ARM’ın olayı ne?
ARM, 1987'de Acorn firması tarafından tasarlanan RISC (Reduced Instruction Set Computer yani Azaltılmış Buyruk Kümeli Bilgisayar) tabanlı bir ISA (Instruction Set Architecture yani Buyruk Küme Mimarisi). Öte yandan Intel ve AMD firmalarının ürettiği x86 yongalar CISC (Complex Instruction Set Computer yani Karmaşık Buyruk Kümeli Bilgisayar) prensibiyle çalışıyor.¹
CISC işlemciler olabildiğince az sayıda ancak karmaşık buyruk (basitçe işlemci komutu) ile işlem yaparken RISC işlemciler çok sayıdaki basit buyruk ile çalışır. Karmaşık buyrukları işlemek için işlemcinin de karmaşık olması gerekmektedir. Bu sebeple RISC daha fazla buyruk işlemesine karşın daha basit bir mimariye sahip olduğundan daha az transistör kullanır ve az enerji harcar.¹
1987'de Archimedes A3000 bilgisayarı ile pazara sürülen ARM2, dönemin Intel 256 işlemcisinden 245.000 daha az transistör içermesine karşın daha hızlı ve verimli olması piyasanın dikkatini çekmişti. Apple, 90'larda ürettiği Newton mobil cihazında ARM610 işlemcisini kullandı. Firma çıkardığı iPod ve iPhone cihazlarında da ARM tabanlı işlemcileri tercih etmeye devam etti. iPhone’un başarısından sonra Samsung’un Android işletim sistemli akıllı telefonlarında ARM’ı tercih etmesi mobil yonga piyasasını standartlaştırdı.² Oyun firması Nintendo, aynı dönemler Game Boy Advance ve Nintendo DS taşınabilir oyun konsollarında ARM’ı tercih etti. Böylece ARM, verimliliğin kritik olduğu mobil sektörünün gözdesi haline geldi. Şu an hemen hemen her telefon, tablet, akıllı saat ve diğer akıllı mobil cihazlarda ARM tabanlı işlemciler kullanılıyor.¹
ARM uzun süredir kendi yongasını üretmiyor ancak mimari lisansını yüksek ücretler karşılığı yonga tasarım/üretim firmalarına satıyor. Qualcomm, Broadcom, STMicroelectronics gibi devler tasarladıkları yongalarda ARM mimarilerini kullanıyor.
Mobil ve ötesi
Uzun süre ARM’ı yalnızca mobil ve ev eşyası gibi az güç gerektiren, basit cihazlarda gördük. Ancak 2020'de Apple’ın M1 isimli kendi ARM tabanlı yongalarını üreteceğini ve MacBook’larda Intel yerine bu yongaları kullanacağını duyurması, ARM işlemci kullanan ChromeBook’ların piyasaya sürülmesi gibi gelişmelerle ARM resmen Intel/AMD’nin tekelinde bulunan PC pazarına giriş yaptı.³
Apple, M1 yongasını kullanan yeni MacBook ve iPhone’ların birbiriyle uyumlu olması ve Intel kullanan eski MacBook’lar için geliştirilen uygulamaların çalıştırılabilmesi için 2020'de Rosetta 2 isimli bir emülatör geliştirdi. Bu emülatör ile x86 uyumlu buyruklar ARM uyumlu hale getirilerek eski uygulamalar hiçbir düzenleme olmadan çalıştırılabiliyor.⁴ Bu emülatör sayesinde firma yalnızca 3 yıl içinde tüm ürünlerinde kendi işlemcilerine geçti. Firma, M1'in başarısından sonra M2, M3 ve M4 isimli çok daha güçlü ve verimli işlemciler tasarladı.²
Qualcomm ile Microsoft işbirliği sonucu doğan Snapdragon X serisi işlemciler, Windows çalıştıran ilk ARM tabanlı bilgisayarları mümkün kıldı. ARM bu zamana kadar MacOS ve Linux tabanlı işletim sistemlerini çalıştırıyordu. Serinin son işlemcisi Snapdragon X Elite, kalite testlerine göre belirli Intel i7 ve AMD Ryzen işlemci modellerinden daha az enerji harcamasının yanında çok daha yüksek performans gösteriyor. X Elite ayrıca Windows çalıştırmasına karşın Apple’ın M3 yongasından daha güçlü ancak M4 yongasının gerisinde. Snapdragon X Elite ve Plus modeller, Microsoft’un resmi Copilot+ yapay zeka destekli bilgisayarlarında kullanılıyor.⁵
ARM’ın parladığı tek yer tüketici elektroniği değil. Fujitsu ve RIKEN ortaklığıyla 2020'de tamamlanan, 2020–2022 arası dünyanın en güçlü ve verimli süperbilgisayarı seçilen Fugaku, yine Fujitsu tarafından tasarlanan ARM tabanlı A64FX yongalarından güç alıyor. Projede kullanılan 158.976 adet A64FX yongalarının her biri 48 çekirdekli ve birbirlerine “Tofu Interconnect” isimli bir çok boyutlu paralel işlem protokolü ile bağlanıyorlar. COVID araştırmaları için yapımına hız verilen Fugaku şu an hala çalışıyor ve TOP500'e göre dünyanın en güçlü 4. bilgisayarı.⁶
Daha önceki yazımda bahsettiğim yapay zeka donanımının vazgeçilmez firması Nvidia, makine eğitiminde sıklıkla kullanılan GPU’ların yanında ARM tabanlı süperbilgisayar yongaları da tasarlamaya başladı. Firmanın 2023'de piyasaya sürdüğü Grace isimli yapay zeka CPU’sunun 144 çekirdeği bulunuyor ve Hopper GPU’su ile beraber Grace Hopper süperyongasını oluşturuyor. Bu süperyonga, AMD’nin EPYC Rome çoklu yongasından 1.5 kat daha güçlü.⁷
ARM yonga yarışını kazanıyor mu?
ARM, x86 tabanlı Intel/AMD yongalarının tekelini mümkün olan her alanda ciddi manada sarstı. Mobil cihazlarda halihazırda ARM’ın kazandığı bariz. Aynı zamanda teknolojinin gelişmesiyle mobil ile PC arasındaki farkın kapanıyor olması, ARM’ın RISC prensibiyle çalışması sayesinde düşük güç gerektiren bu pazarda birincil olarak tercih edilmesi halihazırda ARM’ın tüm tüketici elektronik ürünlerinde birinci tercih haline geliyor olduğunu söylemek yalan olmaz. Zira Intel hisseleri son dönem o kadar geriledi ki ARM yonga üreticisi Qualcomm’un firmayı resmen satın alması gündeme geldi. Öte yandan Intel ile aynı mimariyi kullanan AMD tüm kozunu oyun ve yapay zeka sektöründe kullanmaya çalışıyor. ARM’ın kazanması için geriye kalan tek şey, oyunlar başta olmak üzere tüm yazılımların tamamen ARM uyumlu hale gelmesi.⁸
Ancak piyasadaki tek RISC tabanlı işlemci mimarisi ARM değil. İlk yazımda bahsettiğim açık kaynaklı bir ISA olan RISC-V, özellikle Çin gibi batıyla ticaret savaşı veren ve Türkiye gibi yonga tasarım pazarına çok geç kalmış ülkeler tarafından lisans ücretleri çok yüksek olan ve batı regülasyonlarına tabii olan ARM yerine tercih edilmeye başlandı.⁹ Şu an daha çok gömülü sistemlerde kullanılan RISC-V, yavaş da olsa tüketici elektroniğine ve süperbilgisayar pazarına giriş yapıyor. RISC-V’ın önünde duran tek engel hala temel yazılım uyumluluğunun sağlanamamış olması. Bu da mimarinin kendisinden ziyade yazılım piyasasından kaynaklı. ARM, Intel/AMD’yi yonga yarışında yense dahi gelecekte RISC-V ile yarışması gerekecek.
Yazar: Tan Siret AKINCI
Kaynaklar
1 — Jason Torchinsky. “How an obscure British PC maker invented ARM and changed the world”. arstechnica.com
2 — Charles Martin, Malcolm Owen. “The history — and triumph — of Arm and Apple Silicon”. appleinsider.com
3 — Tom Warren. “Apple is switching Macs to its own processors starting later this year”. theverge.com
4 — Monica Chin. “Rosetta 2 is Apple’s key to making the ARM transition less painful”. theverge.com
5 — Andrew Cunningham. “Qualcomm Snapdragon X Elite looks like the Windows world’s answer to Apple Silicon”. arstechnica.com
6— Sam Byford. “ARM-based Japanese supercomputer is now the fastest in the world”. theverge.com
7 —Paul Alcorn. “Nvidia Unveils 144-core Grace CPU Superchip, Claims Arm Chip 1.5X Faster Than AMD’s EPYC Rome”. tomshardware.com
8 — Richard Lawler, Sean Hollister. “Qualcomm wants to buy Intel”. theverge.com
9 — Stephen Nellis, Max A. Cherney. “RISC-V technology emerges as battleground in US-China tech war”. reuters.com.
