ARMv6 / ARM11 (2002年)（エーアールエムブイシックス）

ARMv6 / ARM11 (2002年)

概要

ARMv6は2002年4月ARM Ltd 発表のARM11 シリーズ (ARM1136JF-S 2002年・ARM1156T2-S/ARM1176JZF-S/ARM11 MPCore マルチコア) で8段パイプライン (ARM9 5段から拡張) ・Thumb-2 命令セット (16bit+32bit 混在実行・ARM フル機能 Thumb 表現可能) ・SIMD VFP (Vector Floating Point) ・物理アドレッシング拡張 (36bit・64GB) ・SMP (Symmetric Multi-Processing 最大4コア) 採用しiPhone 初代 (2007年6月・ARM1176JZF-S 412MHz Apple カスタム) ・iPhone 3G (2008年・ARM1176JZF-S 412MHz) ・Raspberry Pi 1B (2012年・ARM1176JZF-S 700MHz) で歴史的採用された世代。0.13μm/90nm/65nm/45nm プロセスで継続改良され2007年ARMv7 (Cortex-A8) へ世代交代した。

主な特徴・仕組み

• 発表: 2002年4月ARM Ltd・コードネーム「ARM11」
• アーキテクチャ: ARMv6 (基本) ・v6T2 (Thumb-2) ・v6Z (TrustZone)
• 派生: ARM1136JF-S (2002) ・ARM1156T2-S (2005) ・ARM1176JZF-S (2003) ・ARM11 MPCore (2004 マルチコア)
• パイプライン: 8段 (ARM9 5段の改良)
• MMU: あり (TLB・仮想メモリ管理)
• キャッシュ: 命令16-32KB+データ16-32KB
• Thumb-2: 16bit+32bit 混在実行・ARM only モード省略可能
• VFP (Vector Floating Point): SIMD 浮動小数点ユニット (v6 オプション)
• 物理アドレス: 36bit (64GB・v5 32bit 4GB から拡張)
• SMP: 最大4コア (ARM11 MPCore)
• TrustZone: セキュアモード/通常モード切替・ARMv6Z で導入
• 動作周波数: 400MHz (0.13μm 2003年) →1.3GHz (45nm 2010年)
• トランジスタ: 約120万 (ARM1176)
• プロセス: 0.13μm→45nm

ARMv6 派生製品

Thumb-2 革新

2002年ARMv6 で導入・16bit+32bit 混在:

• 動作: 16bit Thumb 命令+32bit ARM命令を同一実行モードで混在
• メリット: ARM フル機能 (32bit) のコードサイズも Thumb 並みに圧縮可能・ARM only モード省略
• 採用: ARM Cortex-M (2004 ARMv6-M) はThumb-2 のみ実装・以降 Thumb-2 標準化
• 後継: ARMv7-A/M/R 全てThumb-2 を中核命令セット

iPhone 初代 (2007年6月29日)

ARM11 普及の転換点・Steve Jobs 史上最高のプレゼン:

• CPU: Samsung S5L8900 (ARM1176JZF-S 412MHz Apple カスタム)
• GPU: PowerVR MBX Lite
• メモリ: 128MB DRAM
• ストレージ: 4GB/8GB/16GB NAND
• OS: iPhone OS 1.0 (後 iOS)
• 発売価格: $499 (4GB) /$599 (8GB) ・¥75,000-90,000相当当時
• 総出荷: 600万台 (2007-2008年)
• 歴史的意義: ARM CPU モバイル時代の起点・以降全スマホARM 系統採用

Raspberry Pi 1B (2012年2月)

英国Raspberry Pi 財団教育用シングルボードコンピュータ:

• CPU: Broadcom BCM2835 (ARM1176JZF-S 700MHz・初代Raspberry Pi 全シリーズ)
• メモリ: 256MB→512MB SDRAM
• GPU: VideoCore IV (Broadcom)
• ストレージ: SD カード
• 発売価格: $35 (¥4,000相当当時)
• 総出荷: 5,000万台 (2012-2024年Raspberry Pi 全シリーズ・教育/ホビーで世界席巻)
• 歴史的意義: SBC (Single Board Computer) 大衆化の起点

SMP (Symmetric Multi-Processing)

2004年ARM11 MPCore で初導入・組込みマルチコア:

• 構成: 1-4 ARM11 コア・共有キャッシュ
• 採用: NVIDIA Tegra 2 (2010年デュアル ARM11) ・初代Android タブレット
• 後継: ARM Cortex-A9 MPCore (2007 4コア) ・Cortex-A15 (8コア big.LITTLE)

TrustZone セキュリティ拡張

2002年ARMv6Z で初導入・モバイル セキュリティ革命:

• 動作: CPU を「Secure World」(セキュア領域) と「Normal World」(通常領域) に分割
• 応用: NFC 決済・指紋認証・DRM・iPhone Touch ID/Face ID 基盤
• 後継: ARMv7-A・ARMv8-A 全て TrustZone 標準搭載

採用システム (2002-2012年)

• Apple iPhone 1G/3G (2007-2008): ARM1176JZF-S 412MHz
• Apple iPod Touch 1G (2007): ARM1176JZF-S 412MHz
• Nokia N95 (2007): ARM11 332MHz (5800XpressMusic 含む)
• HTC TyTN II (2007): ARM11 400MHz
• Raspberry Pi 1A/1B/1B+/Zero (2012-2015): BCM2835 ARM1176JZF-S 700MHz-1GHz
• NVIDIA Tegra 2 (2010): ARM11 MPCore デュアル+ARMv7 Cortex-A9 移行期
• Sony Ericsson Xperia X1 (2008): ARM11 528MHz

関連技術との違い

よくある質問 (FAQ)

Q1: なぜiPhone 初代 は ARM11 を選んだか？ A: (1) 当時 ARM11 が最新世代でSamsung が大量生産可能・ (2) ARM Cortex-A8 (2005発表) はAppleカスタムには時期尚早・歩留り低・ (3) Steve Jobs が「2007年6月発売」を絶対遵守要求・ARM11 が唯一の選択肢・全要因で ARM1176JZF-S 選定。

Q2: Raspberry Pi 1B はなぜ ARM11 を選んだか？ A: 2012年時点で Broadcom BCM2835 (ARM1176JZF-S+VideoCore IV) が低価格 ($5/個) ・GPU+CPU 統合SoC・既存設計流用 (Roku Streaming Stick から派生) で$35 価格実現可能。後継Raspberry Pi 2 (2015) で Cortex-A7・Pi 3/4 (2016/2019) でCortex-A53/A72 へ移行。

Q3: 現代でARM11 動作可能？ A: Raspberry Pi Zero W (2017 ARM1176JZF-S 1GHz・$10) として2024年現在も販売継続・現役。iPhone 1G/3G (2007-2008) は古い iOS 3.x で動作・コレクション/レトロ用途。組込み MCU で ARM11 ベースモジュール継続販売。

まとめ

• 2002年ARM Ltd 発表・ARM11 シリーズ
• 8段パイプライン・Thumb-2 命令セット
• SIMD VFP・物理36bit アドレッシング
• SMP マルチコア対応 (最大4コア)
• iPhone 初代/3G・Raspberry Pi 1B 採用