Arsitektur ARM

Dari Wikipedia bahasa Indonesia, ensiklopedia bebas
Langsung ke: navigasi, cari
ARM
ARM powered Badge.svg
The ARM logo
Designer ARM Holdings
Bits 32-bit & 64-bit implementations
Introduced 1983
Version ARMv8[1]
Design RISC
Type Register-Register
Encoding Fixed
Branching Condition code
Endianness Bi (Little as default)
Extensions NEON, Thumb, Jazelle, VFP, A64
Registers
16/31[1]

Arsitektur ARM merupakan arsitektur prosesor 32-bit RISC yang dikembangkan oleh ARM Limited. Dikenal sebagai Advanced RISC Machine dimana sebelumnya dikenal sebagai Acorn RISC Machine. Pada awalnya merupakan prosesor desktop yang sekarang didominasi oleh keluarga x86. Namun desain yang sederhana membuat prosesor ARM cocok untuk aplikasi berdaya rendah. Hal ini membuat prosesor ARM mendominasi pasar mobile electronic dan embedded system dimana membutuhkan daya dan harga yang rendah.

Pada tahun 2007, sekitar 98% dari satu miliar mobile phone yang terjual menggunakan setidaknya satu buah prosesor ARM. Dan pada tahun 2009, prosesor ARM mendominasi sekitar 90% dari keseluruhan pasar prosesor 32-bit RISC. Prosesor ARM digunakan di berbagai bidang seperti elektronik umum, termasuk PDA, mobile phone, media player, music player, game console genggam, kalkulator dan periperal komputer seperti hard disk drive dan router.

Lisensi arsitektur ARM dimiliki oleh Alcatel, Atmel, Broadcom, Cirrus Logic, Digital Equipment Corporation, Freescale, Intel melalui DEC, LG, Marvell Technology Group, NEC, NVIDIA, NXP Semiconductors, OKI, Quallcomm, Samsung, Sharp, ST Microelectronics, Symbios Logic, Texas Instruments, VLSI Technology, Yamah dan ZiiLABS.

Sejarah[sunting | sunting sumber]

Setelah sukses dengan komputer BBC Micro, Acorn Computers Ltd mempertimbangkan berpindah dari prosesor MOS Technology 6502 ke pasar yang akan segera didominasi oleh IBM PC yang diluncurkan pada tahun 1981. Acorn Business Computer (ABC) pada saat itu membutuhkan prosesor berikutnya untuk dapat bekerja pada platform BBC Micro. Namun prosesor seperti Motorola 68000 dan National Semiconductor 32016 tidak cocok, sedangkan prosesor 6502 tidak mencukupi untuk kebutuhan antar muka grafis.

Akhirnya Acorn mendesain prosesornya sendiri dengan proyek Berkeley RISC oleh engineernya. Kunjungan ke Western Design Center di daerah Phoenix meyakinkan engineer Acorn Steve Furber dan Sophie Wilson bahwa mereka tidak membutuhkan sumber daya dan fasilitas penelitian yang besar.

Wilson mengebangkan instruction set, mensimulasikan prosesor pada BBC Basic yang menjalankan BBC Micro dengan prosesor 6502 kedua. Hal tersebut membuktikan kepada engineer Acorn bahwa mereka berada pada proses yang tepat. Sebelum melangkah lebih jauh, mereka membutuhkan sumber daya yang lebih. Setelah Wilson mendapat persetujuan dari CEO Acorn, Hermann Hauser, tim kecil melanjutkan implementasi ke perangkat keras.

Sebuah prosesor ARM dari Conexant yang umum digunakan pada Router.

Proyek Acorn RISC Machine resmi dimulai pada Oktober 1983. VLSI Technology, Inc dipilih sebagai mitra dalam memproduksi chip silikon dimana sebelumnya telah memproduksi ROM dan custom chip sebelumnya. Proses desain dipimpin oleh Wilson dan Furber, dengan tujuan utama latensi rendah (low-latency) pada penanganan input/output (interupsi) seperti pada prosesor MOS Technology 6502. Arsitektur 6502 memberikan pengembang mesin yang cepat dalam pengaksesan memory tanpa harus menggunakan perangkat direct access memory yang mahal. VLSI memproduksi chip ARM pertama kali pada 26 April 1985 yang berhasil bekerja dan dikenal sebagai ARM1. Dan disusul dengan ARM2 yang diproduksi pada tahun berikutnya.

Pengaplikasian prosesor ARM pertama kali adalah prosesor kedua dari BBC Micro, untuk simulasi dalam pengembangan chip pendukung (VIDC, IOC, MEMC) dan untuk mempercepat penggunaan perangkat lunak CAD dalam pengembangan ARM2. Wilson menulis BBC Basic dalam bahasa assembly ARM, dimana kode sangat padat sehingga ARM BBC Basic sangat cocok untuk setiap emulator ARM.

ARM2 mempunyai lebar bus sebesar 32-bit, 26-bit (64 Mbyte) alamat memory dan 16 buah register 32-bit. Program code harus ada dalam 64 Mbyte pertama dari memory, sebagaimana program counter dibatasi pada 26-bit karena 6-bit atas pada register 32-bit digunakan sebagai status flag. Kemungkinan besar ARM2 merupakan prosesor 32-bit paling sederhana di dunia dengan hanya 30.000 transistor bila dibandingkan dengan Motorola 68000 dengan 70.000 transistor. Kesederhanaan ini diperoleh karena ARM tidak mempunyai microcode yang mencakup seperempat hingga sepertiga transistor pada Motorola 68000. Selain itu ARM pada saat itu tidak memiliki cache memory. Hal ini membuat ARM sebagai prosesor dengan konsumsi daya rendah namun performansi yang lebih baik dari pada Intel 80286. Penerusnya yaitu ARM3 mempunyai 4 kByte cache yang meningkatkan performansi.

Pada akhir 1980-an, Apple Computer dan VLSI Technology memulai kerja sama dengan Acorn untuk prosesor ARM berikutnya. Kerjasama ini sangat penting hingga Acorn melepas tim tersebut sebagai perusahaan baru bernama Advanced RISC Machines Ltd. pada tahun 1990. Sehingga seringkali ARM disebut sebagai Advanced RISC Machine disamping Acorn RISC Machine. Dan pada tahun 1998 Advanced RISC Machines menjadi ARM Ltd.

Hasil kerja sama Apple-ARM menghasilkan ARM6 pada awal tahun 1992. Apple menggunakan ARM6 (ARM 610) sebagai prosesor pada PDA Apple Newton dan pada tahun 1994 Acorn menggunakan ARM6 pada komputer PC RISC. Pada frekuensi 233 MHz, prosesor ini hanya mengonsumsi daya sebesar 1 Watt dan versi berikutnya lebih kecil dari itu.

Inti prosesor ARM tidak mengalami perubahan ukuran yang signifikan. Pada ARM2 terdapat 30.000 transistor sedangkan pada ARM6 bertambah hingga 35.000 transistor saja. ARM Ltd. hanya menjual IP (Intelectual Property) core dimana perusahaan lain dapat memproduksi mikrokontroller dan prosesor berdasarkan rancangan ARM. Implementasi yang dinilai paling berhasil adalah ARM7TDMI yang terjual hingga ratusan juta chip. Ide dasarnya adalah produsen chip komputer dapat membuat CPU lengkap berdasarkan rancangan ARM dan dapat dibuat pada pabrik semikonduktor lama serta memberikan performansi yang tinggi pada harga yang rendah. Arsitektur ARM dapat ditemui di banyak smartphone, PDA dan perangkat genggam lain.

Inti ARM[sunting | sunting sumber]

Keluarga Versi Arsitektur Inti Fitur Cache (I/D)/Memory management unit MIPS@MHz Aplikasi
ARM1 ARMv1 (kuno) ARM1 Tidak ada ARM Evaluation System second processor for BBC Micro
ARM2 ARMv2 (kuno) ARM2 Penambahan instruksi multiply/perkalian (MUL) Tidak ada 4 MIPS @ 8 MHz
0.33DMIPS/MHz
Acorn Archimedes, Chessmachine
ARMv2a (kuno) ARM250 MEMC (MMU), prosesor grafis dan IO terintegrasi. Menambahkan instruksi SWP and SWPB (swap). Tidak ada, MEMC1a 7 MIPS @ 12 MHz Acorn Archimedes
ARM3 ARMv2a (kuno) ARM2a Pertama kali penggunaan cache. 4 kB unified 12 MIPS @ 25 MHz
0.50 DMIPS/MHz
Acorn Archimedes
ARM6 ARMv3 (obsolete) ARM60 Pertama kali mendukung pengalamatan 32-bit. Tidak ada 10 MIPS @ 12 MHz 3DO Interactive Multiplayer, Zarlink GPS Receiver
ARM600 Penambahan cache dan coprocessor bus (FPA10 floating-point unit). 4 kB unified 28 MIPS @ 33 MHz
ARM610 Tidak ada coprocessor bus. 4 kB unified 17 MIPS @ 20 MHz
0.65 DMIPS/MHz
Acorn Risc PC 600, Apple Newton 100
ARM7 ARMv3 (kuno) ARM700 8 kB unified 40 MHz Acorn Risc PC prototype CPU card
ARM710 ARM700 8 kB unified 40 MHz Acorn Risc PC 700
ARM710a ARM700 8 kB unified 40 MHz
0.68 DMIPS/MHz
Acorn Risc PC 700, Apple eMate 300
ARM7100 ARM710a, System-on-a-chip. 8 kB unified 18 MHz Psion Series 5
ARM7500 ARM710a, SoC. 4 kB unified 40 MHz Acorn A7000
ARM7500FE ARM7500, penambahan FPA dan EDO memory controller. 4 kB unified 56 MHz
0.73 DMIPS/MHz
Acorn A7000+
ARM7TDMI ARMv4T ARM7TDMI(-S) 3-stage pipeline, Thumb Tidak ada 15 MIPS @ 16.8 MHz
63 DMIPS @ 70 MHz
Game Boy Advance, Nintendo DS, iPod, Lego NXT, Atmel AT91SAM7, Juice Box, NXP Semiconductors LPC2000 dan LH754xx
ARM710T ARM7TDMI, cache 8 kB unified, MMU 36 MIPS @ 40 MHz Psion Series 5mx, Psion Revo/Revo Plus/Diamond Mako
ARM720T ARM7TDMI, cache 8 kB unified, MMU dengan Fast Context Switch Extension 60 MIPS @ 59.8 MHz Zipit Wireless Messenger, NXP Semiconductors LH7952x
ARM740T ARM7TDMI, cache MPU
ARMv5TEJ ARM7EJ-S 5-stage pipeline, Thumb, Jazelle DBX, Enhanced DSP Tidak ada
StrongARM ARMv4 SA-110 16 kB/16 kB, MMU 203 MHz
1.0 DMIPS/MHz
Acorn Risc PC, Rebel/Corel Netwinder, Chalice CATS, Psion Netbook
SA-1110 SA-110, SoC 16 kB/16 kB, MMU 233 MHz LART (computer), Intel Assabet, Ipaq H36x0, Balloon Board Balloon2, Zaurus SL-5x00, HP Jornada 7xx, Jornada 560 series, Palm Zire 31
ARM8 ARMv4 ARM810 5-stage pipeline, static branch prediction, double-bandwidth memory 8 kB unified, MMU 84 MIPS @ 72 MHz
1.16 DMIPS/MHz
Acorn Risc PC prototype CPU card
ARM9TDMI ARMv4T ARM9TDMI 5-stage pipeline, Thumb Tidak ada
ARM920T ARM9TDMI, cache 16 kB/16 kB, MMU 200 MIPS @ 180 MHz Armadillo, Atmel AT91SAM9, GP32, GP2X, Tapwave Zodiac (Motorola i. MX1), HHP-49/50 Calculators, Sun SPOT, Cirrus Logic EP9302, EP9307, EP9312, EP9315, Samsung S3C2442 (HTC TyTN, First International Computer Neo FreeRunner)
ARM922T ARM9TDMI, caches 8 kB/8 kB, MMU NXP Semiconductors LH7A40x
ARM940T As ARM9TDMI, caches 4 kB/4 kB, MPU GP2X (second core), Meizu M6 Mini Player
ARM9E ARMv5TE ARM946E-S Thumb, Enhanced DSP, cache variable, tightly coupled memories, MPU Nintendo DS, Nokia N-Gage, Canon PowerShot A470, Conexant 802.11 chips, Samsung S5L2010
ARM966E-S Thumb, Enhanced DSP instructions no cache, TCMs ST Micro STR91xF, includes Ethernet
ARM968E-S As ARM966E-S no cache, TCMs NXP Semiconductors LPC2900
ARMv5TEJ ARM926EJ-S Thumb, Jazelle DBX, Enhanced DSP instructions variable, TCMs, MMU 220 MIPS @ 200 MHz, Mobile phones: Sony Ericsson (K, W series); Siemens and Benq (x65 series and newer); Texas Instruments OMAP1710, OMAP1610, OMAP1611, OMAP1612, OMAP-L137, OMAP-L138; Qualcomm MSM6100, MSM6125, MSM6225, MSM6245, MSM6250, MSM6255A, MSM6260, MSM6275, MSM6280, MSM6300, MSM6500, MSM6800; Freescale i.MX21, i.MX27, Atmel AT91SAM9, NXP Semiconductors LPC3000, GPH Wiz, Marvell Feroceon (ex.: SheevaPlug), NEC C10046F5-211-PN2-A SoC - undocumented core in the ATi Hollywood graphics chip used in the Wii, Samsung S3C2412 used in Squeezebox Duet's Controller. NeoMagic MiMagic Family MM6, MM6+, MM8, MTV; Buffalo TeraStation Live (NAS); Telechips TCC7801, TCC7901;
ARMv5TE ARM996HS Clockless processor, as ARM966E-S no caches, TCMs, MPU
ARM10E ARMv5TE ARM1020E 6-stage pipeline, Thumb, Enhanced DSP instructions, (VFP) 32 KB/32 KB, MMU
ARM1022E As ARM1020E 16 KB/16 KB, MMU
ARMv5TEJ ARM1026EJ-S Thumb, Jazelle DBX, Enhanced DSP instructions, (VFP) variable, MMU or MPU Western Digital MyBook II World Edition
XScale ARMv5TE 80200/IOP310/IOP315 I/O Processor, Thumb, Enhanced DSP instructions
80219 400/600 MHz Thecus N2100
IOP321 600 BogoMips @ 600 MHz Iyonix
IOP33x
IOP34x 1-2 core, RAID Acceleration 32K/32K L1, 512K L2, MMU
PXA210/PXA250 Applications processor, 7-stage pipeline PXA210: 133 and 200 MHz, PXA250: 200, 300, and 400 MHz Zaurus SL-5600, iPAQ H3900, Sony CLIÉ NX60, NX70V, NZ90
PXA255 32KB/32KB, MMU 400 BogoMips @ 400 MHz; 371-533 MIPS @ 400 MHz Gumstix basix & connex, Palm Tungsten E2, Zaurus SL-C860, Mentor Ranger & Stryder, iRex ILiad
PXA263 200, 300 and 400 MHz Sony CLIÉ NX73V, NX80V
PXA26x default 400 MHz, up to 624 MHz Palm Tungsten T3
PXA27x Applications processor 32 KB/32 KB, MMU 800 MIPS @ 624 MHz Gumstix verdex, PXA270 COM, HTC Universal, HP hx4700, Zaurus SL-C1000, 3000, 3100, 3200, Dell Axim x30, x50, and x51 series, Motorola Q, Balloon3, Trolltech Greenphone, Palm TX, Motorola Ezx Platform A728, A780, A910, A1200, E680, E680i, E680g, E690, E895, Rokr E2, Rokr E6, Fujitsu Siemens LOOX N560, Toshiba Portégé G500, Trēo 650-755p, Zipit Z2
PXA800(E)F
Monahans 32KB/32KB L1, TCM, MMU 1000 MIPS @ 1.25 GHz Samsung Omnia
PXA900 Blackberry 8700, Blackberry Pearl (8100)
IXC1100 Control Plane Processor
IXP2400/IXP2800
IXP2850
IXP2325/IXP2350
IXP42x NSLU2 IXP460/IXP465
ARM11 ARMv6 ARM1136J(F)-S 8-stage pipeline, SIMD, Thumb, Jazelle DBX, (VFP), Enhanced DSP instructions variable, MMU 740 @ 532-665 MHz (i.MX31 SoC), 400-528 MHz Texas Instruments OMAP2420 (Nokia E90, Nokia N93, Nokia N95, Nokia N82), Zune, BUGbase[1], Nokia N800, Nokia N810, Qualcomm MSM7200 (with integrated ARM926EJ-S Coprocessor@274MHz, used in Eten Glofiish, HTC TyTN II, HTC Nike), Freescale i.MX31 (used in the original Zune 30gb and Toshiba Gigabeat S), Freescale MXC300-30 (Nokia E63, Nokia E71, Nokia 5800, Nokia E51, Nokia E75, Nokia N97, Nokia N81), Qualcomm MSM7201A as seen in the HTC Dream, HTC Magic, Motorola Z6, HTC Hero
ARMv6T2 ARM1156T2(F)-S 9-stage pipeline, SIMD, Thumb-2, (VFP), Enhanced DSP instructions variable, MPU
ARMv6KZ ARM1176JZ(F)-S As ARM1136EJ(F)-S variable, MMU+TrustZone Apple iPhone, Apple iPod touch, Conexant CX2427X, Motorola RIZR Z8, Motorola RIZR Z10, NVIDIA GoForce 6100; Telechips TCC9101, TCC9201, TCC8900, Fujitsu MB86H60, Samsung S3C6410, S3C6430
ARMv6K ARM11 MPCore As ARM1136EJ(F)-S, 1-4 core SMP variable, MMU Nvidia APX 2500
Cortex ARMv7-A Cortex-A8 Application profile, VFP, NEON, Jazelle RCT, Thumb-2, 13-stage superscalar pipeline variable (L1+L2), MMU+TrustZone up to 2000 (2.0 DMIPS/MHz in speed from 600 MHz to greater than 1 GHz) Texas Instruments OMAP3xxx series, SBM7000, Oregon State University OSWALD, Gumstix Overo Earth, Pandora, Apple iPod touch (3rd Generation), Archos 5, FreeScale i.MX51-SOC, BeagleBoard, Apple iPhone 3GS, Palm Pre, Samsung i8910, Sony Ericsson Satio, Touch Book, Nokia N900.
Cortex-A9 Application profile, (VFP), (NEON), Jazelle RCT and DBX, Thumb-2, Out-of-order speculative issue superscalar MMU+TrustZone 2.0 DMIPS/MHz
Cortex-A9 MPCore As Cortex-A9, 1-4 core SMP MMU+TrustZone 2.0 DMIPS/MHz (per core) Texas Instruments OMAP4430/4440 ; "Sparrow" (planned)
ARMv7-R Cortex-R4(F) Embedded profile, Thumb-2, (FPU) variable cache, MPU optional 600 DMIPS @ 475MHz Broadcom is a user, TMS570 from Texas Instruments
ARMv7-M Cortex-M3 Microcontroller profile, Thumb-2 only. no cache, MPU optional 125 DMIPS @ 100 MHz Energy Micro's EFM32, Texas Instruments Stellaris microcontroller family, ST Microelectronics STM32, NXP Semiconductors LPC1700, Toshiba TMPM330FDFG, Ember's EM300 Series, Atmel AT91SAM3
ARMv6-M Cortex-M0 (codenamed "Swift") Microcontroller profile, Thumb-2 (16-bit Thumb instructions & BL, MRS, MSR, ISB, DSB, and DMB). No cache. 0.9 DMIPS/MHz NXP Semiconductors NXP LPC1100
Cortex-M1 FPGA targeted, Microcontroller profile, Thumb-2 (16-bit Thumb instructions & BL, MRS, MSR, ISB, DSB, and DMB). None, tightly coupled memory optional. Up to 136 DMIPS @ 170 MHz
Keluarga Versi Arsitektur Inti Fitur Cache (I/D)/Memory management unit Million instructions per second @ MHz Aplikasi

Referensi[sunting | sunting sumber]

  1. ^ Kesalahan pengutipan: Tag <ref> tidak sah; tidak ditemukan teks untuk ref bernama v8arch

Pranala luar[sunting | sunting sumber]

Wikidata: ARM microprocessors