Если у нас сейчас в руках смартфон, то можно не сомневаться, что его процессор построен на ядрах (готовых программных блоках), спроектированных компанией Arm Holdings из британского Кембриджа. Вообще-то туманный Альбион трудно отнести к мировым передовикам в области высоких технологий: это не Южная Корея, не США и не Тайвань. Но вот по части проектирования ядер центральных процессоров британцы задних точно не пасут (впрочем Arm Holdings уже давно является собственностью японского технологического конгломерата SoftBank Group).
Кто-то из нас предпочитает смартфоны южнокорейской Samsung, кто-то симпатизирует телефонам одной из многочисленных китайских марок, ну а кто-то сторонник «классики жанра»: «айфонов» американской Apple. Но во всех этих устройствах можно найти гораздо больше общего, чем это может показаться на первый взгляд: от защитных стёкол Gorilla Glass американского стекольного гиганта Corning до ядер Arm их центральных процессоров.
Некоторые производители электронной техники буквально срослись с процессорами Arm. Та же американская Apple использовала и продолжает использовать «системы на кристалле», построенные на ядрах британского разработчика, во всех без исключения своих смартфонах. Поэтому бытует ошибочное мнение, что первым телефоном, в котором был использован процессор на архитектуре Arm, был самый первый «айфон» американской Apple: iPhone Original, выпущенный в 2007 году. И действительно, «система на кристалле» S5L8900, произведённая южнокорейской Samsung Electronics для первого «айфона», была построена на одноядерном Arm процессоре. Но первый случай использования процессора Arm в мобильном телефоне произошёл гораздо раньше, ещё в 1996 году.
«Система на кристалле» (SoC): интегральная схема, объединяющая набор схем электронной системы в одном чипе = кристалле.
Именно в это время финской Nokia был выпущен легендарный «банановый телефон» 8110 (стандарта GSM-900). Помните знаменитую первую «Матрицу»?: Нео получает от курьера конверт, из него выпадает телефон, форма которого напоминает банан, и тут же раздаётся звонок от Морфеуса. Это был тот самый Nokia 8110 — первый «слайдер» на рынке: при звонке крышка, защищающая клавиатуру при ношении в кармане, сдвигалась. Правда, в кинофильме крышка открылась очень эффектно, со щелчком, под воздействием мощной пружины. В реальной жизни процесс открытия крышки выглядел гораздо скромнее.
А вот «систему на кристалле» этого телефона скромной никак не назовёшь. Это устройство было выдающимся достижением своего времени, так что своим успехом новая модель телефона была обязана не только оригинальному дизайну, но и своим отменным техническим характеристикам. Производителем чипа для телефона Nokia являлась американская Texas Instruments (TI). Составной частью этой «системы на кристалле» и стал процессор основной полосы частот, спроектированный Arm.
Процессор основной полосы частот телефона — микросхема, преобразующая цифровые данные в радиочастотные сигналы (и наоборот). Это устройство управляет функциями беспроводной связи сотового телефона.
Вообще-то TI собирался разрабатывать всю «систему на кристалле» самостоятельно, как это было тогда принято. Но представителям ARM удалось убедить техасцев, что чем разрабатывать новый процессор самим, проще возпользоваться разработкой Arm, заплатив полагающиеся лицензионные отчисления. К тому же технические специалисты самой Nokia высоко оценили разработку Arm. В 1993 году лицензионное соглашение между TI и Arm было подписано, а в 1996 году в составе Nokia 8110 появился чип TI со встроенным ядром ARM7 в качестве процессора основной полосы частот.
Ну а дальше пошло-поехало: вышедший в 1998 году очередной телефон Nokia 6110 (также стандарта GSM-900) с процессором ARM7TDMI имел огромный успех. Только за первый год было продано более трёх миллионов единиц, причём один из этих миллионов телефонов был мой — точно такого же цвета, как на картинке. Благодаря таким рекордным продажам Nokia стала лидером рынка 1998 года. Следом за Nokia за процессорами Arm подтянулись Samsung, Sharp и многие другие передовики сотового рынка того времени. Ну а после выхода «айфона» Arm было уже не остановить.
Как же всё-таки Аrm удалось получить столь доминирующее положение на рынке? Чем занимались такие грозные конкуренты по «микропроцессорной части» как американские передовики Intel и AMD? Дело в том, что разработчики Arm в своё время в своей работе предусмотрительно сделали ставку на концепцию проектирования RISC (Reduced Instruction Set Computing = компьютер с сокращённым набором команд), тогда как x86 архитектура набора команд процессоров Intel и AMD относитсяк семейству CISC архитектур (Complex Instruction Set Computing = компьютер со сложным набором команд).
Это решение и предопределило сферу применения этих устройств. Процессоры CISC используют более сложные инструкции и в целом более производительны. Процессоры RISC используют более простые инструкции, но зато более энергоэффективны. А для смартфона энергоэффективность, а стало быть и время работы батареи, чрезвычайно важны. Так что за процессорами для персональных компьютеров, серверов и ноутбуков производители электроники традиционно обращаются к Intel и AMD, а за процессорами для смартфонов — к таким компаниям как Qualcomm и Media Tek, разрабатывающим свои устройства на ядрах Arm и передающим их производство контрактным производителям, таким как тайваньская TSMC. Впрочем, и AMD, и Intel крупнейшего в мире тайваньского производителя стороной тоже не обходят.
Интересно, что в 2018 году была выпущена модель 8110 4G, и названием, и формой очень схожую с классической моделью 1996 года. Разумеется, начинка телефона с того времени сильно изменилась, хотя используемая в нём «система на кристалле» Snapdragon 205 по-прежнему построена на ядрах Arm (в этом случае — два ядра Cortex-A7). Правда производился этот телефон уже не Nokia, а другой финской компанией: HMD Global, — на основе эксклюзивных прав на бренд Nokia для мобильных телефонов по лицензионному соглашению.
Arm удалось доказать, что если разработать действительно качественный процессор, то за ним может выстроиться очередь из желающих заплатить за каждое микропроцессорное ядро, устанавливаемое в том или ином полупроводниковом устройстве, и счёт этим ядрам может идти на многие и многие миллиарды. Можно сказать, что британскому разработчику удалось сделать такое предложение, от которого не смог отказаться ни один из ведущих производителей смартфонов нашего времени.