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Processeurs d’armes: tout savoir, tout comprendre

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Arm Holdings Ltd. ne fabrique pas ses propres puces. L’entreprise ne dispose pas de ses propres installations de production. Au lieu de cela, il octroie des licences à d’autres entreprises, qu’il appelle «partenaires». Ils utilisent l’architecture d’Arm comme une sorte de modèle et construisent des systèmes qui utilisent les cœurs d’Arm comme processeurs centraux.

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Qualcomm

Ces partenaires d’Arm peuvent concevoir le reste de leurs propres systèmes, fabriquer ces systèmes – ou sous-traiter la production à d’autres – puis les vendre comme s’ils étaient les leurs. De nombreux smartphones et tablettes de Samsung et Apple et tous les appareils équipés de processeurs Qualcomm utilisent une partie de la propriété intellectuelle d’Arm. Et une nouvelle vague de serveurs produits avec les systèmes sur puce (SoC) d’Arm montre des progrès dans la concurrence avec x86, en particulier les modèles à faible consommation ou spécialisés. Chaque appareil équipé d’un processeur Arm est généralement son propre système unique, tel que le processeur mobile Qualcomm Snapdragon 845 (notez que Qualcomm a annoncé sa plate-forme mobile 865 Plus 5G début juillet).

Quelle est la différence avec la fabrication d’un ordinateur portable ou d’une tablette x86?

Un PC ou un serveur x86 est construit selon un ensemble de spécifications générales pour les performances et la compatibilité. Un PC n’est donc pas tant conçu qu’assemblé. Cela réduit les coûts pour les fournisseurs de matériel, mais rétrograde également la plupart des innovations et des nouvelles fonctionnalités en logiciels. L’écosystème de l’appareil x86 est rempli de pièces interchangeables, du moins en matière d’architecture (il est vrai que les processeurs AMD et Intel ne sont pas compatibles avec les sockets depuis un certain temps). L’écosystème Arm est peuplé de certains des mêmes composants, tels que la mémoire et le stockage, ainsi que des systèmes entiers conçus et optimisés pour les composants qu’ils utilisent.

Cela ne donne pas automatiquement aux appareils, appareils ou serveurs Arm un avantage automatique sur Intel et AMD. Intel et x86 ont dominé l’espace des processeurs informatiques au cours des quatre dernières décennies, et les puces Arm existent sous une forme ou une autre depuis 1985. L’histoire consistait à réussir sur les marchés. que la technologie x86 n’était pas pleinement exploitée ou présentait des faiblesses, ou sur des marchés où elle n’était tout simplement pas adaptable.

Pour les pavés tactiles, plus récemment pour les serveurs de centres de données, et bientôt pour les ordinateurs de bureau et les ordinateurs portables, l’appareil ou le fournisseur de système basé sur Arm n’est plus relégué à un simple assembleur. Les chambres. Cela rend toute simple comparaison unité à unité entre les composants du processeur Arm et ceux du processeur x86 quelque peu frivole, car un appareil ou un système basé sur l’un peut facilement et systématiquement surpasser l’autre, selon la façon dont ce système est conçu, assemblé et même emballé.

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Le PDG d’Apple, Tim Cook, annonce l’usine de puces de son entreprise à la WWDC 2020.

Quelle est la relation entre Arm et Apple?

Silicium Apple C’est le terme qu’Apple utilise actuellement pour décrire sa propre production de processeurs, qui a commencé en juin dernier avec Apple annonçant qu’elle remplacerait sa gamme de processeurs Mac x86. Au lieu des ordinateurs portables Mac, il y aura un nouveau système sur puce appelé A12Z, nommé «Bionic», produit par Apple en utilisant le jeu d’instructions 64 bits sous licence. par Arm Holdings. Encore une fois, Arm n’est pas le fabricant, mais le concepteur des noyaux de traitement et d’autres parties de la puce. Dans ce cas, Arm n’est pas non plus le concepteur, mais le producteur du jeu d’instructions autour duquel Apple réalise son design original.

Pour que MacOS 11 continue d’exécuter le logiciel compilé pour les processeurs Intel, le nouveau système Apple exécutera une sorte de traducteur d’instructions juste à temps appelé Rosetta 2. virtuellement, le nouveau système d’exploitation exécutera un traducteur de code machine x86 qui convertira le code x86 en ce qu’Apple appelle désormais le code binaire Universal 2 – un code de niveau intermédiaire qui peut toujours fonctionner sur les anciens Mac équipés de processeurs Intel – en temps réel. Ce code est exécuté dans ce que des sources extérieures à Apple appellent un « émulateur », mais qui n’est pas vraiment un émulateur, car il ne simule pas l’exécution du code dans une machine physique réelle (il n’y a pas de puce « Universal 2 »).

Les premiers résultats de tests de performances indépendants impliquant un iPad Pro avec la puce A12Z prévue pour les premiers Mac basés sur Arm, par rapport aux modèles Microsoft Surface, semblaient prometteurs. Les résultats de Geek donnent à la tablette Apple un score de 4669, contre 2966 pour la Surface Pro X basée sur Pentium et 3033 pour la Surface Pro 6 basée sur Core i5.

La nouvelle capacité d’Apple à produire son propre SoC pour Mac, tout comme pour l’iPhone et l’iPad, indique que l’entreprise peut économiser jusqu’à 60% sur les estimations des coûts de production, selon sa propre entreprise. Apple, bien sûr, est très prudent quant à la manière dont il s’agit de cette estimation et au temps qu’il faut pour réaliser de telles économies.

La relation entre Apple et Arm Holdings remonte à 1990, lorsque Apple Computer UK est devenu l’un des actionnaires fondateurs. Les autres co-partenaires étaient à l’époque l’initiateur du concept Arm, Acorn Computers Ltd. et la technologie VLSI du fabricant de semi-conducteurs sur mesure (nommée d’après le processus de fabrication de semi-conducteurs habituel connu sous le nom de «super large intégration»). Aujourd’hui, Arm Holdings est une filiale à 100% de SoftBank, qui a annoncé son intention de racheter la société en juillet 2016. À l’époque, le montant de la transaction était le plus important pour une entreprise de technologie. en Europe (32 milliards de dollars).

Pourquoi x86 est vendu et Arm est licencié

Le fabricant d’un ordinateur x86 Intel ou AMD ne conçoit ni ne possède aucune partie de la propriété intellectuelle du processeur. Il ne peut pas non plus reproduire l’IP x86 à ses propres fins. «Intel Inside» est un sceau confirmant une licence pour le fabricant de l’appareil pour construire une machine autour du processeur Intel. Un appareil basé sur Arm peut être conçu pour intégrer le processeur, et peut-être même modifier son architecture et ses fonctionnalités. Par conséquent, au lieu d’une «unité centrale de traitement» (CPU), un processeur Arm est appelé un système sur puce (SoC). Une grande partie des fonctionnalités de l’appareil peut être construite sur la puce elle-même, avec les propres cœurs d’Arm, plutôt que sur la puce dans des processeurs, des accélérateurs ou des extensions séparés.

Par conséquent, un appareil doté d’un processeur Arm, tel qu’un processeur de la série Cortex, est d’un ordre de machine différent d’un processeur Intel Xeon ou d’un processeur AMD Epyc. Cela signifie quelque chose de complètement différent d’un appareil original basé sur une puce Arm. Plus important encore, du point de vue d’un fabricant, cela signifie une chaîne d’approvisionnement légèrement différente et, espérons-le, plus gérable. Étant donné qu’Arm ne s’intéresse pas au marketing des utilisateurs finaux, vous n’entendez généralement pas beaucoup parler de «Arm Inside».

Mais il est tout aussi important de noter qu’une puce Arm n’est pas nécessairement un processeur central. Selon la conception du système, il peut s’agir du cœur d’un contrôleur de périphérique, d’un microcontrôleur (MCU) ou d’un autre composant mineur d’un système.

La meilleure explication du modèle commercial d’Arm, ainsi que de sa relation avec sa propre propriété intellectuelle, peut être trouvée dans un document interne de 2002 déposé auprès de la Securities and Exchange Commission des États-Unis:

«Nous prenons grand soin d’établir et de maintenir l’intégrité de nos produits. Nous nous concentrons sur la conception et la mise en œuvre de nos produits dans une salle blanche, sans recours à la propriété intellectuelle de tiers, sauf dans le cadre de procédures strictement maintenues et des droits de licence explicites.Si nous découvrons qu’un tiers détient des droits de propriété intellectuelle sur un produit que nous avons l’intention de développer, nous prenons des mesures pour acheter une licence pour utiliser le produit en contournant la technologie ou la technologie en développant notre propre solution pour enfreindre pour empêcher les droits de propriété intellectuelle de cette autre société. Malgré ces efforts, des tiers peuvent toujours prétendre que nous avons violé leurs droits de propriété, que nous défendrions.  »

Quels types de processeurs Arm sont produits aujourd’hui?

Pour rester compétitif, Arm propose différents styles ou séries de cœurs de processeur. Certains sont commercialisés pour différentes situations d’utilisation, d’autres ne sont commercialisés que pour un ou deux cas. Il est important de noter qu’Intel utilise le terme «microarchitecture», et parfois par extension «architecture», pour désigner la phase de développement spécifique des caractéristiques et fonctionnalités de son processeur – par exemple, la dernière génération de processeurs serveur Xeon est un microarchitecture qu’Intel a appelé Cascade Lake. A titre de comparaison, l’architecture Arm comprend l’historique complet des processeurs RISC Arm. Chaque itération de cette architecture a été nommée de différentes manières, mais plus récemment une série. Cela dit, les jeux d’instructions pour les processeurs Arm ont évolué à leur propre rythme, se référant à chaque itération avec la même abréviation qu’Intel utilise pour x86: ISA. Et oui, ici le «A» signifie «architecture».

Intel produit des processeurs Celeron, Core et Xeon pour des catégories de clients très différentes; AMD fabrique Ryzen pour les ordinateurs de bureau et les ordinateurs portables et Epyc pour les serveurs. Arm, d’autre part, produit des modèles de processeurs complets, qui peuvent être utilisés par ses partenaires tels quels ou adaptés par eux pour répondre à leurs propres besoins. Voici les principaux modèles d’Arm Holdings, Ltd. au moment de cette publication:

  • Cortex-A a été commercialisé comme le cheval de bataille de la famille Arm, le «A» étant le critère d’application. Tel que conçu à l’origine, le client à la recherche d’un système autour de Cortex-A avait une application spécifique en tête, comme un amplificateur audio numérique, un processeur vidéo numérique, le microcontrôleur d’un système audio. extincteur ou moniteur de fréquence cardiaque. Il s’est avéré que Cortex-A est devenu le cœur de deux classes d’appareils émergentes: les ordinateurs monocarte qui pourraient être programmés pour une variété d’applications, telles que le traitement des paiements; et surtout les smartphones. Il est important de noter que les processeurs Cortex-A incluent des unités de gestion de mémoire sur puce (MMU).
    Il y a des décennies, c’était l’ajout de la MMU sur puce par le processeur 80286 d’Intel qui a changé la donne dans sa concurrence avec les puces Motorola, qui alimentaient le Macintosh à l’époque. Le principal outil de l’arsenal de Cortex-A est le jeu d’instructions avancé à instruction unique et multi-données (SIMD), nommé NEON, qui exécute des instructions telles que l’accès à la mémoire parallèle et le traitement des données sur un plus grand ensemble de vecteurs. Imaginez entrer dans une station-service et faire le plein avec suffisamment de carburant pour 8 ou 16 réservoirs, et vous obtenez l’idée de base.

  • Cortex-R est une classe de processeurs avec un ensemble beaucoup plus petit de situations d’utilisation: généralement des applications de microcontrôleur qui nécessitent un traitement en temps réel. Les modems 4G LTE et 5G sont un exemple d’école important, où le temps (ou ce qu’un compositeur de musique pourrait mieux appeler « tempo ») est un facteur critique dans la réalisation de la modulation. L’architecture de Cortex-R est conçue pour répondre aux interruptions – les exigences d’attention qui nécessitent l’exécution des processus – non seulement rapidement, mais de manière prévisible. Cela permet à R de fonctionner de manière plus cohérente et déterministe, et c’est l’une des raisons pour lesquelles Arm encourage son utilisation en tant que contrôleur de stockage haute capacité pour la mémoire flash.

  • Cortex-M est un facteur de forme plus miniaturisé, ce qui le rend plus adapté aux espaces restreints: par exemple, les systèmes de voiture et de freinage et les appareils photo numériques haute résolution avec reconnaissance d’image. Le M est principalement utilisé comme processeur de signal numérique (DSP), qui répond et gère les signaux analogiques pour des applications telles que la synthèse sonore, la reconnaissance vocale et le radar. Depuis 2018, Arm a pris l’habitude de désigner collectivement l’ensemble de ses séries Cortex sous le terme générique Cosmos.

  • Ethos-N est une série de processeurs spécialement conçus pour
    applications qui peuvent impliquer l’apprentissage automatique (Machine
    Learning) ou une autre forme de traitement de réseau neuronal. Bras
    appelle cette série un processeur neuronal, bien que ce ne soit pas entièrement le cas
    fait de la même classe que l’unité de traitement Tensor de Google, ce que Google admet lui-même est en fait un coprocesseur et non un contrôleur autonome [PDF].
    Le concept de processeur neuronal d’Arm comprend des routines utilisées
    pour exploiter des inférences logiques à partir de données, que le
    éléments de base de l’intelligence artificielle utilisés dans
    reconnaissance d’images et de formes, mais aussi dans l’apprentissage
    machine.
  • Ethos-U est une édition légère d’Ethos-N conçue pour
    fonctionner davantage comme coprocesseur, en particulier dans
    combinaison avec Cortex-A.
  • SecurCore est une classe de processeurs exclusivement conçue par Arm
    pour une utilisation dans les applications de cartes à puce,
    Certification USB et sécurité intégrée.
  • Neoverse, lancé en octobre 2018,
    est une nouvelle tentative d’Arm pour concevoir des noyaux qui
    peuvent être utilisés dans les serveurs et centres de données
    hôte. Le terme utilisé par Arm pour commercialiser Neoverse est
    «infrastructure» – sans être trop spécifique, mais ciblée
    nouveaux cas d’utilisation pour les mini et micro data centers
    stationné à la «périphérie du client», c’est-à-dire dans un
    architecture de pointe, au plus près de
    les utilisateurs finaux utiliseront en fait la puissance du processeur.

Il s’agit de séries dont les conceptions ont été concédées sous licence à d’autres organisations pour produire des processeurs et des microcontrôleurs. Cela dit, Arm accorde également des licences exclusives pour certaines versions personnalisées et semi-personnalisées de son architecture, permettant à ses clients de construire des processeurs uniques qui ne sont pas disponibles pour d’autres fabricants. Parmi ces clients spéciaux, nous pouvons citer
:

  • Pomme, qui a créé plusieurs conceptions architecturales basées sur Arm pour lui-même pour l’iPhone et l’iPad au fil des ans, et a annoncé un tout nouveau SoC pour Mac en juin dernier;
  • Marvell, qui a acquis le fabricant de puces Cavium en novembre 2017, et a depuis doublé son investissement dans la série de processeurs ThunderX, initialement conçue pour Cavium;

  • Nvidia, qui, avec Arm, a conçu deux séries de processeurs, dont le plus récent s’appelle CArmel. Connu en tant que producteur de GPU, Nvidia s’appuie sur la conception CArmel pour produire son SoC Tegra Xavier 64 bits. Cette puce alimente le périphérique informatique de bord de la société, le Jetson AGX Xavier.

  • Samsung, qui produit une variété de processeurs Arm 32 bits et 64 bits pour sa gamme complète d’électronique grand public, sous sa propre marque, Exynos. Certains utilisaient un noyau Samsung appelé Mongoose, tandis que la plupart des autres utilisaient des versions de Cortex-A. En particulier, Samsung produit des variantes de ses smartphones Galaxy Note, Galaxy S et Galaxy A avec ses propres SoC Exynos ou Qualcomm Snapdragons.

  • Qualcomm, dont les modèles les plus récents de SoC Snapdragon utilisent une conception de base appelée Kryo, une variante semi-modifiée de Cortex-A. Les modèles précédents de Snapdragon étaient basés sur un modèle de base appelé Krait, qui était encore officiellement un SoC basé sur Arm, bien qu’il s’agisse d’un modèle purement Qualcomm. Les analystes estiment que les Snapdragon 855, 855 Plus et 865 forment ensemble le cœur de plus de la moitié des smartphones 5G dans le monde. Bien que Qualcomm ait donné son feu vert à Armer la production de puces pour serveurs de centres de données en novembre 2017, avec une gamme de produits appelée Centriq, en décembre 2018, la société a commencé à réduire progressivement la production de cette ligne, en diminuant les droits de poursuivre la production. À la société chinoise Huaxintong Semiconductor (HXT), qui est par la suite partenaire de la joint-venture. Cette collaboration s’est terminée en avril.

  • Calcul ampère, une start-up lancée par l’ancien président d’Intel Renee James, produit une gamme de processeurs de serveur à très haut cœur appelée Altra. Malgré la pandémie, l’édition Altra Max à 128 cœurs sera disponible au quatrième trimestre de 2020.

Un système sur puce (SoC) est-il identique à un chipset?

Techniquement, la classe de processeur à laquelle appartient une puce Arm est un circuit intégré spécifique à l’application (ASIC). Prenons une plate-forme matérielle dont l’élément commun est un ensemble de cœurs de traitement. Ce n’est pas si difficile; ceci décrit essentiellement le fonctionnement de tous les appareils fabriqués antérieurement. Mais maintenant, redimensionnez ces composants afin qu’ils tiennent tous sur une seule puce – sur la même plate-forme physique – interconnectée avec un bus.

Comme vous le savez, le programme d’application pour un ordinateur s’affiche sous forme de logiciel. Dans de nombreux appareils tels que les routeurs Internet, les systèmes de sécurité de porte d’entrée et les téléviseurs HD «intelligents», la mémoire dans laquelle les programmes sont stockés est non volatile, c’est pourquoi nous l’appelons souvent «micrologiciel». « . Dans un appareil dont le processeur central est un ASIC, sa fonctionnalité principale est affichée sur la puce en tant que partie permanente. Ainsi, la fonctionnalité qui transforme un appareil en «système» partage la matrice avec les cœurs du processeur, et une puce Arm peut en avoir des dizaines.

Certaines sociétés d’analyse ont commencé à utiliser le processeur d’application de phrase générale ou AP pour faire référence aux ASIC, mais cela n’est généralement pas accepté. Dans un usage plus courant, un SoC est également appelé chipset, bien que ces dernières années, le plus souvent, le nombre de puces dans le jeu n’en soit qu’un. Généralement, un chipset est un ensemble d’un ou plusieurs processeurs qui fonctionnent ensemble comme un système complet. Une unité centrale de traitement exécute le programme principal, tandis qu’un chipset gère les composants connectés et communique avec l’utilisateur. Sur une carte mère PC, le chipset est séparé de l’unité centrale. Sur un SoC, le processeur principal et les composants système partagent la même puce.

Qu’est-ce qui distingue un bras SoC d’un processeur x86?

Le « R » dans « Arm » est en fait un autre acronyme: Reduced Instruction Set Computer (RISC). L’objectif est d’utiliser l’efficacité de la simplicité, de rendre toutes les fonctionnalités du processeur sur une seule puce. Conserver un petit jeu d’instructions signifie que le processeur peut être codé avec moins de bits, ce qui réduit la consommation de mémoire et réduit le temps de cycle pour l’exécution. En 1982, les étudiants de l’Université de Berkeley ont pu réaliser les premières architectures RISC fonctionnelles en sélectionnant judicieusement les fonctions les plus couramment utilisées et en affichant uniquement celles du matériel, tandis que les autres fonctions étaient présentées sous forme de logiciel. C’est en effet ce qui rend possible un SoC avec un ensemble de petits cœurs: mettre autant de fonctions que possible dans le logiciel.

Rétrospectivement, les architectures telles que x86, qui utilisaient des stratégies complètement opposées à RISC, étaient appelées les ordinateurs à jeu d’instructions complexes (CISC), bien qu’Intel ait historiquement évité ce terme. La puissance de x86 vient de la capacité d’accomplir de nombreuses choses avec une seule instruction.

Avec un système RISC, les opérations mathématiques sont divisées en éléments fondamentaux. Tout ce qui se passerait automatiquement avec une architecture CISC – par exemple, la suppression de registres actifs lorsqu’un processus est terminé – prend une étape complète et est enregistré avec RISC. Cependant, étant donné que moins de bits sont nécessaires pour encapsuler l’ensemble des instructions RISC, il peut finalement prendre la même quantité de bits pour coder une série d’opérations de base dans un processeur RISC – peut-être même moins – d’un. instruction CISC complexe dans laquelle toutes les propriétés et tous les arguments sont empilés.

Ensuite, il y a la question de la personnalisation. Intel améliore ses processeurs haut de gamme avec des fonctionnalités grâce à des programmes qui apparaissent normalement sous forme de logiciel, mais qui sont à la place intégrés sous forme de microcode (micrologiciel). Il s’agit de routines conçues pour s’exécuter rapidement au niveau du code machine et qui peuvent être indirectement référencées par le code machine par nom. Ainsi, par exemple, un programme qui devrait appeler une méthode commune pour décoder des messages sur un réseau peut adresser un code de processeur très rapide, très proche de l’endroit où ce code sera exécuté. Ces routines de microcode sont stockées dans la ROM près des cœurs x86.

Un processeur Arm, en revanche, n’utilise pas de microcode dans sa mémoire de travail. La mise en œuvre actuelle du bras alternatif est un concept appelé instructions personnalisées [PDF]. Il permet d’inclure des modules à la demande entièrement personnalisables par le client, dont la logique est effectivement « pré-décodée ». Pour invoquer cette logique, le programme n’a qu’à émettre une instruction dépendante au cœur du processeur, qui passe le contrôle au module personnalisé comme s’il s’agissait d’une autre unité arithmétique et logique (ALU). Arm demande à ses partenaires qui souhaitent implémenter des modules personnalisés de lui présenter un fichier de configuration et de tracer le chemin des données personnalisées du cœur à l’UAL personnalisé. Ces éléments permettent au noyau de déterminer les dépendances et les mécanismes d’interverrouillage des instructions.

Par exemple, un partenaire Arm construit un design exclusif, avec les noyaux d’Arm comme ingrédients de départ.

Perspectives de l’initiative d’Arm sur les serveurs (refroidissement)

Le mois dernier, un supercalculateur Fugaku,
Construit pour le RIKEN Center for Computer Science au Japon, il a pris la première place du Top 500 semestriel. Et les processeurs sont basés sur Arm. De toutes les différences entre un processeur x86 et un SoC Arm,
c’est peut-être le seul qui intéresse le contrôleur
installations du centre de données. Si nous considérons quelques
échantillons des deux classes de processeurs, c’est la puce Arm qui a
moindre chance d’un système de refroidissement actif.
En d’autres termes, si vous ouvrez votre smartphone, les chances sont
que vous ne pouviez pas trouver un fan. Ou un refroidisseur de liquide.

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Centre RIKEN pour l’informatique

Le développement de la technologie 5G sans fil est, ironiquement, le développement de la connectivité par fibre optique à des endroits proches du réseau périphérique, le point le plus éloigné du centre d’exploitation du réseau. Cela ouvre la possibilité de garer des périphériques et des serveurs à ou à proximité de ces points, mais de préférence sans les échangeurs de chaleur qui accompagnent généralement les racks de serveurs x86.

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Systèmes en bambou

C’est là qu’interviennent les startups comme Bamboo Systems. En réduisant considérablement la taille et la consommation d’énergie des systèmes de refroidissement, les concepteurs de serveurs peuvent trouver de nouvelles façons de penser hors de la boîte, par exemple en réduisant la taille de la boîte. Huit systèmes Bamboo peuvent être installés en toute sécurité dans un boîtier 1U avec généralement 1 ou même 2 serveurs x86. Bamboo vise à produire des serveurs qui n’utilisent qu’un cinquième de l’espace rack et consomment un quart de la puissance des racks x86 avec des niveaux de performances comparables, explique la société.

D’où viennent les processeurs d’armement?

Ils sont d’Acorn. C’est ce que signifiait à l’origine le «A» d’Arm.

En 1981, une société basée à Cambridge, au Royaume-Uni, appelée Acorn Computers, a sorti un micro-ordinateur (ce que nous appelions autrefois « PC » avant qu’IBM ne popularise le terme) basé sur le processeur Motorola 6502, qui honorait le vénérable Apple II, le Commodore 64 et les Atari 400 et 800. Bien que le nom «Acorn» soit en fait une astuce pour apparaître sur une liste alphabétique plutôt que «Apple», son ordinateur était en partie subventionné par la BBC et donc connu au niveau national sous le nom de BBC Micro.

Toutes les machines basées sur le modèle 6502 utilisent une architecture de processeur 8 bits et, en 1981, Intel a travaillé sur une architecture 16 bits entièrement compatible pour remplacer le 8086 utilisé dans les PC / XT d’IBM. L’année suivante, l’Intel 80286 permettrait à IBM de produire son PC AT, de sorte que MS-DOS et tous les logiciels fonctionnant sous DOS n’avaient pas besoin d’être modifiés ou compilés pour fonctionner sur une architecture 16. pièces. Ce fut un énorme succès et Motorola ne pouvait pas l’égaler. Bien que le premier Macintosh d’Apple soit basé sur la série Motorola 68000 16 bits, l’architecture n’a été «inspirée» que par la conception 8 bits antérieure, qui n’était pas compatible avec elle. (En fin de compte, il produirait un Apple IIGS 16 bits basé sur le processeur 65C816, mais seulement après avoir attendu plusieurs mois que les fabricants 65816 expédient un modèle de test fonctionnel. L’IIGS a réduit un « mode Apple II. Msgstr », mais la compatibilité technique n’était pas complète).

Les ingénieurs d’Acorn voulaient aller de l’avant et Motorola les a laissés dans une impasse. Après avoir expérimenté un coprocesseur étonnamment rapide pour le 6502 appelé Tube, qui n’était tout simplement pas assez rapide, ils ont choisi de franchir le pas avec un pipeline 32 bits complet. En ligne avec le projet Berkeley RISC, en 1983, ils ont construit un simulateur pour un processeur qu’ils ont appelé Arm1 qui était si simple qu’il fonctionnait avec l’interpréteur BASIC de BBC Micro (bien que pas rapide). Ils s’associeront au VLSI et produiront leur premier modèle opérationnel Arm1 deux ans plus tard, avec une vitesse d’horloge de 6 MHz. Il a consommé si peu d’énergie que, comme le dit un ingénieur de projet, ils ont remarqué une fois que la puce fonctionnait sans alimentation connectée. Il était alimenté par des fuites des jeux de barres menant à la puce d’E / S.

À ce stade précoce, les processeurs Arm1, Arm2 et Arm3 étaient tous des unités centrales de traitement, pas des SoC. Mais dans le même sens que les processeurs Intel Core actuels sont les successeurs architecturaux du 4004 d’origine, Cortex-A est le successeur architectural de l’Arm1.