciées à d'autres organisations pour produire des processeurs et des microcontrôleurs. Cela dit, Arm accorde également des licences exclusives pour certaines versions personnalisées et semi-personnalisées de son architecture, permettant à ses clients de construire des processeurs uniques qui ne sont disponibles pour aucun autre producteur. Parmi ces clients spéciaux, on peut citer :

• Apple, qui a fabriqué pour lui même une variété de conceptions d'architecture basées sur Arm au fil des ans pour l'iPhone et l'iPad, et a annoncé en juin dernier un tout nouveau SoC pour Mac ;

• Marvell, qui a acquis le fabricant de puces Cavium en novembre 2017, et qui a depuis doublé ses investissements dans la série de processeurs ThunderX conçus à l'origine pour Cavium ;

• Nvidia, qui a co-conçu avec Arm deux séries de processeurs, dont la plus récente s'appelle CArmel. Connu comme producteur de GPU, Nvidia s'appuie sur la conception du CArmel pour produire son SoC Tegra Xavier 64 bits. Cette puce alimente le dispositif d'edge computing de la société, appelé Jetson AGX Xavier.

• Samsung, qui produit une variété de processeurs 32 bits et 64 bits Arm pour toute sa gamme d'électronique grand public, sous la marque interne Exynos. Certains ont utilisé un noyau Samsung appelé Mongoose, tandis que la plupart des autres ont utilisé des versions de Cortex-A. Samsung fabrique notamment des variantes de ses smartphones Galaxy Note, Galaxy S et Galaxy A avec ses propres SoC Exynos ou Qualcomm Snapdragons.

• Qualcomm, dont les modèles les plus récents de SoC Snapdragon utilisent un design de base appelé Kryo, qui est une variation semi-personnalisée de Cortex-A. Les modèles Snapdragon précédents étaient basés sur un modèle de base appelé Krait, qui était toujours officiellement un SoC basé Arm, même s'il s'agissait d'un modèle purement Qualcomm. Les analystes estiment que les Snapdragon 855, 855 Plus et 865 constituent ensemble le noyau de plus de la moitié des smartphones 5G du monde. Bien que Qualcomm ait donné le feu vert en novembre 2017 à la production de puces Arm pour les serveurs de centres de données, avec une ligne de produits appelée Centriq, l'entreprise a commencé à réduire progressivement la production de cette ligne en décembre 2018, en cédant les droits de poursuite de sa production à la société chinoise Huaxintong Semiconductor (HXT), alors partenaire de la coentreprise. Ce partenariat a pris fin au mois d'avril suivant.

• Ampere Computing, une startup lancée avec l'ex-président d'Intel Renee James, produit une ligne de processeurs pour serveurs à très haut nombre de cœurs appelée Altra. L'édition Altra Max à 128 cœurs commencera à être proposée au quatrième trimestre 2020, malgré la pandémie.

Un système sur puce (SoC) est-il identique à un jeu de puces (chipset) ?

Techniquement parlant, la classe de processeur à laquelle appartient une puce Arm est un circuit intégré spécifique à une application (ASIC - application-specific integrated circuit). Considérons une plate-forme matérielle dont l'élément commun est un ensemble de cœurs de traitement. Ce n'est pas trop difficile ; cela décrit essentiellement le fonctionnement de tous les appareils fabriqués à ce jour. Mais maintenant, miniaturisez ces composants pour qu'ils tiennent tous sur une seule puce -- sur la même plate-forme physique -- interconnectée à l'aide d'un bus.

Comme vous le savez, pour un ordinateur, le programme d'application est rendu sous forme de logiciel. Dans de nombreux appareils tels que les routeurs Internet, les systèmes de sécurité des portes d'entrée et les téléviseurs HD "intelligents", la mémoire dans laquelle les programmes sont stockés est non volatile, c'est pourquoi nous l'appelons souvent "firmware". Dans un appareil dont le processeur central est un ASIC, sa principale fonctionnalité est rendue sur la puce, en tant que composant permanent. Ainsi, la fonctionnalité qui fait d'un appareil un "système" partage la matrice avec les cœurs de processeur, et une puce Arm peut en avoir des douzaines.

Certaines sociétés d'analyse ont commencé à utiliser le processeur d'applications de phrases générales, ou AP, pour se référer aux ASIC, mais cela n'a pas été adopté de manière générale. Dans un usage plus courant, un SoC est également appelé chipset, même si ces dernières années, le plus souvent, le nombre de puces dans le jeu n'est que de un. En général, un chipset est un ensemble d'un ou plusieurs processeurs qui fonctionnent collectivement comme un système complet. Une unité centrale exécute le programme principal, tandis qu'un chipset gère les composants reliés et communique avec l'utilisateur. Sur une carte mère de PC, le chipset est séparé de l'unité centrale. Sur un SoC, le processeur principal et les composants du système partagent la même puce.

Qu'est-ce qui distingue un SoC Arm d'un CPU x86 ?

Le "R" de "Arm" est en fait un autre acronyme : Ordinateur à jeu d'instructions réduit (RISC - Reduced Instruction Set Computer). Son but est d'exploiter l'efficacité de la simplicité, de rendre toutes les fonctionnalités du processeur sur une seule puce. Garder un jeu d'instructions réduit signifie que le processeur peut être codé en utilisant un nombre de bits moins important, ce qui réduit la consommation de mémoire ainsi que le temps de cycle d'exécution. En 1982, des étudiants de l'université de Berkeley ont pu produire les premières architectures RISC fonctionnelles en sélectionnant judicieusement les fonctions les plus utilisées et en ne rendant que celles du matériel, les autres fonctions étant rendues sous forme de logiciel. En effet, c'est ce qui rend possible un SoC avec un ensemble de petits cœurs : mettre autant de fonctionnalités que possible dans le logiciel.

Rétroactivement, des architectures telles que x86, qui ont adopté des stratégies tout à fait opposées au RISC, ont été baptisées Complex Instruction Set Computers (CISC), bien qu'Intel ait historiquement évité d'utiliser ce terme. La puissance du x86 vient de sa capacité à accomplir de nombreuses choses avec une seule instruction.

Avec un système RISC, les opérations mathématiques sont décomposées en éléments fondamentaux. Tout ce qui se passerait automatiquement avec une architecture CISC - par exemple, la suppression des registres actifs lorsqu'un processus est terminé - prend une étape complète et enregistrée avec RISC. Cependant, comme il faut moins de bits pour encapsuler l'ensemble des instructions RISC, il se peut qu'il faille finalement autant de bits pour coder une séquence d'opérations fondamentales dans un processeur RISC - peut-être même moins - qu'une instruction CISC complexe où toutes les propriétés et tous les arguments sont empilés.

Ensuite, il y a la question de la personnalisation. Intel améliore ses processeurs haut de gamme par des fonctionnalités au moyen de programmes qui seraient normalement rendus sous forme de logiciel, mais qui sont plutôt intégrés sous forme de microcode (firmware). Il s'agit de routines conçues pour être rapidement exécutées au niveau du code machine, et qui peuvent être référencées par ce code indirectement, par leur nom. Ainsi, par exemple, un programme qui doit invoquer une méthode commune pour déchiffrer des messages sur un réseau peut s'adresser à un code processeur très rapide, très proche de l'endroit où ce code sera exécuté. Ces routines de microcode sont stockées dans une mémoire ROM à proximité des cœurs x86.

Un processeur Arm, en revanche, n'utilise pas de microcode dans sa mémoire de travail. La mise en œuvre actuelle de l'alternative Arm est un concept appelé instructions personnalisées [PDF]. Elle permet d'inclure des modules à la demande entièrement personnalisables par le client, dont la logique est effectivement "pré-décodée". Pour invoquer cette logique, le programme n'a qu'à donner une instruction dépendante au cœur du processeur, qui passe le contrôle au module personnalisé comme s'il s'agissait d'une autre unité arithmétique et logique (UAL). Arm demande à ses partenaires qui veulent mettre en œuvre des modules personnalisés de lui présenter un fichier de configuration et de tracer le chemin des données personnalisées du cœur à l'UAL personnalisée. Grâce à ces éléments, le noyau peut déterminer lui-même les dépendances et les mécanismes d'interverrouillage des instructions.

C'est ainsi qu'un partenaire d'Arm se construit un design exclusif, en utilisant les noyaux d'Arm comme ingrédients de départ.

Les perspectives de l'initiative d'Arm sur les serveurs (le refroidissement)

Le mois dernier, un super-ordinateur Fugaku, construit pour le centre japonais RIKEN pour la science informatique, a pris la première place du Top 500 semestriel. Et ses processeurs sont basés sur Arm. De toutes les différences entre un CPU x86 et un Arm SoC, celle-ci est peut-être la seule qui compte pour le responsable des installations d'un centre de données. Si l'on considère une paire d'échantillons des deux classes de processeurs, c'est la puce Arm qui a le moins de chances de nécessiter un système de refroidissement actif. Autrement dit, si vous ouvrez votre smartphone, il y a de fortes chances que vous ne trouviez pas de ventilateur. Ou un appareil de refroidissement liquide.

Centre RIKEN pour les sciences informatiques

Le développement de la technologie sans fil 5G est, assez ironiquement, en train d'étendre le développement de la connectivité par fibre optique à des endroits proches du "edge network", le point le plus éloigné du centre d'exploitation du réseau. Cela ouvre la possibilité de stationner des dispositifs informatiques et des serveurs en périphérie à ces points ou à proximité, mais de préférence sans les unités d'échange thermique qui accompagnent généralement les racks de serveurs x86.

Bamboo Systems

C'est là qu'interviennent des startups comme Bamboo Systems. La réduction radicale de la taille et des besoins en énergie des systèmes de refroidissement permet aux concepteurs de serveurs de trouver de nouvelles façons de penser "out-of-the-box" - par exemple, en réduisant la taille de la boîte. Huit Bamboo Systems peuvent être installés en toute sécurité dans un boîtier 1U qui hébergent en général 1, voire 2, serveurs x86. Bamboo vise à produire des serveurs qui n'utilisent qu'un cinquième de l'espace des racks et consomment un quart de l'énergie des racks x86 avec des niveaux de performance comparables, explique la société.

D'où viennent les processeurs Arm ?

Ils viennent d'Acorn. C'est d'ailleurs ce que le "A" de Arm signifiait à l'origine.

En 1981, une société basée à Cambridge, au Royaume-Uni, appelée Acorn Computers, commercialisait un micro-ordinateur (ce que nous appelions "PC" avant qu'IBM ne popularise le terme) basé sur le processeur 6502 de Motorola - qui avait alimenté le vénérable Apple II, le Commodore 64 et les Atari 400 et 800. Bien que le nom "Acorn" ait été en fait une astuce pour apparaître plus tôt sur une liste alphabétique que "Apple", son ordinateur avait été partiellement subventionné par la BBC et était donc connu dans tout le pays sous le nom de BBC Micro.

Toutes les machines basées sur le modèle 6502 utilisent une architecture de processeur 8 bits et, en 1981, Intel travaillait à une architecture 16 bits entièrement compatible pour remplacer le 8086 utilisé dans les PC/XT d'IBM. L'année suivante, le 80286 d'Intel allait permettre à IBM de produire son PC AT de sorte que MS-DOS, et tous les logiciels qui tournaient sous DOS, n'aient pas à être modifiés ou recompilés pour fonctionner sur une architecture 16 bits. Ce fut un énorme succès, et Motorola n'a pas pu l'égaler. Bien que le premier Macintosh d'Apple ait été basé sur la série Motorola 68000 16 bits, son architecture n'était "inspirée" que par la conception 8 bits antérieure, non compatible avec celle-ci. (Finalement, il allait produire un IIGS 16 bits Apple basé sur le processeur 65C816, mais seulement après plusieurs mois d'attente pour que les fabricants du 65816 expédient un modèle d'essai fonctionnel. L'IIGS disposait d'un mode "Apple II" réduit, mais sa compatibilité n'était pas totale sur le plan technique).

Les ingénieurs d'Acorn voulaient aller de l'avant, et Motorola les laissait dans une impasse. Après avoir expérimenté un co-processeur étonnamment rapide pour le 6502, appelé Tube, qui n'était tout simplement pas assez rapide, ils ont choisi de faire le grand saut avec un pipeline complet de 32 bits. Dans la lignée du projet RISC de Berkeley, en 1983, ils ont construit un simulateur pour un processeur qu'ils ont appelé Arm1 qui était si simple qu'il fonctionnait avec l'interprète en langage BASIC de la BBC Micro (bien qu'il ne soit pas rapide). Ils collaboreront avec le VLSI et produiront deux ans plus tard leur premier modèle de travail Arm1, avec une vitesse d'horloge de 6 MHz. Il consommait si peu d'énergie que, comme le raconte un ingénieur de projet, ils ont un jour remarqué que la puce fonctionnait sans que son alimentation soit branchée. Elle était en fait alimentée par les fuites des rails d'alimentation menant à la puce d'entrée/sortie.

À ce stade précoce, les processeurs Arm1, Arm2 et Arm3 étaient tous des unités centrales de traitement, et non des SoC. Pourtant, dans le même sens que les processeurs Intel Core actuels sont les successeurs architecturaux de son 4004 original, Cortex-A est le successeur architectural du Arm1.

July 28, 2020 at 09:20PM
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