Hallo! In mijn vorige bericht hebben we de "hersenen" van een computer, de CPU, en de x86, x64 architecturen, evenals de interessante concurrentie tussen de twee giganten Intel en AMD besproken. Vandaag gaan we verder met deze discussie en duiken we dieper in een andere krachtige CPU-architectuur die zelfs de aartsvijanden Intel en AMD heeft doen samenwerken: ARM. We zullen ook kort de belangrijke rol van Snapdragon en Raspberry Pi binnen het ARM-ecosysteem bespreken.

1. Wat is ARM? De kracht van RISC

ARM (Advanced RISC Machines) is, zoals de naam al aangeeft, een instructie set architectuur die gebaseerd is op de RISC (Reduced Instruction Set Computing) methode. In mijn vorige bericht heb ik verteld dat x86 CISC (Complex Instruction Set Computing) is. Op dit punt begint de kernkracht van ARM.

  • RISC vs. CISC:

    • CISC (x86): Eén enkele instructie is ontworpen om complexe taken uit te voeren, wat het flexibel maakt. Maar de interpretatie van instructies is complex en het energieverbruik kan relatief hoog zijn.

    • RISC (ARM): Het aantal instructies wordt verminderd en elke instructie wordt eenvoudiger. Hierdoor kunnen instructies snel en efficiënt worden verwerkt, en vooral is de energie-efficiëntie uitermate hoog. Dit is een overweldigend voordeel in omgevingen zoals mobiele apparaten waar de batterijlevensduur cruciaal is.

ARM produceert op zich geen CPU's, maar biedt licenties voor architectuurontwerp aan. Vele halfgeleiderbedrijven zoals Qualcomm, Samsung, Apple en MediaTek creëren CPU's op basis van het ontwerp van ARM, aangepast aan hun eigen doeleinden.

2. Snapdragon: Qualcomm's krachtige ARM-gebaseerde SoC

Wat is Snapdragon? Snapdragon is een serie van mobile system on chip (SoC) producten die zijn ontwikkeld en verkocht door het bedrijf Qualcomm.

  • Wat is een SoC? Een SoC integreert niet alleen de CPU, maar ook de GPU (grafische verwerkingsonderdeel), communicatiemodems, beeldverwerkingsonderdelen (ISP), en kunstmatige intelligentie verwerkingsonderdelen (NPU) - bijna alle essentiële componenten die nodig zijn voor de werking van smartphones op één chip. Je kunt het vergelijken met een moederbord dat op één chip zit.

  • ARM-gebaseerde architectuur: De belangrijkste CPU van Snapdragon is ontworpen op basis van ARM-architectuur. Qualcomm ontvangt architectuurlicenties van ARM om hun eigen aangepaste CPU-kernen (bijvoorbeeld Kryo) te maken of om de standaard kernen (bijvoorbeeld Cortex-A series) die door ARM worden aangeboden te gebruiken voor het maken van Snapdragon SoC's.

  • Samsung en Snapdragon: Samsung's Galaxy is ook gerelateerd aan Snapdragon. Samsung ontwikkelt zelf een ARM-gebaseerde SoC genaamd Exynos, maar gebruikt ook de Snapdragon-chips van Qualcomm in hun vlaggenschip Galaxy-smartphones. Vooral in het verleden werd een verdeling tussen Exynos en Snapdragon gebruikt op basis van regio, maar recentelijk, door de superioriteit van Snapdragon-prestaties, worden in steeds meer modellen Snapdragon-chips gebruikt. Dus, begrijp dat Snapdragon geen ARM-chip van Samsung is, maar de ARM-gebaseerde chip van Qualcomm die Samsung gebruikt in hun producten.

Snapdragon is een marktleider in de wereld van Android-smartphones, dankzij zijn uitstekende prestaties, energie-efficiëntie, en communicatietechnologie.

3. ARM verovert de mobiele markt, voorbij x86

In het begin werd ARM voornamelijk gebruikt voor embedded systemen en draagbare apparaten. Toen smartphones verschenen, begon de ware kracht van ARM naar voren te komen. Elke smartphone, van iPhone tot Android-telefoons, heeft een processor gebaseerd op ARM.

ARM CPU close-up fantasy style

  • batterij-efficiëntie: Een van de belangrijkste factoren voor smartphones is de batterijduur. ARM's uitstekende energie-efficiëntie voldoet perfect aan deze eis.

  • Kleine grootte en lage kosten: Dankzij de eenvoud van de RISC-architectuur konden de grootte van de chips en de productiekosten worden verlaagd.

ARM heeft de mobiele markt volledig veroverd en is nu veel meer dan alleen een mobiele chip. ARM-gebaseerde chips worden ook gebruikt in wearables, IoT-apparaten, smart TV's, en infotainmentsystemen in voertuigen.

4. x86 vs. ARM: Een nieuwe strijd in de PC en servermarkt

Na het veroveren van de mobiele markt breidt ARM zijn invloed nu uit naar de PC- en servermarkt, die lange tijd gedomineerd werd door x86. Vooral Apple’s overgang in 2020 van Intel x86-processors naar de zelfontwikkelde Apple Silicon (M series chips) markeerde het begin van een opmerkelijke aandacht voor ARM-gebaseerde PC-prestaties.

  • Toetreding tot de PC-markt:

    • Apple Silicon: De ARM-gebaseerde chips zoals M1, M2 en M3 van Apple tonen verbazingwekkende prestaties en energie-efficiëntie, waardoor ze grote impact op de PC-markt hebben. Bijzonder is dat ze ook hoge prestaties kunnen leveren zonder ventilator in laptops, wat een duidelijk verschil met x86-gebaseerde laptops is.

    • Windows op ARM: Microsoft werkt ook samen met Qualcomm (Snapdragon X Elite) om ARM-gebaseerde Windows-PC's te ontwikkelen. Hoewel er nog uitdagingen zijn wat betreft softwarecompatibiliteit, is het potentieel groot.

  • Toetreding tot de servermarkt:

    • Cloud computing: ARM-gebaseerde serverchips zoals de Graviton-processor van Amazon Web Services (AWS) worden steeds vaker in datacenters gebruikt, omdat ze hoge prestaties leveren met een laag energieverbruik, wat helpt bij het verlagen van operationele kosten.

    • Gemak van aanpassing: Het licentiemodel van ARM stelt bedrijven in staat om aangepaste chips te ontwerpen die geoptimaliseerd zijn voor specifieke werkbelastingen.

Antwoord van de x86-kant: Intel en AMD zijn bezorgd over de opkomst van ARM. Ze blijven zich inspannen om de energie-efficiëntie van hun bestaande x86-processors te verbeteren en de prestaties op te voeren.

5. De kleine reus, Raspberry Pi is ook ARM-gebaseerd!

De Raspberry Pi, die bekendstaat als een kleine en goedkope computer, is ook gebaseerd op de ARM-architectuur. Oorspronkelijk ontwikkeld voor educatieve doeleinden, wordt deze nu gebruikt voor een verscheidenheid aan projecten zoals IoT, thuisautomatisering, mediaservers en kleine robots, en heeft deze immense populariteit verworven.

  • ARM Cortex-kern: De kern van de Raspberry Pi is een SoC die geproduceerd wordt door Broadcom, waarin de Cortex-A-serie CPU-kern van ARM is geïntegreerd.

    • Bijvoorbeeld, de Raspberry Pi 4 gebruikt een ARM Cortex-A72 kern, terwijl de nieuwste Raspberry Pi 5 gebruikmaakt van een krachtigere ARM Cortex-A76 kern.

  • Verspreiding van het ARM-ecosysteem: Het succes van de Raspberry Pi laat zien dat de ARM-architectuur niet alleen voor smartphones is, maar ook kan dienen als een betaalbaar en krachtig algemeen computing platform.

6. ARM en x86, en de toekomst van de CPU-ecosystemen

De huidige CPU-markt is een fascinerende tijd waarin twee enorme architecturen, x86 en ARM, naast elkaar bestaan en fel concurreren.

  • Het behouden van sterke punten: x86 behoudt nog steeds een sterke positie in high-performance computing, gaming en specifieke professionele taken. Aan de andere kant groeit ARM snel in de mobiele, embedded en energie-efficiënte light PC en servermarkten.

  • Softwarecompatibiliteit: Voor een wijdverspreide acceptatie van ARM-gebaseerde systemen moet het probleem van softwarecompatibiliteit worden opgelost. Emulatietechnologieën zoals Rosetta 2 zijn in ontwikkeling, maar er moet meer gedaan worden om de ontwikkeling van native ARM-applicaties te stimuleren. Een van de redenen dat veel pc-games niet op MacOS kunnen draaien, is omdat veel game-ontwikkelaars hun games maken voor de meer gangbare x86 architectuur. Daarom is de samenwerking en inspanning van softwareontwikkelingsbedrijven essentieel voor de verdere groei van de ARM-CPU-markt.

  • Hybride systemen: In de toekomst kunnen er hybride systemen ontstaan die de voordelen van beide architecturen combineren, of er kunnen verschillende architecturen zijn die zijn geoptimaliseerd voor specifieke taken.

Intel en AMD werken aan het versterken van hun x86-ecosysteem in reactie op de opkomst van ARM, terwijl ARM zijn terrein uitbreidt en innovatie leidt. Het is spannend om te zien welke verrassende technologische ontwikkelingen deze interessante concurrentie in de toekomst zal brengen.

Concluderend

Vandaag hebben we het gehad over de dominante speler in de mobiele markt en de krachtige uitdager in de PC- en servermarkt: de ARM-architectuur. We hebben ook de belangrijke spelers in het ARM-ecosysteem, zoals Snapdragon en de kleine maar krachtige Raspberry Pi, besproken.

Gebruik jij apparaten op basis van ARM? Of geef je de voorkeur aan systemen gebaseerd op x86? Welk architectuur denk je dat in de toekomst dominant zal zijn in computing? Deel je mening in de reacties! We ontmoeten je weer in een volgend bericht met een ander interessant IT-verhaal. Bedankt!