X86-tyypin prosessori on hallinnut tietokonemarkkinoilla siitä lähtien, kun IBM toi ensimmäisen henkilökohtaisen tietokoneen eli pc:n markkinoille yli 40 vuotta sitten. Nyt uusiin Windows 11 -tietokoneisiin on alkanut ilmestyä ARM-prosessoreja, joita on tähän asti käytetty vain puhelimissa, tableteissa ja Chromebookeissa.
Mikä tämä ARM sitten oikein on? Sen kehitystyö alkoi jo vuonna 1983, kun pienen brittiläisen Acorn Computers -tietokonevalmistajan piti valita prosessori seuraavaan tietokoneeseensa. Yrityksen ohjelmistosuunnittelijat Sophie Wilson ja Steve Furber vierailivat Western Design Centerissä Arizonan Mesassa. Siellä pari insinööriä ja muutamat opiskelijat olivat rakentaneet 6502-prosessorin, jota käytettiin Acornin silloisessa BBC Micro -tietokoneessa, ja tiimi oli nyt rakentamassa sen tilalle 65C816- prosessoria. Mutta kun fysiikan tohtoriksi väitellyt Acornin perustaja Hermann Hauser jätti pian sen jälkeen suunnittelijoiden pöydälle kopion muutamista tutkimuspapereista, yrityksen pieni tiimi päätti kehittää seuraavan prosessorinsa itse.
Paljon vähemmän käskyjä
Tutkimuspapereissa kerrottiin uudentyyppisestä RISC-prosessorista, joka oli rakenteeltaan paljon yksinkertaisempi kuin Motorolan ja Intelin tunnetut prosessorit. Koska RISC- eli Reduced Instruction Set Computing -prosessoreissa oli vähemmän sisäänrakennettuja käskyjä, myös transistorien ja virran tarve oli pienempi. Yksinkertaisuus tarkoitti kuitenkin sitä, että ohjelmoimiseen tarvittiin enemmän koodia, koska käskyt kertovat prosessorille, miten tehtävät – kuten kahden luvun yhteenlasku tai arvon siirtäminen muistiin – suoritetaan.
Yhtiö päätti kutsua uutta prosessoria nimellä ARM, joka on lyhenne sanoista Acorn RISC Machine. Prosessorin ensimmäiset testiversiot osoittautuivat vaatimattomaan transistorimääräänsä nähden erittäin nopeiksi. ARM-prosessorissa oli vain 27 000 transistoria, kun taas IBM:n uusimmassa tietokoneessa käytetyssä Intelin 80286-prosessorissa oli 134 000 transistoria – ja silti ARM oli nopeampi. Tarkkaan ottaen se oli kymmenen kertaa nopeampi kuin arvostettu Intel 80286, vaikka molemmat toimivat samalla kellotaajuudella.
Erittäin alhainen virrankulutus
Nopeus johtui pääasiassa pienestä sisäisten käskyjen määrästä verrattuna Intelin huippuprosessorin monimutkaisiin käskyihin. Rahan säästämiseksi Acornin suunnittelijat päättivät koteloida sirun keramiikan sijasta muoviin. Heidän oli siksi suunniteltava prosessorin virrankulutus niin pieneksi, ettei muovi sulaisi.
ARM-prosessorin lopullinen versio kulutti vain 0,1 wattia. Kun ensimmäisiä matkapuhelimia alettiin paljon myöhemmin valmistaa, niihin oli luonnollista panna ARM-prosessori. Olihan se pieni, nopea, tehokas ja käytti erittäin vähän virtaa. Vuodesta 2012 lähtien Windowsin on voinut asentaa myös ARM-tietokoneeseen, ja viime aikoina kauppoihin on alkanut ilmestyä ARM-tietokoneita, joissa on Windows 11.
Onko näiden tietokoneiden välillä eroa?
Toinen kuvan tietokoneista kätkee sisälleen puhelimista ja tableteista tutun mobiiliprosessorin. Pienet ARM-prosessorit ovat nimittäin ujuttautuneet viime aikoina myös Windows-tietokoneisiin.