Como se sabe, desde su aparición en los 80, los PC llevan una CPU de arquitectura Intel. Y hay muchos sistemas basados en PC. Pero lo que no es tan conocido por el público en general es qué llevan la mayoría de los sistemas embebidos que nos rodean como teléfonos móviles, tablets, automóviles o electrodomésticos.

Un alto porcentaje de los sistemas usa la arquitectura creada por una compañía atipica: ARM. Nacida en los años 80 del acuerdo entre unos socios que iban camino de la bancarrora (Apple, por increíble que parezca; y Acorn Computer, una firma desconocida hoy), la firma a menudo disponía de intereses contrapuestos a los de sus clientes (VLSI Logic), y tenía un origen poco empresarial (promocionada por la BBC).

La historia de ARM: del anonimato al liderazgo

ARM no era en sus inicios la compañía que uno esperaría que se convirtiera en el líder mundial en microcontroladores en el siglo XXI. La historia detallada se relata en el libro: Mobile Unleashed; the origin and evolution of ARM processors inour devices, de Daniel Nenni y Don Dingee.

En los últimos años de la década de los 80 la batalla se libraba aún entre dos gigantes: Intel, que gracias a IBM había conquistado el mundo del PC, y Motorola, que tras perder esa batalla se mantenía activa y relativamente dominante de los sistemas profesionales (wokstations), donde UNIX era el sistema operativo de mas éxito. 68000, Motorola Semiconductor, después renombrada Freescale, y 80286 Intel, se repartían prácticamente el mundo de las CPU de 16/32 bits.

Pero los auténticos personal computers de la época aún se mantenían en 8 bits. Los olvidados Commodore, Atari y Apple II (después también Apple III) se basaban en un microprocesador (6502) derivado de la arquitectura 6800 Motorola, y producido por desertores de la compañía, fundadores de Mos Technology. El 6502 integraba en la CPU y perifericos unos 25.000 transistores, una cifra muy razonable frente a los 68.000 que habían dado el nombre al MC68000.
Y en este punto aparecieron las arquitecturas RISC (Reduced Instruction Set Computer), que evitaban el conjunto de instrucciones complejas (llamada CISC) añadidas con diferentes propósitos, algunas usadas muy raramente, que complicaban el diseño del chip, ralentizaban el sistema y aumentaban el consumo. Un equipo de Acorn y VLSI technology crearon un micro, el ARM1, basado en el 6502 y reglas RISC en 1985. También con la entonces temprana posibilidad de favorecer graficos, iconos, sonido, entonces solo en la workstations de XEROX o ICL.

Para complicar más las cosas, Acorn Computer fue comprado por Olivetti, con la expresa idea de no vender otra cosa que productos compatibles para PC. Sin embargo, Olivetti tenía como socio en EE.UU. a AT&T propietario del sistema operativo UNIX. Tras un tiempo, Olivetti comenzó a ver el potencial RISC más UNIX en el segmento antes citado, que entonces se consideraba profesional: los sistemas de CAD o estaciones de trabajo.

Dos productos emergentes requerían, desde el principio de los 90, un bajo consumo, capacidades gráficas, sistemas operativos eficientes, reconocimiento táctil y de escritura: los telefonos y las llamadas PDA (Personal Digital Assistant).

Un ascenso meteórico hacia el éxito como líder en tecnología

Motorola, por una parte, y Apple por otra, llevaron a ARM al éxito: Motorola vivió el cambio de los teléfonos analógicos a los digitales y en perjuicio de sus propios chips se fue a buscar RISC de bajo consumo y DSP fuera (Texas Instruments). El mismo camino que seguirían Nokia y Ericsson, entonces líderes de los terminales móviles.

Por esa época, se pensaba que los usuarios requerirían PDA que, aparte de éxitos relativos (como Palm), resultaron ser poco útiles. A pesar de los esfuerzos en integrar sistemas reducidos compatibles, como Windows CE, la PDA nunca fue producto de gran consumo. Apple lanzó en 1993 un asistente de elevado precio para el que se seleccionó el ARM RISC 610: Newton. Un fracaso comercial que, sin embargo, fue la base de referencia de las futuras generaciones de dipositivos, mezcla de teléfono y PDA; es decir el smatphone.

La distracción de los principales fabricantes de chips en los microcontroladores para workstations (HP con PA Architecture, IBM ) y el desarrollo de versiones de UNIX libre (LINUX), han hecho que la arquitectura ARM sea también la favorita para sistemas embebidos y destinados a la educación (por ejemplo, Raspberry PI, ya de uso generalizado).
Con núcleos de 8 a 64 bits, ARM ha vendido más de 800 licencias, se calcula que unos 60.000 millones de microcontroladores han sido fabricados con tecnologia ARM hasta ahora. El 95% de los teléfonos méviles actuales llevan un procesador ARM o derivado de ARM (como A-n, de Apple). Los controladores a menudo integran una CPU (ARM o Cortex, una de las marcas registradas de ARM), y unos periféricos, constituyendo un sistema en un chip SoIC (System on Integrated Circuit).

Y aún no hemos mencionado a Japón, cuyo entramado industrial fue uno de los actores principales en el desarrollo de la electrónica a finales del pasado siglo. Y en particular, de la proliferación de microcontroladores, donde el poderoso MITI promocionó un multimillonario proyecto llamado TRON, para diseñar productos óptimos: tras el innegable éxito en campos como la electrónica del automóvil, donde Japón continúa siendo una potencia mundial, su industria ha seguido el mismo camino. Y en 2016, el empresario Masayoshi Son, CEO y principal accionista de Softbank, adquirió ARM Holdings por una astronómica cifra en una operación discutida por el mundo financiero.

ARM está en el núcleo de varios SoIC usados en comunicaciones y acceso, aunque no con tanta penetración como en la telefonía móvil.

Fuentes:

[1] Daniel Nenni and Don Dingee “Mobile Unleashed; the origin and evolution of ARM processors un our devices”, 2017 Semiwiki LLC, Danville CA
[2] Yukiko Fujisawa “Introduction to H8 Microcontroller”, p. 14, 2003 Ohmsha Ltd, Tokyo Japan
[3] EETimes: www.eetimes.com/document.asp?doc_id=1330152