معمارية ARM

فى هذا المقال سنشرح لكم معمارية ال ARM و انواع ال ARM Processors و مميزاها, فى البداية يجب ان نعمل ان معمارية ARM هى معمارية تقوم عليها صناعة المعالجات الخاصة ب الاجهزة المحمولة و الالات الحاسبة فهى تسيطر على حوالى 75% من سوق الاجهزة المحمولة.

 

تاريخ المعمارية:

بدا تصميم المعالجات بهذه املعمارية فى عام1983 عن طريق شركة Acorn Computers Ltd و كان اول نموزج تجريبى كان ARM1 و لكنه لم يتم تسويقه على انه منتج تجارى و من ثم طورت الشركة من النموزج و اخرجت ARM2 و الذى بدا استخدامه فى الاجهزة المحمولة و طرحه فى السوق للبيع و قد اصبح معالج ARM2 من ابسط المعالجات فى هذه الوقت و قد تفوق هذا المعالج على معالج انتل فى الاداء و استخدام الطاقة الاقل.

قدرت ARM على صنع معالجات تستهلك طاقة قليلة مما ادى انى شراكتها فى شركة ابل فى نهاية الثمنينات مما نتج عن ظهور ARM6 و بعدها حدث تطور كبير فى فى الاصدارات القادمة و استخدمت شركة DEC معمارية ARM6, و بعدها ظهرت معمارية Stromg ARM و التى كانت احد افضل المعماريات الموجودة فى هذا الوقت لدرجة ان شركة ميكروسوفت حينها خفضت دعم كل المعماريات الأخرى فى السوفتوير الخاص بحاسوب الجيب و بعدها قامت شركة انتل بشراء معمارية Strong ARM و طورت معمارية Xscale

سبب انتشار هذه المعمارية:

تقدم معمارية ARM التوفير فى الطاقة بشكل كبير مما جعلها تسيطر على سوق الاجهزة المحمولة لان توفير الطاقة سيوفر فى استهلاك البطارية مما سيؤدى الى استخدام اطول للاجهزة تحت استخدام البطارية, ثانيا لا يحتاج المعالج المبنى على هذه المعمارية التبريد لانه لا يخرج كم كبير من الطاقة مما سيؤدى الى درجة حرارة اقل, و السبب الاخير هو ان ARM لا تصنح الحواسيب بنفسها هى تصرح للشركات الاخرى استخدام المعمارية خاصتها و انتاج معالجات قائمة على هذه المعمارية و وضعها فى اجهزتهم الخاصة.

خصائص المعمارية:

1- الخطوط الخاصة بالأنوية:

كانت هذه المعمارية لديها خط واحد ب 3 مراحل الى ARM7 و كان دور كل مرحلة بالترتيب هو جلب الشفرة- فك الشفرة- تنفيذ. و لكن بعد هذه فى Cortex-A8 كان لديه 13 مرحلة مختلفة.

2- المعالجات المساعدة:

لا تستسخد معالجات ARM التوجيهات الخاصة بانتل و التى هى CPUID و كانت تستبدلها بشىء اخر يسمى المعالجات المساعدة و كانت تستخم هذه الطريقة لتوسيع مجموعة التوجيهات من خلال MCR, MRC, MRRC, MCRR و التوجيهات المشابهة.( مساحة المعالج المساعد تتقسم الى 16 معالج مساعد و يبدا بارقام من 0 الى 15)

3- التصحيح:

جميع معالجات ه1ه المعمارية تحتوى على هذه الخاصية فبدونها لن يستطيع المبرمجين  بالعمل بالأعمال الدبائية مثل الوقف و الخطو و عمل الشفرة و اكتشاف الأخطاء و تصحيحه هذه الخاصية يتم بنائها من خلال دعم بروتوكول SWD الخاص بشركة ARM

4-توجيهات DSP

هذه التوجيهات تستخدم فى لزيادة اداء المعمارية فى  الاشارات الرقمية و تطبيقات الوسائط المتعددة و المعماريات الحاصلة على هذه الخاصية يتم وضع حرف E فى اسمها كا ARMv5TE ARMv5TEJ

5-توجيهات Jazelle

تمكن المعمارية من استخدام Java Bytecode كحالة تنفيذ ثابتة بجانب ARM و Thumb Mode و المعالجات الحاصلة على هذه التقنية يتضمن اسمها حرف J

6-توجيهات Thumb

مع بداية ARM7 كانت تحتوى كل المعالجات على هذه الخاصية لحسين ترجمة الشفرات الكثيفة و يحصل المعالج على حرف T اذا كان يمتلكها

7-توجيهات Tumb 2

بدأت هذه التوجيهات تظهر فى عام 2003 فى نواة ARM1156و هى تزيد عن نظيرها السابق و تصل من 16bit الى 32 bit مما يعطيها مجال اكبر للعمل و كان هدف هذه التوجيهات هى ان يتم الوصول الى نفس ترجمة الشفرات فى مجموعة توجيها ARM العادية و لكن على ذاكرة 32bit و تم الوصول الى هذه الهدف فى ARMv7

8-تقنية Vector Floating Point

هذه التقنية هى امتداد مساعد لمعالج ARM  هى تساعد فى تصنيع أجهزة المساعد الشخصى الرقمى , الهواتف الذكية , ضغط الصوت و فك الضغط , رسوميات 3Dو الطابعات

 

ملحوظة:بالرغم من تفوق معمارية ARM فى استهلاك الطاقة لكنها لا تستطيع منافسة كل من شركة Intel و AMD فى الفئات العليا من الحواسيب و لازال امام ARM الكثير من الوقت للوصول الى المرحلة المنافسة فى الحواسيب الشخصية.