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ARMアーキテクチャ とは、ARM Ltdにより開発されている、組み込み機器や低電力アプリケーション向けに広く用いられる32ビットRISC CPUのアーキテクチャのことである。

◆ 概要

ARMアーキテクチャは消費電力を抑える特徴を持ち、低消費電力を目標に設計されるモバイル機器において、これに基づくCPUは支配的となっている。命令セットは8ビットCISCである6502を発展させたものであり、典型的なRISCというよりはむしろCISC的で可変長の命令でコード密度を向上させ、多彩なアドレッシングモードを持つことにより命令数を削減するなど、CISC的な特徴を低消費電力化に利用している。ただしマイクロプログラムは持たず過度の複雑さを避けるなど、RISCの利点も存分に活かしている。手作業による最適化がしやすい特徴的なアーキテクチャを持つ。

現在では、ARMファミリーは組み込み型での32bit RISC CPUのおよそ75%を占めhttp://www.arm.com/miscPDFs/3823.pdf、全世界で最も使用されている32bit CPUアーキテクチャのひとつである。ARMアーキテクチャに基づくCPUは、PDA・携帯電話・メディアプレーヤー・携帯型ゲーム・電卓などの携帯機器から、ハードディスク・ルータなどのPC周辺機器まで、あらゆる電子機器に使用され、2008年1月の時点ですでに100億個以上が出荷されているhttp://www.jp.arm.com/pressroom/08/080125.html。ARMアーキテクチャを使用したプロセッサの例としては、マーベル・テクノロジー・グループ のXScaleや、テキサス・インスツルメンツのOMAP シリーズがある。

◆ 歴史

ARMの設計は、1983年にエイコーン・コンピュータによって開始された。その開発はモステクノロジー 6502の延長とも言えるものであり、当時6502に基づいた一連のコンピューターを製造していたエイコーンにとっては、同じ要領でプログラムできるチップは大きな強みになるはずであった。

開発チームは1985年までにARM1と呼ばれる開発サンプルを完成させ、最初の製品となるARM2は次の年に完成した。ARM2は32ビットのデータバス、26ビットのアドレス空間と16個の32ビットレジスタを備えていた。レジスタの1つは、上位6ビットが状態フラグを保持するプログラムカウンタである。ARM2のトランジスタ数は30000個しかなく、おそらく世界で最もシンプルな実用32ビットマイクロプロセッサであった。これは、マイクロコードを持たないこと(モトローラ 68000の場合は1/4から1/3がマイクロコードであった)と、現在のほとんどのCPUと違ってキャッシュを含まないことによるものである。このシンプルさ故に消費電力は極めて低いが、それにもかかわらず80286よりも性能は高かった。後継となるARM3は、4KBのキャッシュを含みさらに性能を高めた。

1980年代後半、アップルコンピュータはエイコーンと共同で新しいARMコアの開発に取り組んだ。この作業は非常に重要視されていたため、エイコーンは1990年に開発チームをスピンオフしてAdvanced RISC Machinesという新会社を設立した。このため、ARMは本来のAcorn RISC MachineではなくAdvanced RISC Machineの略であるという説明をよく見かけることになる。Advanced RISC Machinesは、1998年にロンドン証券取引所とNASDAQに上場した際、ARM Limitedとなった。

この作業の結果、ARM6が開発された。1991年に最初のモデルがリリースされ、アップルはARM6ベースのARM610をアップル・ニュートンに使用した。

これらの変化を経てもコアは大体同じサイズに収まっている。ARM2は30000個のトランジスタを使用していたが、ARM6は35000個にしか増えていない。そこにあるアイデアは、エンドユーザーがARMコアと多くのオプションのパーツを組み合わせて完全なCPUとし、それによって古い設備でも製造でき、かつ安価に高性能を得られる、というものである。

最も成功した実装は、何億台もの携帯電話やゲームボーイアドバンスに搭載されたであろう。ARMのビジネスは通常IP(知的財産)コアの売上によるものであり、そのライセンスを得てこのコアに基づいたマイクロコントローラが製造されている。

DECは設計のライセンスを得てStrongARMを製造した。233MHzでStrongARMはほんの1Wの電力しか消費しない(最近のバージョンはさらに少ない)。この業績は後に訴訟の解決の一環としてインテルに移管され、インテルはこの機会を利用して古くなりつつあったi960をStrongARMで補強することにし、それ以降XScaleという名で知られる高性能の実装を開発した。

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