Se non esistessero i processori arm, il mondo sarebbe differente da come lo conosciamo. Il rischio che ciò accadesse davvero ci è stato. Oggi vedremo come è nato come funziona il processore arm e come ha contribuito a cambiare la nostra vita

L’architettura ARM (precedentemente Advanced RISC Machine, prima ancora Acorn RISC Machine), in elettronica e informatica, indica una famiglia di microprocessori RISC a 32-bit e 64-bit sviluppata da ARM Holdings e utilizzata in una moltitudine di sistemi embedded. Grazie alle sue caratteristiche di basso consumo elettrico, rapportato alle prestazioni, l’architettura ARM domina il settore dei dispositivi mobili dove il risparmio energetico delle batterie è fondamentale.

Da chi è stato inventato il processore arm? Sophie Wilson e Steve Furber

Attualmente nel mondo sono rari i casi dove i diritti lavorativi delle persone transessuali vengono esplicitamente tutelati. Molto c’è ancora da fare e tante sono le difficoltà relazionali e sociali da superare. Oggi vi racconteremo la storia di un’altra importante vittoria sociale e tecnologica, quella di Sophie Wilson, la donna transgender che ha cambiato radicalmente il mondo grazie al suo ingegno e alle sue straordinarie intuizioni informatiche.

Il progetto del predecessore di arm stava per rischiare di essere ignorato e dimenticato.

La storia iniziò nel 1983 nella sezione ricerca e sviluppo della Acorn Computers Ltd. quando con l’imminente rivoluzione informatica, il governo inglese decide di dare il via ad un progetto di alfabetizzazione informatica.

Non tutti i processori sono adatti a tutte le attività e al tempo stesso nel 1980 non c’era grande disponibilità di tipologie di processori. Per gli scopi del governo inglese serviva un processore all’avanguardia, che all’epoca non esisteva. Per questo motivo la BBC dovette rivolgersi all’industria inglese per commissionare un processore affidandolo ad una giovanissima azienda di nome Acorn

Acorn era nata pochi anni prima e aveva iniziato la propria attività producendo processori per slot machine.

Solo in un secondo momento aveva poi iniziato a produrre processori per computer per scopo non professionale; in particolare lo stesso tipo di processore che poi era utilizzato anche dalla Atari 2600 o dal Commodore 64.

Quando arrivò la richiesta della BBC, Acorn produceva un computer casalingo chiamato Atom e stava appunto progettando un suo successore.

Tuttavia a causa richieste della BBC non permise di continuare con il progetto originale per quanto riguarda il successore dell’atom.

Quindi gli ingegneri abbandonarono il progetto iniziale e mantennero solamente un interfaccia che chiamavano “tube”, che serviva per collegare più unità di elaborazione alla stessa macchina.

rifecero quindi tutti i progetti spingendo quella che era la loro tecnologia al massimo possibile e riuscirono a realizzare quello che prese il nome di BBC micro e che si affermò come il computer più utilizzato per la didattica in tutto il regno unito.

Il team guidato da Sophie Wilson e Steve Furber puntava a una versione migliore del MOS Technology 6502.

Acorn in quel periodo utilizzava il MOS 6502 per i suoi computer e i manager pensarono che utilizzare processori prodotti internamente avrebbe fornito notevoli vantaggi.

Il progetto Acorn RISC Machine (ARM) è iniziato ufficialmente nell’ottobre 1983. Il primo chip ARM (in seguito noto come ARM1) è stato prodotto il 26 aprile 1985 e ha funzionato perfettamente. L’ARM1 a 32 bit è stato utilizzato come coprocessore nella BBC Micro per eseguire simulazioni in modo che il team RISC potesse progettare chip di supporto per la nuova CPU e per la CPU ARM2.

Il primo prodotto ARM è stato l’ARM Development System, che era un BBC Master con un ARM come seconda CPU.

L’ARM2 fu realizzato l’anno successivo. L’ARM2, coi suoi 30.000 transistors era probabilmente il più semplice processore a 32 bit.

Il successore ARM3 invece ebbe 4KB di cache per migliorare le prestazioni.

Il processore ARM è passato alla storia per avere un componente chiamato il “dito dell’ingegnere” . Questo perché i primi prototipi non funzionavano a meno che qualcuno non poggiasse il dito in un particolare punto; ma siccome gli ingegneri non riuscirono a capire il perché di questo fenomeno semplicemente piazzarono in quel punto un insieme di resistenze che simulasse il tocco di un dito.

la Acorn provo a contattare la intel per far sì che implementasse il proprio processore 286 all’interno dell’architettura.

Il futuro colosso americano li ignorò completamente.

All’epoca i processori intel (286) si basavano su di un approccio definito “Sisc” acronimo di complex instruction set computing. Complex Instruction Set Computer (CISC), in elettronica digitale, indica un’architettura per microprocessori formata da un set di istruzioni contenente istruzioni in grado di eseguire operazioni complesse come la lettura di un dato in memoria, la sua modifica e il suo salvataggio direttamente in memoria tramite una singola istruzione. Il termine è nato per distinguere l’altro paradigma dominante nei microprocessori, il paradigma Reduced Instruction Set Computer (RISC).

Al contrario invece i processori della Acorn si basavano su un approccio definito RISC.  RISC-V è un instructruction set (ISA) basato sull’utilizzo di reduced instruction set compute (RISC per l’appunto), una metodologia che prevede la progettazione di microprocessori utilizzando un’architettura più semplice per permettere l’esecuzione di set di istruzioni in tempi più rapidi.

Il processore risc è un processore più semplice perché spostavano parte della complessità sul software. Questo potrebbe sembrare uno svantaggio costringendo i compilatori a lavorare di più e produrre software più lunghi ma in realtà ciò permetteva di ridurre enormemente la complessità del processore stesso e con essa il consumo energetico e il riscaldamento

Acorn decise quindi di unire questo nuovo “approccio” RISC alla interfaccia del BBC Micro. Per questo motivo creò un nuovo processore chiamato Acorn Risc Machine, cioè ARM. Bisogna attendere il 1990 prima che ARM diventi una società vera e propria: il nome cambia in Advanced RISC Machine.

Questa prima famiglia di processori vide la sua prima versione commerciale montata sull’Acron Archimes, il primo computer basato su approccio RISC.

Nel 1987 il processore arm dimostrò di essere più performante di un intel 286 nonostante la sua maggiore semplicità.

Il primo sistema basato su ARM progettato per uso generale è stato l’ Acorn Archimedes lanciato nel giugno 1987. La CPU ARM a 32 bit aveva un indirizzamento a 26 bit e funzionava a 8 MHz, che è paragonabile alla CPU 68000 a 8 MHz a 32 bit con Indirizzamento a 24 bit utilizzato nei computer Apple Macintosh, Atari ST e Amiga.

Tuttavia, RISC si è dimostrato superiore, con Archimede che si è aggiudicato il microcomputer più veloce al mondo all’epoca, in grado di raggiungere 18 MIPS (milioni di operazioni al secondo).

Col passare degli anni il costo della memoria continuò a scendere. Il mondo dell’informatica iniziò a spostarsi sui prodotti mobile e tutto questo rese questo tipo di processore particolarmente appetibile

Negli anni novanta il processore arm fu integrato nel Apple newton, anche se questo prodotto non ebbe grande successo. Lo scopo della nuova società è di portare avanti lo sviluppo dei processori RISC, utilizzati dalla Acorn e scelti da Apple per la piattaforma Newton (ARM610). Nel 1994 Acorn utilizzò ARM610 come processore centrale del suo computer RiscPC. ARM6 aveva 35.000 transistor

• Nel 1993 la società riscuote i primi introiti.
• L’anno seguente apre i primi centri di sviluppo e ricerca in Giappone e negli Stati Uniti.
• Nel 1997 ARM Holdings investì nella Palmchip Corporation al fine di acquisire una piattaforma system on chip ed entrare nel mercato dei componenti per hard disk.
• Il 1998 ARM entra in borsa (London Stock Exchange e al NASDAQ) e ci fu nuovamente un cambio di nome: da Acorn RISC Machine si passa ad ARM.
• Tra il 1999 e il 2000 sono acquisite tre software house, nel 2006 è il turno di una società norvegese attiva nel settore degli acceleratori grafici 3D, mentre nel 2013, grazie all’acquisizione di Sensinode, ARM fa l’ingresso nel mondo dell’Internet delle cose.
• Nel 1999 l’ARM acquisì la Micrologic Solution una società di consulenza software con sede a Cambridge.
• La politica di espansione della società continuò nel 2000 con l’acquisizione della Allant Software una società specializzata nello sviluppo di soluzioni per il debugging, della Infinite Designs, una società specializzata nella progettazione con sede a Sheffield e della EuroMIPS un’azienda specializzata nella progettazione di smart card con sede a Sophia Antipolis, Francia.
• Nel 2001 venne inglobato il team di sviluppo della Noral Micrologics una società specializzata nel debugging hardware e software con sede a Blackburn. Nel 2001 ci fu il boom, il processore 7 era presente sia all’interno dell’ipod di apple e sia nel game boy advance di nintendo
• Nel 2002 venne aperta una sede in Cina e nel 2003 ARM acquisì la Adelante Technologies del Belgium, creatrice del OptimoDE data engines business, una sorta di DSP.
• Nel 2004 ARM acquisì la Axys Design Automation una società specializzata nello sviluppo di tool di sviluppo per ESL; e la Artisan Components sviluppatrice di componenti della libreria Physical IP, i blocchi base dei circuiti integrati moderni. Nel 2004 il nintendo ds utilizzava un processore arm per ciascuno dei suoi monitor.
• Nel 2005 venne acquisita la KEIL Software una società leader nello sviluppo di tool per i microcontrollori come le piattaforme Intel 8051 e C16x. ARM acquisì anche il team di sviluppo della PowerEscape.
• Nel 2006 ARm acquisì la Falanx uno sviluppatore di acceleratori per la grafica tridimensionale e SOISIC, uno sviluppatore di silicon-on-insulator physical IP.
• Nel 2007 venne annunciato il primo iphone con un processore arm 11.
• L’impresa tecnologica della Wilson ha segnato (per sempre) le nostre abitudini quotidiane, il nostro modo di interagire con il mondo e di pensare al futuro. Nel 2011 Maximum PC ha inserito la Wilson nella lista delle 15 donne più importanti nella storia dell’informatica.
• Nel 2012 è stata premiata insieme a Steve Furber con il Fellow Award dal Computer History Museum in California per il suo lavoro sul microcomputer BBC micro e sull’architettura dei processori ARM.
• Nel 2013 è diventata membro della Royal Society. Attualmente è la direttrice della progettazione dei circuiti integrati agli uffici di Cambridge della Broadcom.

Se non fosse stato per la caparbietà di una piccola azienda inglese molto probabilmente il mondo così come oggi lo conosciamo sarebbe un po’ diverso.

L’impresa tecnologica della Wilson ha segnato (per sempre) le nostre abitudini quotidiane, il nostro modo di interagire con il mondo e di pensare al futuro.

La caratteristica che contraddistingue i processori basati sulle architetture ARM è la capacità di coniugare alte prestazioni a bassi consumi energetici.

L’implementazione di maggior successo è l’ARM7TDMI, utilizzato in console portatili, telefoni cellulari e periferiche varie.

APPROFONDIMENTI

• A Brief History of Arm: Part 1
• The History of The ARM Architecture: From Inception to IPO