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ARM-Prozessor

Mitarbeiter: Matthew Haughn, Stephen J. Bigelow

Ein ARM-Prozessor ist eine Familie von CPUs, die auf der RISC-Architektur (Reduced Instruction Set Computer) basieren. Entwickelt wird der Prozessortyp von Advanced RISC Machines (ARM).

ARM stellt 32-Bit und 64-Bit RISC Multi Core CPUs her. RISC-Prozessoren sind so konzipiert, dass sie eine kleinere Anzahl von Computerbefehlen ausführen, so dass sie mit einer höheren Geschwindigkeit arbeiten und Millionen von Befehlen pro Sekunde (Millions of Instructions per Second, MIPS) ausführen können.  Durch das Ausschalten nicht benötigter Anweisungen und die Optimierung von Pfaden bieten RISC-Prozessoren eine hervorragende Leistung bei einem Bruchteil des Leistungsbedarfs von CISC-Geräten (Complex Instruction Set Computing).

ARM-Prozessoren finden verbreitet Anwendung in elektronischen Geräten für Endverbraucher, darunter Smartphones, Tablets, Mediaplayer und anderen Mobilgeräte wie Wearables. Aufgrund ihres reduzierten Befehlssatzes benötigen sie weniger Transistoren, was eine kleinere Chipgröße für die integrierte Schaltung (IC) erlaubt. Kleinere Größe, geringere Komplexität und geringerer Stromverbrauch machen ARM-Prozessoren für sehr kleine Geräte geeignet.

Die Features des ARM-Prozessors sind unter anderem:

  • Lade-/Speicherarchitektur;
  • ein orthogonaler Befehlssatz;
  • überwiegende Abarbeitung in einem Zyklus;
  • verbessertes energiesparendes Design;
  • 64- und 32-Bit-Ausführungszustände für skalierbare Höchstleistung;
  • Unterstützung für Hardware-Virtualisierung.

Der vereinfachte Aufbau von ARM-Prozessoren ermöglicht effizientere Multi-Core-Verarbeitung und bedeutet für Entwickler eine vereinfachte Programmierung. Auch wenn sie nicht denselben reinen Rechendurchsatz haben wie x86-Produkte von Intel, übertreffen ARM-Prozessoren im direkten Vergleich von Anwendungen, die für beide Architekturen zur Verfügung stehen, manchmal die Konkurrenz bei der Leistung.

Das Kopf-an-Kopf-Rennen der Anbieter nimmt weiter zu, seit ARM-Prozessoren auch in Notebooks eingebaut werden. So bietet zum Beispiel Microsoft ARM-basierte Versionen seiner Surface-Computer an. Die übersichtlichere Codebasis von Windows RT gegenüber den x86-Versionen mag dazu ihren Teil beitragen.

Der ARM-Einstieg in den Servermarkt stellt eine große Richtungsänderung dar. AMD bietet für seine Opteron-Prozessorserie 8-Core-Versionen von ARM-Prozessoren an. ARM-Server sind eine wichtige Veränderung im Bereich des Server Based Computing. Ein herkömmlicher Server der x86-Klasse mit 12, 16, 24 oder mehr Kernen steigert die Leistung, indem er die Geschwindigkeit und Komplexität jedes Prozessors erhöht und dabei Brute-Force-Geschwindigkeit und Leistung nutzt, um anspruchsvolle Computer-Workloads zu bewältigen.

Im Vergleich dazu nutzen ARM-Server hunderte kleinere, weniger ausgeklügelter Prozessoren mit niedrigem Verbrauch, die sich die Verarbeitungsaufgaben teilen, anstatt nur ein paar Prozessoren mit höherer Kapazität einzusetzen. Dieser Ansatz wird manchmal als „Scaling Out“ bezeichnet, im Gegensatz zum „Scaling Up“ von x86-basierten Servern.

Die ursprüngliche Architektur für ARM-Prozessoren geht auf Acorn Computers zurück, die das Unternehmen in den 1980er Jahren entwickelt hat.

Folgendes englischsprachige Video bietet eine weiterführende Einleitung in ARM-Prozessoren:

Diese Definition wurde zuletzt im Juni 2019 aktualisiert

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