ARM İşlemci Nedir?

Sahip oldukları üstün yeteneklerle bilgisayarların ve gömülü sistemlerin yalnızca beyni değil kalbi ve ruhu hâline de gelen işlemciler, teknolojinin hızla ilerleyişinin en önemli göstergelerinden biri oluyor. Özellikle akıllı cep telefonu, tablet ve bazı önemli teknoloji markalarının bilgisayarlarında yer alan ARM mimarili işlemciler, x86-64 işlemciler kadar güçlü olmasa da kendilerine has kabiliyetleriyle büyük başarılara imza atıyor. Örneğin, telefonunuzun veya akıllı saatinizin pilinin uzun ömürlü oluşunun, birden fazla işlemi aynı anda yürütebilmesinin ve tüm bu sürecin sorunsuz devam etmesinin arkasında, ARM işlemciler var. Peki, ARM işlemci nedir ve canavar gibi bilgisayarlarımızdaki işlemcilerden ne gibi farkları var? Gelin, birlikte göz atalım.

ARM İşlemcilerin Anatomisi: Kısa Tarihi, Temel Özellikleri ve Mimarileri

Küçük harflerle yazıldığında, İngilizcede “kol” ve “cephane” gibi anlamlara gelen ARM, aslında kısaltma içinde kısaltma barındıran bir isimdir. “Advanced RISC Machine/Gelişmiş RISC Makinesi” ifadesinin baş harflerinin kısaltması olan ARM’ın, “R” harfini oluşturan “RISC” ise “Reduced Instruction Set Computer/Azaltılmış Komut Seti Bilgisayarı” ifadesinin kısaltmasıdır.

ARM İşlemcilerin Kısa Tarihi

Yarım asırlık bir geçmişe sahip olan ARM işlemcilerin ortaya çıkışı, İngiltere merkezli teknoloji şirketi Acorn Computers’a kadar uzanıyor. 1983 yılında ilk ARM işlemcisini geliştirmeye başlayan şirket, BBC Micro adlı bilgisayarda yer alacak olan ve 6 MHz frekansında çalışan bu işlemciyi ARM1 olarak isimlendirdi. 1980’li yılların hesaplama konusunda bugünle kıyaslanamayacak kadar zayıf bilgisayarları ve işlemcileri göz önüne alındığında, hayli yüksek performanslı olan ARM1, doğal olarak büyük ses getirdi. Takvimler 1990 yılını gösterdiğinde artık ARM6 işlemcileri piyasaya çıkmıştı ve bu işlemciler sayesinde ARM adıyla şirketleşen firma ile Apple arasında teknoloji partnerliği başladı. Dönemin popüler PDA’sı (Personal Digital Assistant/Kişisel Dijital Asistan), ARM6 işlemcisini kullanıyordu. İşlemcinin düşük güç tüketmesi ve beklentilerin ötesinde performans göstermesi, ARM6 işlemciyi, Apple için alternatifsiz kılıyordu.

Bir dönem sizin de kullanmış olabileceğiniz Samsung Galaxy Mini ve HTC Wildfire S gibi Android işletim sistemli popüler akıllı cep telefonlarında da kendine yer bulan ARM11 işlemcisi, 2000’li yılların başlarında teknoloji markalarıyla buluştu. Çoklu çekirdek olanaklarına sahip olurken zaten sergilediği yüksek performansı daha da ileriye taşıyabilen ARM11’i, bugün de çeşitli varyasyonları bulunan Cortex serisi takip etti. Cortex-X, Cortex-A, Cortex-R, Cortex-M, kategorilerine ayrılan işlemciler, big.LITTLE yapılandırmasının öncüsü oldu. Bu yapılandırma, yüksek performanslı çoklu çekirdeklerle daha az performanslı ama çok düşük güç tüketen çekirdeklerin, aynı işlemcide buluşmasını sağlıyor.

ARM İşlemcilerin Temel Özellikleri

Farklı platformlarda ve cihazlarda kullanılmak üzere dizayn edilen ARM işlemciler, geliştiriciler için büyük esneklikler sağlıyor. ARM işlemcilerin temel özelliklerine maddeler hâlinde bakacak olursak:

• Mimari Çeşitliliği Sunar: Geçmişten bugüne büyük gelişimler kaydederek ulaşan ARM işlemci modelleri, farklı mimari versiyonları sayesinde cihaz geliştiricilerinin performans ve güç tüketimi ihtiyaçlarına tam yanıt verir.
• Enerji Verimliliğine Sahiptir: İlk örneklerinden bu yana düşük güç tüketimi ve yüksek enerji verimliliğiyle öne çıkan ARM işlemciler, tam da bu nedenle mobil cihazlarda sıklıkla tercih edilir. Cep telefonlarından tabletlere, akıllı saatlerden dizüstü bilgisayarlara kadar birçok cihaz grubunda ARM işlemciler vardır.
• Çoklu Çekirdek Desteği Bulunur: Bugünün dünyasında paralel işlemlerin ne denli önem kazandığını bilen ARM, uzun süredir çok çekirdekli ARM işlemcilere hayat verir. Aynı zamanda çeşitli teknoloji markaları, farklı kategorilerdeki ARM işlemcileri, bir paket hâline getirip ortaya koydukları yonga setlerine dâhil edebiliyor.
• Lisanslama Esnekliği Sunar: ARM, yalnızca kendi işlemcilerini tasarlayıp üretmekle kalmaz aynı zamanda dünya çapında söz sahibi teknoloji markalarının, kendi işlemcilerini üretebilmeleri adına işlemci tasarımlarını lisanslar. Mobil dünyada büyük yankı uyandıran Apple M1 ve M2 işlemciler, temelinde ARM tabanlıdır ve Apple’ın kendi işlemci tasarımlarıdır.
• Kullanım Alanı Çok Geniştir: Enerji verimliliğiyle ilgili kısımda, ARM işlemcilerin, gündelik yaşamda hangi cihazlarda bulunabildiğinden bahsettik ancak bu işlemcilerin kullanım alanı, sanıldığından daha geniştir. Yapay zekâ ve makine öğrenimine özel cihazlar, ağ ekipmanları, otomotiv sektörü, gömülü sistemler, sunucular ve daha nice birim, ARM işlemcilere ev sahipliği yapıyor.

ARM İşlemcilerin Mimarileri

Aradan geçen yarım asırlık zaman zarfında teknolojik yönden büyük evrimler geçiren, bugünün hızla değişen teknolojisi karşısında da kendi içindeki devinimini devam ettiren ARM işlemciler, her bir mimari ve teknolojisiyle; güvenlik, performans ve güç tüketimi gibi konularda ciddi iyileştirmeler içeriyor. Bu mimari ve teknolojilerin bazılarından söz edecek olursak:

• ARMv7 Mimarisi: 2010’lu yıllarda üretilen ve genellikle uygun fiyat aralıklarına konumlandırılan akıllı cep telefonlarında ve tabletlerde kullanılan 32-bit’lik ARMv7, ilgili akıllı cihazlardaki Cortex-A7 işlemcilere güç veriyor. ARMv7, 32-bit işlem kapasitesine ek olarak tekli talimat, çoklu veri desteğine sahipti.
• ARMv8 Mimarisi: Akıllı cihazlarda daha büyük boyutlu bellekler/RAM’ler kullanılabilmesine yeşil ışık yakarken oldukça güçlü işlemcilerin de ortaya çıkmasına izin veren 64-bit’lik ARMv8 mimarisi, performans konusunda çıtayı epey yukarı taşıdı.
• ARMv9 Mimarisi: Yazının önceki kısımlarında da söz ettiğimiz yapay zekâ ve makine öğrenimi için özel olarak tasarlanan ARMv9 mimarisi, kendine has güvenlik özellikleriyle geliyor. ARM’ın şimdilik en güncel mimarisini de ARMv9 oluşturuyor.

x86-64 İşlemciler mi Döver Yoksa ARM İşlemciler mi?

Bildiğiniz gibi elimizin altındaki “canavar”larda şimdilik ARM işlemciler bulunmuyor ve bu bilgisayarlarda kullanılan Intel imzalı işlemciler, x86-64 mimarisine dayanıyor. Bu noktada aklınıza “x86-64 işlemciler mi döver yoksa ARM işlemciler mi?” gibi bir sorunun gelmesi gayet doğaldır. Özellikle bilgisayar/akıllı cihaz donanımlarına merak ve ilgi duyan teknoloji tutkunları, bu tür kıyaslamaların sonuçlarını öğrenmek isteyebilir. Ancak bu “dövüşün” galibi, x86-64 mimarili işlemcilerdir. Zira x86-64 mimarili işlemciler:

• Çok karmaşık komut setlerine sahiptir.
• Enerji verimliliği konusu, bu mimarinin temel meselesi değildir ve x86-64 işlemciler, yüzlerce watt enerji sarf ederek çalışabilir.
• Her iki mimari de farklı ekosistemlere sahiptir ve x86-64 mimarili işlemciler, yüksek performans gerektiren yazılımları, sorunsuz şekilde yürütebilir.

Ancak kabul etmek gerekir ki ARM, işlemci lisanslama yöntemi sayesinde dünyanın en hızlı işlemcilerine giden yolu geliştiricilere açtı. Gelişmeleri canavar gibi bilgisayarlarımızla izliyoruz. Eğer siz de güçlü bir bilgisayar ile teknoloji dünyasını takip edip gerek oyun oynamayı gerekse dijital içerik üretmeyi hedefliyorsanız, Monster Notebook imzalı oyun ve iş bilgisayarlarını tercih edebilirsiniz.