تعرف على ARM الشركة التي تصمم نوى معالج هاتفك الذكي وربما لم تسمع عنها

مساء يوم أمس كشفت شركة Nvidia العملاقة في مجال بطاقات الرسوميات ومعالجات الخوادم عن أكبر صفقة في تاريخ صناعة الشرائح الإلكترونية: الاستحواذ على شركة بريطانية تعرف باسم ARM مقابل 40 مليار دولار أمريكي. ومع أن هذه الصفقة العملاقة توحي بأن شركة ARM مهمة للغاية، فهذه الشركة لا تصنع أية منتجات ونسبة كبيرة من الأشخاص وحتى المهتمين بالتقنية لم تسمع بها سابقاً.

في هذا الموضوع سنتناول شركة ARM بنظرة أقرب نوعاً ما، حيث سنشرح ما هي الشركة، كيف تعمل وما منتجاتها، ولماذا من الممكن أن يتم شرائها لقاء مبلغ هائل مثل 40 مليار دولار أمريكي.

ماذا تفعل شركة ARM حقاً؟

لفهم مبدأ عمل شركة ARM، من الممكن مقارنتها بالشركة الأشهر في مجال أنصاف النواقل: Intel. حيث تقوم شركة Intel بتصميم معالجاتها وتصنيعها في مصانعها الخاصة ومن ثم تقوم ببيعها سواء للمستخدمين الأفراد أو للشركات المصنعة للحواسيب. بالمقابل لا تقوم شركة ARM بأية عمليات تصنيع أو بيع في الواقع، بل أنها تكتفي بتصميم نوى المعالجات حصراً، فيما أن التصنيع والتوزيع يتم عبر شركات أخرى في الواقع.

من حيث المبدأ لا تبيع شركة ARM أية منتجات فيزيائية، بل أنها تقوم بترخيص ملكيتها الفكرية للشركات الأخرى لتقوم باستخدامها، حيث تقوم الشركة بمنح التراخيص لمنتجين أساسيين:

مجموعة تعليمات ARM

عند تصميم أي معالج كان، عادة ما يكون هناك مجموعة من التعليمات المعدة مسبقاً والتي يفهمها المعالج ويجب على النظام توجيه أية أوامر بالاعتماد عليها حصراً. وتتنوع مجموعات التعليمات المتاحة حسب مستوى تعقيدها، حيث أن هناك مجموعات التعليمات المعقدة للغاية (يرمز للحواسيب التي تستخدمها باسم CISC) مثل مجموعة تعليمات x86 الخاصة بشركة Intel والتي تستخدم في معظم معالجات الحواسيب اليوم، وبالمقابل هناك مجموعات تعليمات مخفضة تتضمن تعليمات أصغر وأبسط (RISC) وأشهرها اليوم هي مجموعة تعليمات ARM.

تلعب مجموعة التعليمات دوراً هاماً جداً ومحورياً في عمل المعالج، حيث أن البرامج المصممة لتعمل على مجموعة تعليمات ما مثل x86 لا يمكنها العمل على مجموعة تعليمات ARM مثلاً، والعكس صحيح. وبينما مجموعة تعليمات x86 مخصصة لشركة Intel ومرخصة بشكل محدود لشركة AMD ولا يمكن لأي شركة أخرى استخدامها، فمجموعة تعليمات ARM متاحة لأية شركة تريد ترخيصها وبناء المعالجات على أساسها في الواقع.

تصاميم نوى المعالجات وغيرها

بالإضافة إلى مجموعة التعليمات، تقوم شركة ARM بتصميم نوى معالجات أيضاً وبيع هذه التصاميم للشركات الأخرى، ولعل أهم تصاميمها هي نوى Cortex المختلفة المستخدمة على نطاق واسع في الهواتف الذكية. وهنا من المهم التذكير بأن ARM لا تبيع نوى المعالجات أبداً، بل أنها تصمم هذه النوى وتبيع التصاميم للشركات المختلفة التي تقوم باستخدام التصاميم كما تريد.

كيف تستخدم الشركات منتجات ARM عادة؟

تتضمن قائمة الشركات التي ترخص تقنيات ARM أسماء كبرى مثل Apple وSamsung وQualcomm وNvidia وAMD وقائمة طويلة جداً من الشركات الأخرى المختلفة والمتنوعة، وعادة ما تعتمد الشركات على تقنيات ARM بثلاثة أشكال أساسية:

• اعتماد مجموعة تعليمات ARM لتطوير نوى معالجات خاصة بالشركة كما تفعل كل من Apple وQualcomm مؤخراً، حيث أن نوى Lightening وThunder الخاصة بـ Apple ونوى Kryo الخاصة بـ Qualcomm مبنية على مجموعة تعليمات ARM.
• صنع واستخدام النوى التي تصممها ARM كما هي، كما هو الحال في معظم معالجات MediaTek وبعض معالجات Samsung وQualcomm.
• تصميم نوى مبنية على مجموعة تعليمات ARM واستخدامها في المعالجات مع نوى صنعت وفق تصاميم ARM كما هي، وعادة ما تقوم Samsung بذلك في نسبة كبيرة من معالجاتها، إذ تستخدم نوى Mongoose الخاصة بها مع نوى Cortex التي تصممها ARM.

على الرغم من أن جميع شركات الهواتف الكبرى اليوم تستخدم معالجات مبنية وفق مجموعة تعليمات ARM لا يعني أنها متشابهة بالضرورة، بل أن الشركات التي تصمم النوى تتنافس فيما بينها على صنع نوى أفضل لاستخداماتها الخاصة، ومن المعتاد أن تكون بعض المعالجات أفضل بكثير من سواها. وفي العام الجاري يبدو ذلك واضحاً مع استمرار التفوق الكبير لمعالجات Apple، وبالمقابل كن معالجات Exynos من Samsung تعاني بشدة ولا تستطيع مجاراة أداء معالجات Qualcomm.

في الأمثلة أعلاه ذكرنا الهواتف الذكية كونها الاستخدام الأقرب للكثير من المستخدمين في الواقع، لكن مجموعة تعليمات ARM أوسع انتشاراً من ذلك بكثير، ويمكن العثور عليها مستخدمة في معالجات كل شيء يخطر بالبال بداية من معالجات الكاميرات الأمنية والأجهزة المنزلية الذكية، ووصولاً إلى معالجات الخوادم في مراكز البيانات، وفي الفترة الأخيرة بدأت موجة جديدة من استخدام مجموعة تعليمات ARM في الحواسيب حتى، إذ تخطط شركة Apple لجعل كل حواسيبها تستخدمها خلال عامين، والعديد من الشركات الأخرى تختبر استخدام معالجات ARM مستقبلاً مع تزايد دعم نظام ويندوز 10 لها.

لماذا تعتمد الشركات على مجموعة تعليمات ARM وتصاميمها الأخرى؟

بينما لا تزال مجموعة تعليمات x86 هي المسيطرة شبه الكاملة على الحواسيب، فقد باتت مجموعة تعليمات ARM تسيطر على جميع المجالات الأخرى تقريباً اليوم، وبات من الصعب أن تجد معالجاً لا يعتمدها في الأجهزة الحديثة في الواقع. والسبب هنا بسيط للغاية: المعالجات المصممة لتشغل مجموعة تعليمات ARM تستهلك طاقة أقل بكثير من تلك التي تستخدم x86، وتنتج كمية حرارة أقل بمراحل أيضاً.

باختصار المعالجات التي تعتمد على ARM أفضل بكثير للأجهزة المحمولة التي تعتمد على بطاريات لتشغيلها، وحتى في مراكز البيانات حيث هناك تكاليف طاقة وتكاليف تبريد يجب أن تؤخذ بعين الاعتبار، وعبر السنوات ظهر تفوق ARM الواضح هنا مما تسبب بفشل محاولة Intel دخول مجال معالجات الهواتف الذكية (كان دخولاً قصيراً للغاية في بعض موديلات هواتف Zenfone القديمة من ASUS) وحتى السيطرة المتزايدة في مجال الخوادم.

حالياً لا تزال معالجات x86 تمتلك بعض نقاط التفوق المهمة في مجال الأداء الأقصى وحتة التوافقية العالية مع ألعاب وبرامج عمرها عقود الآن، لكن مد AMD مستمر بالنمو مؤخراً ويتنبأ الكثيرون بأنها ستسيطر عاجلاً أم آجلاً على سوق الحواسيب حتى وبالأخص بعد خطوة Apple الأخيرة وما سيتبعها من محاولات من شركات أخرى أيضاً.