ARM Nedir?

ARM bir işlemci mimarisidir. 1983 yılında Acorn Computers Ltd. tarafından ARM1 (Acorn RISC Machine 1) adıyla geliştirilmeye başlanmıştır. 1985 yılında ise piyasaya sürülmüştür. Ertesi yıl aynı firma tarafından 32 bitlik ARM2 modeli çıkmıştır. 1990 yılında firma adını Advanced RISC Machine Ltd. olarak değiştirmiş ve 1998 yılına kadar bu isimle devam etmiştir. Son olarak 1998 yılında günümüzdeki ismi olan ARM Ltd ismini almıştır.

RM mimarisinin temel özellikleri şunlardır:

1. RISC (Reduced Instruction Set Computing): ARM işlemcileri, RISC mimarisine dayanır. Bu mimari, daha az sayıda ve daha basit komutlar kullanarak daha verimli ve hızlı işlem yapmayı amaçlar. Bu da ARM’yi düşük enerji tüketimi ve daha yüksek performans için ideal hale getirir.
2. Düşük Güç Tüketimi: ARM işlemciler, enerji verimliliğiyle öne çıkar. Bu özellik, özellikle pil ömrünün önemli olduğu mobil cihazlarda ARM işlemcileri ideal hale getirir.
3. Yaygın Kullanım Alanı: Akıllı telefonlar, tabletler, gömülü sistemler, IoT cihazları, ve otomotiv elektroniği gibi birçok cihazda ARM tabanlı işlemciler kullanılır. ARM işlemciler, Linux, Android ve Windows gibi işletim sistemlerini destekler.
4. Lisanslama Modeli: ARM, kendi işlemcilerini üretmek yerine, tasarımlarını lisanslayarak Qualcomm, Apple, Samsung ve diğer birçok firma tarafından üretilmesini sağlar.

ARM tabanlı işlemciler, kompakt ve verimli yapıları sayesinde enerji tasarrufunun önemli olduğu birçok uygulamada tercih edilmektedir.

ARM firması 32 bitlik işlemci çekirdekleri üretip, bu ürettiği çekirdeklerin mimarilerini Philips(NXP), Samsung, ATMEL, Intel gibi firmalara lisanslı olarak satmaktadır. Yani bir anlamda ARM şirketi mühendislik satarak para kazanmaktadır. ARM işlemciler 32 bitlik yapısı sayesinde 8 bitlik işlemcilere göre çok daha hızlıdır. Ayrıca düşük güç tüketimi ve yüksek performansı sayesinde günümüzde yaklaşık %75’lik oranla gömülü sistemler üzerinde en çok kullanılan işlemcilerdir.

ARM Mimarisi

ARM mimarisini gruplandıracak olursak;

Klasik ARM işlemci grubunda ARM7,ARM9 ve ARM11 yer alır. Bu mimari yapıları daha çok motor kontrolü gibi donanıma yakın işlemlerde kullanılır.

İkinci grup olarak embedded işlemci grubuna bakarsak bunlar da Cortex M ve R serileri olacaktır. Bunlar matematiksel formüllere dayalı olarak kesin sonuca yönelik çalışması gereken, düşük güç tüketimi isteyen uygulamalarda kullanılır.

Son olarak da uygulama işlemcileri Cortex-A5,  Cortex-A8,  Cortex-A9,  Cortex-A15 olarak sınıflandırılabilir. Bunlar da akıllı telefonlar, tablet bilgisayarlar gibi yüksek performans gerektiren, son kullanıcı uygulamalarına yönelik platformlarda kullanılır.

ARM Programlama

ARM programlama öğrenmenin en kolay yolu şüphesiz ki bir board almak ve internetteki gerek ingilizce gerekse yeni yeni oluşmaya başlayan türkçe dökümanlardan faydalanarak bu board üzerinde denemeler yaparak geliştirmektir. Yalnız ARM programlamaya geçmeden önce ARM nedir, ne işe yarar, çalışma mantığı nedir, avantajları/dezavantajları nelerdir, sorularını kendimize sorarak gerekli araştırmaları yapmak ve ARM mimarisi hakkında yeterli bilgiye sahip olduktan sonra programlama aşamasına geçmek gerekir.

Tüm bu sorulardan sonra bir de board edinmişsek, artık yavaş yavaş programlama safhasına geçiş yapabiliriz. ARM Development Studio, Keil MDK-ARM gibi yazılım araçlarını kullanarak ARM programlamaya başlayabiliriz. Programlama aşamasında bilhassa PIC‘e alışmış kullanıcılar 8 bitten 32 bite geçişte başta zorlanabilir. Alışkanlıkları yıkmak zordur en nihayetinde. Ancak geçiş sürecini atlattıktan sonra ARM ile daha güzel işler başarabilirsiniz.

Board Nedir? Ne İşe Yarar?

Board dediğimiz şeye örnek olması açısından ST firmasının çıkarmış olduğu ve üzerinde Cortex-M4 tabanlı STM32F407VGT6 mikrodenetleyici bulunan STM32F4-Discovery board’unu fotoğraflar yardımıyla kaba taslak inceleyelim.

Bu resimde kartımızın üstten görüntüsü var. STM32F4-Discovery‘de bir adet micro-usb ve bir adet de mini-usb girişi bulunuyor. Bu girişler sayesinde kartımızı bilgisayarla haberleştirebiliyoruz.  Ayrıca üzerinde bulunan 4 farklı renkteki LED’i de deneme amaçlı uygulamalarımızda kullanabiliyoruz. Kartımızın üzerinde bir de 3 eksenli ivme ölçer bulunuyor. Zaten kartı ilk aldığınız zamanda içinde bulunan bir yazılım sayesinde bu ivme ölçer kullanılarak kartımızı mouse gibi kullanabilmemizi sağlamışlar. Tabiki normal bir mouse hassasiyetinde değil ama bu da kartı alan kişinin ilgisini uyandırmak ve onu eğlendirerek karta ilk etapta daha çok ısınmasını sağlamak için yapılmış bir güzellik. İlk deneme programınızı yazdığınızda bu uygulama silinecektir.

ARM Mimarisinin Geleceği

ARM işlemcilerinin geleceğini tahmin etmek için günümüzde ARM tabanlı işlemci kullanılan ürünlere bakmamız yeterli olacaktır. iPhone 3GS, 4, 4S ve iPhone 5, Apple iPad, iPod Touch, Apple TV, Motorola Droid, Droid X, Samsung Galaxy S, S2, S3, Samsung Galaxy Tab, Sony Ericcsson Xperia, Nokia N900, Motorola Xoom …vs.  Bunlar öne çıkan örnekler. Bu örneklere bakarak ve mobil ürünlerin artış eğrisini göz önünde bulundurarak uzun yıllar daha ARM’nin önemli bir konumda olacağı aşikar.

ARM Mimari Çeşitleri 32-bit ve 64-bit

ARM işlemciler yalnızca 32-bit değil, aynı zamanda 64-bit modelleri de vardır. ARM işlemci mimarisi, ARMv7 mimarisiyle 32-bit, ARMv8 mimarisiyle ise 64-bit desteği sunmuştur. Bu iki sürüm arasındaki farklar şunlardır:

1. 32-bit ARM (ARMv7 ve öncesi):
   • ARMv7 mimarisi, 32-bit işlemciler için geliştirilmiştir.
   • Bu mimariyi kullanan işlemciler, hafıza adresleme konusunda 4 GB RAM ile sınırlıdır.
   • 32-bit ARM işlemciler, eski nesil mobil cihazlarda ve çoğu gömülü sistemde yaygın olarak bulunur.
2. 64-bit ARM (ARMv8 ve sonrası):
   • ARMv8, ARM’ın ilk 64-bit mimarisidir ve büyük bellek desteği gibi 64-bit avantajlarını sunar.
   • 64-bit ARM işlemciler, daha fazla bellek adresleyebilme kabiliyetine sahiptir ve bu, özellikle yüksek performans gerektiren cihazlarda önemlidir.
   • Apple, Samsung, Qualcomm gibi büyük üreticilerin 64-bit destekli çiplerinde ARMv8 veya daha yeni sürümler kullanılır. Örneğin, modern akıllı telefonlarda ve sunucularda 64-bit ARM işlemciler sıkça kullanılır.

Bu yüzden ARM işlemciler arasında hem 32-bit hem de 64-bit seçenekleri mevcuttur.