ARM (Advanced RISC Machines)

ARM

         Arsitektur ARM merupakan arsitektur prosesor 32-bit RISC yang dikembangkan oleh ARM Limited. Dikenal sebagai Advanced RISC Machine di mana sebelumnya dikenal sebagai Acorn RISC Machine. Pada awalnya merupakan prosesor desktop yang sekarang didominasi oleh keluarga x86. Namun desain yang sederhana membuat prosesor ARM cocok untuk aplikasi berdaya rendah. Hal ini membuat prosesor ARM mendominasi pasar mobile electronic dan embedded system di mana membutuhkan daya dan harga yang rendah.

           Prosesor ARM digunakan di berbagai bidang seperti elektronik umum, termasuk PDA, mobile phone, media player, music player, game console genggam, kalkulator dan periperal komputer seperti hard disk drive dan router. Lisensi arsitektur ARM dimiliki oleh Alcatel, Atmel, Broadcom, Cirrus Logic, Digital Equipment Corporation, Freescale, Intel melalui DEC, LG, Marvell Technology Group, NEC, NVIDIA, NXP Semiconductors, OKI, Quallcomm, Samsung, Sharp, ST Microelectronics, Symbios Logic, Texas Instruments, VLSI Technology, Yamah dan ZiiLABS.

SEJARAH DAN PERKEMBANGAN ARM

     Setelah sukses dengan komputer BBC Micro, Acorn Computers Ltd mempertimbangkan berpindah dari prosesor MOS Technology 6502 ke pasar yang akan segera didominasi oleh IBM PC yang diluncurkan pada tahun 1981. Acorn Business Computer (ABC) pada saat itu membutuhkan prosesor berikutnya untuk dapat bekerja pada platform BBC Micro. Namun prosesor seperti Motorola 68000 dan National Semiconductor 32016 tidak cocok, sedangkan prosesor 6502 tidak mencukupi untuk kebutuhan antar muka grafis. Akhirnya Acorn mendesain prosesornya sendiri dengan proyek Berkeley RISC oleh engineernya. Kunjungan ke Western Design Center di daerah Phoenix meyakinkan engineer Acorn Steve Furber dan Sophie Wilson bahwa mereka tidak membutuhkan sumber daya dan fasilitas penelitian yang besar.

Wilson mengebangkan instruction set, mensimulasikan prosesor pada BBC Basic yang menjalankan BBC Micro dengan prosesor 6502 kedua. Hal tersebut membuktikan kepada engineer Acorn bahwa mereka berada pada proses yang tepat. Sebelum melangkah lebih jauh, mereka membutuhkan sumber daya yang lebih. Setelah Wilson mendapat persetujuan dari CEO Acorn, Hermann Hauser, tim kecil melanjutkan implementasi ke perangkat keras.

     Proyek Acorn RISC Machine resmi dimulai pada Oktober 1983. VLSI Technology, Inc dipilih sebagai mitra dalam memproduksi chip silikon di mana sebelumnya telah memproduksi ROM dan custom chip sebelumnya. Proses desain dipimpin oleh Wilson dan Furber, dengan tujuan utama latensi rendah (low-latency) pada penanganan input/output (interupsi) seperti pada prosesor MOS Technology 6502. Arsitektur 6502 memberikan pengembang mesin yang cepat dalam pengaksesan memory tanpa harus menggunakan perangkat direct access memory yang mahal. VLSI memproduksi chip ARM pertama kali pada 26 April 1985 yang berhasil bekerja dan dikenal sebagai ARM1. Dan disusul dengan ARM2 yang diproduksi pada tahun berikutnya.

Pengaplikasian prosesor ARM pertama kali adalah prosesor kedua dari BBC Micro, untuk simulasi dalam pengembangan chip pendukung (VIDC, IOC, MEMC) dan untuk mempercepat penggunaan perangkat lunak CAD dalam pengembangan ARM2. Wilson menulis BBC Basic dalam bahasa assembly ARM, di mana kode sangat padat sehingga ARM BBC Basic sangat cocok untuk setiap emulator ARM.

     ARM2 mempunyai lebar bus sebesar 32-bit, 26-bit (64 Mbyte) alamat memory dan 16 buah register 32-bit. Program code harus ada dalam 64 Mbyte pertama dari memory, sebagaimana program counter dibatasi pada 26-bit karena 6-bit atas pada register 32-bit digunakan sebagai status flag. Kemungkinan besar ARM2 merupakan prosesor 32-bit paling sederhana di dunia dengan hanya 30.000 transistor bila dibandingkan dengan Motorola 68000 dengan 70.000 transistor. Kesederhanaan ini diperoleh karena ARM tidak mempunyai microcode yang mencakup seperempat hingga sepertiga transistor pada Motorola 68000. Selain itu ARM pada saat itu tidak memiliki cache memory. Hal ini membuat ARM sebagai prosesor dengan konsumsi daya rendah namun performansi yang lebih baik daripada Intel 80286. Penerusnya yaitu ARM3 mempunyai 4 kByte cache yang meningkatkan performansi.

ARM CORTEX-A73

Cortex-A73 adalah prosesor Premium yang paling efisien dari ARM, dirancang untuk digunakan dalam berbagai perangkat yang memerlukan kinerja tertinggi dalam arsitektur berdaya rendah. ARM Cortex-A7 ini ditujukan untuk gadget premium, sedangkan fokusnya bukan ke performa melainkan ke penghematan penggunaan daya. Berbeda dengan Cortex-A72 yang merupakan bagian keluarga arsitektur Austin, Cortex A73 dikategorikan sebagai keluarga arsitektur Sophia yang justru sama dengan Cortex-A17. Dengan kata lain, Cortex-A73 bisa dibilang merupakan versi 64-bit dari Cortex-A17. Posisi Cortex A73 menjadi sangat menarik karena arsitektur mikroprosesor ini ditujukan untuk gadgetpremium, sedangkan fokusnya bukan ke performa melainkan ke penghematan penggunaan daya. Berbeda dengan Cortex-A72 yang merupakan bagian keluarga arsitektur Austin, Cortex A73 dikategorikan sebagai keluarga arsitektur Sophia yang justru sama dengan Cortex-A17. Dengan kata lain, Cortex-A73 bisa dibilang merupakan versi 64-bit dari Cortex-A17.

Di Cortex-A73, ARM kembali menggunakan desain 2-wide bukan 3-wide seperti di Cortex A72. Artinya, Cortex-A73 memiliki decoder yang lebih kecil ketimbang Cortex-A72. Pengurangan besaran decoder pada arsitektur mikroprosesor memang akan berimbas pada pengurangan performa, namun akan menghadirkan efisiensi daya yang lebih baik, serta tidak menimbulkan panas berlebih.

ARM tampaknya mengenali apa yang sedang menjadi tren di pasar saat ini. Produsen smartphone saat ini sedang berbondong-bondong untuk merilis produk dengan ukuran bodi yang tipis, terutama untuk produk premiumnya. Bodi tipis memiliki "thermal envelope", atau tingkat toleransi panas yang rendah, sehingga diperlukan arsitektur yang tidak menghasilkan panas berlebih.



Itulah mengapa saat dikenalkan, ARM mengusung tema "sustained performance" untuk Cortex-A73. Penggunaan performa yang berlebih memang telah menjadi masalah bagi ARM di dua generasi arsitektur sebelumnya. AnandTech bahkan mengatakan bila dua arsitektur mikroprosesor sebelumnya bisa mengkonsumsi daya hingga lebih dari 10W. Hal tersebut tentu merupakan masalah besar mengingat gadget memiliki keterbatasan penggunaan daya.

Seperti yang telah dikemukakan sebelumnya, Cortex A73 memang sangat mirip dengan Cortex A17. Bedanya, Cortex A73 memiliki pipeline yang lebih pendek serta dispatch rate maksimal yang lebih besar, yaitu hingga 6 µops. Cortex A73 juga memiliki dua ALU (Arithmetic Logic Unit). Satu ALU bertugas untuk fokus ke pemrosesan perkalian, sedangkan satunya fokus ke pembagian.



ARM ingin arsitekturnya kali ini agar digunakan di perangkat kelas konsumen. Untuk itulah mereka menghilangkan beberapa fitur seperti AMBA 5 Coherent Hub Interface (CHI) Standard dan menggantinya dengan AMBA 4 ACE (Accelerated Coherency Extensions) Standard. Pergantian komponen tersebut akan mengurangi kompleksitas interface pada arsitektur Cortex-A73.

Dari keseluruhan perubahan yang dihadirkan kali ini, ARM mengklaim bahwa performa Cortex-A73 akan lebih baik dari Cortex-A72, meski besar decodertelah dikurangi. ARM memperlihatkan bila arsitektur terbarunya ini bisa menghadirkan performa 10 persen lebih baik dalam benchmark website loading. Sementara peningkatan performa terbesar didapat di memori yang diklaim meningkat 15 persen.



Dari penjabaran tersebut, penurunan besaran decoder pada arsitektur mikroprosesor tampaknya tidak terlalu berpengaruh pada keseluruhan performa secara signifikan, tentunya jika dilihat pada proses dan frekuensi yang sama. Justru penurunan tersebut akan lebih menghadirkan efisiensi performa terhadap daya yang digunakan.

ARM mengklaim bahwa secara keseluruhan, Cortex-A73 akan mampu tampil dengan penggunaan daya 20 persen lebih rendah dari generasi sebelumnya pada proses dan frekuensi yang sama. Jika dijabarkan, penurunan penggunaan daya pada proses integer workload di Cortex-A73 berkurang hingga 25 persen. Sedangkan untuk proses floating point dan L2 cache memory, ARM mampu memangkas penggunaan daya hingga 30 persen.

KELEBIHAN DAN KEKURANGAN ARM CORTEX-A73

KELEBIHAN

 - Irit daya jadi senjata Karakteristik dari teknologi ARM adalah kemampuan konsumsi daya yang rendah sehingga membuatnya sangat cocok digunakan di perangkat portabel.
- Peningkatan efisiensi daya hingga 30%, lebih baik dari sebelumnya yaitu Cortex-A72.
- Cortex A73 dibuat melalui proses 10nm, menghasilkan core yang masing-masingnya berukuran 0,65 milimeter persegi, lebih kecil jika dibandingkan dengan Cortex A72 dengan proses 16nm


KEKURANGAN 

-Tidak mempunyai microcode yang mencakup seperempat hingga sepertiga transistor
- Kinerja 22 persen lebih rendah dibanding penerusnya yang akan dirilis yaitu ARM Cortex-A75. Cortex-A75 ini juga menawarkan performa FP dan NEON 33 persen lebih baik, serta memory througput yang 34 persen lebih tinggi.
 -Cortex-A73 lebih boros daya dibanding penerusnya yaitu Cortex-A75. 


Sumber Referensi :

- https://id.wikipedia.org/wiki/Arsitektur_ARM
- https://www.gitbook.com/book/gabyriella97/makalah-perkembangan-arsitektur-arm/details
-http://teknologi.metrotvnews.com/news-teknologi/GbmAMXyb-arm-cortex-a73-arsitektur-mikroprosesor-baru-agar-gadget-lebih-irit-baterai