Definition Was ist eine ARM-CPU?

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Die auf der RISC-Architektur (Reduced Instruction Set Computer) basierende ARM-CPU ist eine Prozessor-Lösung für den Einsatz in mobilen Geräten. Die Vorteile sind mehr Rechengeschwindigkeit, eine bessere Effizienz und ein geringer Stromverbrauch.

ARM-Prozessoren gibt es bereits seit den Anfängen der englischen Computerindustrie im Cambridge der 1970er Jahre. Seit 1990 werden sie von dem Halbleiterunternehmen Advanced RISC Machines (ARM) entwickelt. Dabei handelt es sich um eine Firma, die zur Acorn-Unternehmenslandschaft gehört, aber inzwischen ausgelagert wurde. Das britische Computerunternehmen Acorn selbst hatte die ARM-Architektur schon 1983 entwickelt. Für die Weiterentwicklung und die Herstellung von 32-Bit und 64-Bit RISC Multi Core CPU ist jetzt aber ausschließlich ARM verantwortlich.

Konkurrenzkampf zwischen der ARM- und der x86-Architektur

Die ARM-CPU zählt dabei ebenso wie x86-Prozessoren zu den vorherrschenden Prozessorarchitekturen. Weitere bekannte Architekturen sind zum Beispiel MIPS (Microprocessor without Interlocked Pipeline Stages), RISC-V sowie PowerPC. Diese spielen aber nur eine eher untergeordnete Rolle, während sich ARM und x86 bereits seit Jahren einen mit harten Bandagen geführten Konkurrenzkampf liefern.

Sowohl ARM als auch x86 weisen dabei einzigartige Vorteile und jeweils spezifische Features auf. Traditionell lassen sich ARM-basierte Chips vor allem in mobilen Geräten oder auch in IoT-Geräten finden. Die x86-Prozessoren werden dagegen erfolgreich in PCs und Servern genutzt. Dank der Weiterentwicklung der ARM-CPU wird diese mittlerweile aber auch immer häufiger in bisher x86-dominierten Geräten eingesetzt. So tauschte zum Beispiel Apple bereits 2020 die x-86-Chips in ihren PCs gegen M1-Chips von ARM aus.

Unterscheidungsmerkmale der ARM-CPU zu x86

Prozessoren haben ganz unabhängig von Hersteller, Aufbau und Verwendungszweck immer eine klassische Hauptaufgabe: Sie führen Berechnungen durch. Allerdings variieren die Prozessoren dabei im Hinblick auf Organisation, Struktur und Funktionsweise. ARM- und x86-Architekturen weisen diesbezüglich einige prägnante Unterschiede und Besonderheiten auf.

• Befehlssatz: Die ARM-CPU basiert auf dem RISC-Ansatz. Dieser Ansatz steht für eine Befehlsliste, die auf das absolute Minimum reduziert ist. Dagegen unterstützen x86-Chips das so bezeichnete CISC-Modell und damit gleichzeitig eine umfangreiche Befehlsliste. Daher unterstützten ARM-Chips weitaus weniger Befehle als die x86-Prozessoren.

• Leistung: Nicht zuletzt aufgrund der geringeren Anzahl an unterstützten Befehlen ist eine ARM-CPU prädestiniert für einfachere Aufgaben beziehungsweise Berechnungen. Demgegenüber sind x86-Prozessoren effizienter, wenn es um das Durchführen von Gleitkommaoperationen geht.

• Multicore: Sowohl eine ARM-CPU als auch x86-Architekturen unterstützen Multicore. Dies wird erreicht, indem mehrere Kerne mit unterschiedlicher Leistungsfähigkeit in lediglich einem Siliziumchip integriert werden. Diese Lösung ist essenziell für Anwendungen in mobilen Designs, was wiederum die Kernkompetenz von ARM-Architekturen darstellt.

• Größe und Energieverbrauch: In der Regel sind ARM-Prozessoren kleiner als x86-Chips. Zudem arbeitet eine ARM-CPU mitunter deutlich stromsparender. Dank der Vorteile im Hinblick auf Miniaturisierung, Stromverbrauch und Effizienz stellen ARM-Prozessoren dann auch die optimale Lösung für mobile Geräte dar. Der Fokus von x86-Architekturen richtet sich dagegen auf den klassischen PC.

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