Procesor ARM Cortex A7: špecifikácie a recenzie. Nové procesory ARM sú pripravené pre aplikácie AI

Prevažná väčšina moderných gadgetov využíva procesory založené na architektúre ARM, ktorú vyvíja rovnomenná spoločnosť ARM Limited. Zaujímavosťou je, že samotná spoločnosť nevyrába procesory, ale iba licencuje svoje technológie výrobcom čipov tretích strán. Okrem toho spoločnosť vyvíja aj jadrá procesorov Cortex a grafické akcelerátory Mali, ktorých sa v tomto materiáli určite dotkneme.

Spoločnosť ARM je v skutočnosti monopolom vo svojom odbore a drvivá väčšina moderných smartfónov a tabletov na rôznych mobilných operačných systémoch používa procesory založené na architektúre ARM. Výrobcovia čipov licencujú jednotlivé jadrá, inštrukčné sady a súvisiace technológie od ARM a náklady na licencie sa výrazne líšia v závislosti od typu procesorových jadier (od nízkoenergetických rozpočtových riešení až po špičkové štvorjadrové a dokonca osemjadrové čipy) a dodatočných komponentov. Ročný výkaz ziskov a strát spoločnosti ARM Limited za rok 2006 ukázal príjmy vo výške 161 miliónov USD za licencovanie približne 2,5 miliardy procesorov (nárast zo 7,9 miliardy USD v roku 2011), čo predstavuje približne 0,067 USD na čip. Z vyššie uvedeného dôvodu je to však vzhľadom na rozdiel v cenách za rôzne licencie veľmi priemerné číslo a odvtedy mal zisk spoločnosti mnohonásobne narásť.

V súčasnosti sú procesory ARM veľmi rozšírené. Čipy na tejto architektúre sa používajú všade, až po servery, ale najčastejšie možno ARM nájsť vo vstavaných a mobilných systémoch, od radičov pevných diskov až po moderné smartfóny, tablety a iné gadgety.

ARM vyvíja niekoľko rodín jadier, ktoré sa používajú na rôzne úlohy. Napríklad procesory založené na Cortex-Mx a Cortex-Rx (kde „x“ je číslica alebo číslo označujúce presné číslo jadra) sa používajú vo vstavaných systémoch a dokonca aj v spotrebiteľských zariadeniach, ako sú smerovače alebo tlačiarne.

Nebudeme sa nimi podrobne zaoberať, pretože nás zaujíma predovšetkým rodina Cortex-Ax - čipy s takýmito jadrami sa používajú v najproduktívnejších zariadeniach vrátane smartfónov, tabletov a herných konzol. ARM neustále pracuje na nových jadrách z radu Cortex-Ax, ale v čase písania tohto článku používajú smartfóny tieto:

Cortex-A5;
Cortex-A7;
Cortex-A8;
Cortex-A9;
Cortex-A12;
Cortex-A15;
Cortex-A53;

Čím väčšie číslo, tým vyšší je výkon procesora, a teda aj drahšia trieda zariadení, v ktorých sa používa. Je však potrebné poznamenať, že toto pravidlo nie je vždy dodržané: napríklad čipy založené na jadrách Cortex-A7 majú vyšší výkon ako čipy založené na Cortex-A8. Napriek tomu, ak sú procesory Cortex-A5 už považované za takmer zastarané a v moderných zariadeniach sa takmer vôbec nepoužívajú, potom procesory Cortex-A15 nájdeme vo vlajkových komunikátoroch a tabletoch. Nie je to tak dávno, čo ARM oficiálne oznámil vývoj nových, výkonnejších a zároveň energeticky efektívnejších jadier Cortex-A53 a Cortex-A57, ktoré budú kombinované na jednom čipe s využitím technológie a podpory ARM big.LITTLE inštrukčnú sadu ARMv8 („verzia architektúry“), ale v súčasnosti sa nepoužívajú v zariadeniach masových spotrebiteľov. Väčšina čipov s jadrami Cortex môže byť viacjadrová a štvorjadrové procesory sú v moderných špičkových smartfónoch všadeprítomné.

Veľkí výrobcovia smartfónov a tabletov zvyčajne používajú procesory od známych čipových výrobcov ako Qualcomm alebo ich vlastné riešenia, ktoré sa už stali pomerne populárnymi (napríklad Samsung a jeho rodina čipsetov Exynos), no medzi technické vlastnosti gadgetov väčšiny malých spoločností patria , často sa môžete stretnúť s popismi ako „procesor založený na Cortex-A7 @ 1 GHz“ alebo „Dvojjadrový Cortex-A7 @ 1 GHz“, ktoré bežnému používateľovi nič nepovedia. Aby sme pochopili, aké sú rozdiely medzi takýmito jadrami, zamerajme sa na tie hlavné.

Cortex-A5

Jadro Cortex-A5 sa používa v lacných procesoroch pre najlacnejšie zariadenia. Takéto zariadenia sú navrhnuté len na vykonávanie obmedzeného rozsahu úloh a spúšťanie jednoduchých aplikácií, ale vôbec nie sú navrhnuté pre programy náročné na zdroje a najmä hry. Príkladom gadgetu s procesorom Cortex-A5 je Highscreen Blast, ktorý dostal čip Qualcomm Snapdragon S4 Play MSM8225 obsahujúci dve jadrá Cortex-A5 taktované na 1,2 GHz.

Cortex-A7

Procesory Cortex-A7 sú výkonnejšie ako čipy Cortex-A5 a sú bežnejšie. Takéto čipy sú vyrobené 28-nanometrovou procesnou technológiou a majú veľkú vyrovnávaciu pamäť druhej úrovne až do 4 megabajtov. Jadrá Cortex-A7 sa nachádzajú hlavne v lacných smartfónoch a lacných zariadeniach strednej triedy, ako je iconBIT Mercury Quad, a výnimočne v Samsung Galaxy S IV GT-i9500 s procesorom Exynos 5 Octa – tento čipset používa energeticky úsporný štvorjadrový procesor na Cortex-A7.

Cortex-A8

Jadro Cortex-A8 nie je také bežné ako jeho „susedia“, Cortex-A7 a Cortex-A9, ale stále sa používa v rôznych zariadeniach základnej úrovne. Frekvencia pracovných hodín čipov Cortex-A8 sa môže pohybovať od 600 MHz do 1 GHz, no niekedy výrobcovia pretaktujú procesory na vyššie frekvencie. Charakteristickým rysom jadra Cortex-A8 je nedostatočná podpora pre viacjadrové konfigurácie (to znamená, že procesory na týchto jadrách môžu byť iba jednojadrové) a sú vykonávané na 65-nanometrovej procesnej technológii, ktorá sa už zvažuje. zastaraný.

Cortex-A9

Pred pár rokmi boli jadrá Cortex-A9 považované za špičkové riešenie a používali sa v tradičných jednojadrových aj výkonnejších dvojjadrových čipoch, ako sú Nvidia Tegra 2 a Texas Instruments OMAP4. V súčasnosti procesory založené na Cortex-A9, vyrobené podľa 40-nanometrovej výrobnej technológie, nestrácajú na popularite a používajú sa v mnohých smartfónoch strednej triedy. Pracovná frekvencia takýchto procesorov môže byť od 1 do 2 alebo viac gigahertzov, ale zvyčajne je obmedzená na 1,2-1,5 GHz.

Cortex-A12

V júni 2013 ARM oficiálne predstavilo jadro Cortex-A12, ktoré je založené na novej 28nm procesnej technológii a má nahradiť jadrá Cortex-A9 v smartfónoch strednej triedy. Vývojár sľubuje 40% nárast výkonu v porovnaní s Cortex-A9 a okrem toho sa jadrá Cortex-A12 budú môcť podieľať na architektúre ARM big.LITTLE ako produktívne spolu s energeticky úsporným Cortex-A7, čo umožní výrobcovia vytvárať lacné osemjadrové čipy. Je pravda, že v čase písania tohto článku je to všetko iba v plánoch a masová výroba čipov Cortex-A12 ešte nebola zavedená, hoci RockChip už oznámil svoj zámer vydať štvorjadrový procesor Cortex-A12 s frekvencia 1,8 GHz.

Cortex-A15

Pre rok 2013 je jadro Cortex-A15 a jeho deriváty špičkovým riešením a sú použité vo vlajkových čipoch komunikátorov od rôznych výrobcov. Medzi nové procesory vyrobené podľa 28-nm procesnej technológie a založené na Cortex-A15 patria Samsung Exynos 5 Octa a Nvidia Tegra 4, pričom toto jadro často funguje ako platforma pre úpravy od iných výrobcov. Napríklad najnovší procesor Apple A6X využíva jadrá Swift, ktoré sú modifikáciou Cortex-A15. Čipy založené na Cortex-A15 sú schopné pracovať na frekvencii 1,5-2,5 GHz a podpora mnohých štandardov tretích strán a schopnosť adresovať až 1 TB fyzickej pamäte umožňuje použitie takýchto procesorov v počítačoch (ako nepamätáte si minipočítač veľkosti bankovej karty Raspberry Pi).

Séria Cortex-A50

V prvej polovici roku 2013 spoločnosť ARM predstavila nový rad čipov s názvom Cortex-A50. Jadrá tohto radu budú vyrobené podľa novej verzie architektúry ARMv8 a budú podporovať nové inštrukčné sady a tiež sa stanú 64-bitovými. Prechod na novú bitovú hĺbku si vyžiada optimalizáciu mobilných operačných systémov a aplikácií, no, samozrejme, zostane zachovaná podpora pre desaťtisíce 32-bitových aplikácií. Apple ako prvý prešiel na 64-bitovú architektúru. Najnovšie zariadenia spoločnosti, ako napríklad iPhone 5S, bežia práve na takomto procesore Apple A7 ARM. Je pozoruhodné, že nepoužíva jadrá Cortex - sú nahradené vlastnými jadrami výrobcu s názvom Swift. Jedným zo zjavných dôvodov potreby prechodu na 64-bitové procesory je podpora viac ako 4 GB RAM a navyše možnosť operovať pri výpočte s oveľa väčšími číslami. Samozrejme, je to relevantné predovšetkým pre servery a počítače, ale nebudeme prekvapení, ak sa smartfóny a tablety s týmto množstvom pamäte RAM objavia na trhu o niekoľko rokov. K dnešnému dňu nie je nič známe o plánoch na uvoľnenie čipov na novej architektúre a smartfónoch, ktoré ich používajú, ale je pravdepodobné, že takéto procesory dostanú vlajkové lode v roku 2014, ako už Samsung oznámil.

Cortex-A53

Jadro Cortex-A53 otvára sériu, ktorá bude priamym „nástupcom“ Cortex-A9. Procesory založené na Cortex-A53 výrazne predčia čipy založené na Cortex-A9 vo výkone, no zároveň je zachovaná nízka spotreba energie. Takéto procesory je možné použiť ako samostatne, tak aj v konfigurácii ARM big.LITTLE, pričom sú kombinované na rovnakom čipsete s procesorom Cortex-A57

Procesory na Cortex-A57, ktoré budú vyrobené na 20-nanometrovej procesnej technológii, by sa mali v blízkej budúcnosti stať najvýkonnejšími ARM procesormi. Nové jadro výrazne prekonáva svojho predchodcu Cortex-A15 v rôznych výkonnostných metrikách (porovnanie si môžete pozrieť vyššie) a podľa ARM, ktorý vážne mieri na PC trh, bude ziskovým riešením pre bežné počítače (vrátane notebookov ), nielen mobilné zariadenia.

Ako high-tech riešenie problému spotreby energie moderných procesorov ponúka ARM technológiu big.LITTLE, ktorej podstatou je kombinovať rôzne typy jadier na jednom čipe, zvyčajne rovnaký počet energeticky úsporných a vysoko- výkonnostné.

Existujú tri schémy fungovania rôznych typov jadier na jednom čipe: big.LITTLE (migrácia medzi klastrami), big.LITTLE IKS (migrácia medzi jadrami) a big.LITTLE MP (heterogénne multiprocesing).

big.LITTLE (migrácia medzi klastrami)

Prvým čipsetom založeným na architektúre ARM big.LITTLE bol procesor Samsung Exynos 5 Octa. Využíva pôvodnú schému big.LITTLE „4+4“, čo znamená spojenie do dvoch klastrov (odtiaľ názov schémy) na jednom čipe štyroch vysokovýkonných jadier Cortex-A15 pre aplikácie a hry náročné na zdroje a štyri energeticky- úspora jadier Cortex-A7 pre každodennú prácu s väčšinou programov a súčasne môže fungovať iba jeden typ jadra. K prepínaniu medzi skupinami jadier dochádza takmer okamžite a pre užívateľa v plne automatickom režime.

Zložitejšou implementáciou architektúry big.LITTLE je spojenie niekoľkých reálnych jadier (zvyčajne dvoch) do jedného virtuálneho, riadeného jadrom operačného systému, ktoré rozhoduje o tom, ktoré jadrá použiť – či už energeticky efektívne alebo produktívne. Samozrejmosťou je aj niekoľko virtuálnych jadier – na obrázku je príklad schémy IKS, kde každé zo štyroch virtuálnych jadier obsahuje jedno jadro Cortex-A7 a Cortex-A15.

Schéma big.LITTLE MP je "najpokročilejšia" - v nej je každé jadro nezávislé a môže byť zapnuté jadrom OS podľa potreby. To znamená, že ak sa použijú štyri jadrá Cortex-A7 a rovnaký počet jadier Cortex-A15, v čipsete postavenom na architektúre ARM big.LITTLE MP bude všetkých 8 jadier schopných pracovať súčasne, aj keď sú rozdielne. typy. Jedným z prvých procesorov tohto typu bol firemný osemjadrový čip, ktorý dokáže pracovať na taktovacej frekvencii 2 GHz, ako aj nahrávať a prehrávať video v rozlíšení UltraHD.

Budúcnosť

Podľa aktuálne dostupných informácií plánuje ARM v blízkej budúcnosti spolu s ďalšími spoločnosťami spustiť vydanie novej generácie čipov big.LITTLE, ktoré budú využívať nové jadrá Cortex-A53 a Cortex-A57. Okrem toho čínsky výrobca MediaTek vydá rozpočtové procesory na ARM big.LITTLE, ktoré budú fungovať podľa schémy „2 + 2“, to znamená, že budú používať dve skupiny dvoch jadier.

Okrem procesorov ARM vyvíja aj grafické akcelerátory z rodiny Mali. Podobne ako procesory, aj grafické akcelerátory sa vyznačujú mnohými parametrami, ako je úroveň anti-aliasingu, rozhranie zbernice, cache (ultrarýchla pamäť používaná na zvýšenie rýchlosti) a počet „grafických jadier“ (aj keď, ako sme písali v V predchádzajúcom článku má tento údaj napriek podobnosti s výrazom používaným na opis CPU malý alebo žiadny vplyv na výkon pri porovnaní dvoch GPU).

Prvým grafickým akcelerátorom ARM bol dnes už nepoužívaný Mali 55, ktorý bol použitý v dotykovom telefóne LG Renoir (áno, ten najobyčajnejší mobil). GPU sa v hrách nepoužíval - iba na kreslenie rozhrania a mal primitívne vlastnosti podľa dnešných štandardov, ale bol to on, kto sa stal "predchodcom" série Mali.

Odvtedy pokrok prešiel dlhou cestou a podporované rozhrania API a herné štandardy nemajú malý význam. Napríklad podpora OpenGL ES 3.0 je teraz ohlásená iba v najvýkonnejších procesoroch, ako sú Qualcomm Snapdragon 600 a 800, a ak hovoríme o produktoch ARM, štandard podporujú také urýchľovače ako Mali-T604 (bol to on ktorý sa stal prvým ARM GPU vyrobeným na novej mikroarchitektúre Midgard), Mali-T624, Mali-T628, Mali-T678 a niektorých ďalších čipoch podobných charakteristikami. Jeden alebo druhý GPU spravidla úzko súvisí s jadrom, ale napriek tomu je uvedený samostatne, čo znamená, že ak je pre vás dôležitá kvalita grafiky v hrách, potom má zmysel pozrieť sa na názov akcelerátor v špecifikáciách smartfónu alebo tabletu.

ARM má tiež grafické akcelerátory pre smartfóny strednej triedy, z ktorých najbežnejšie sú Mali-400 MP a Mali-450 MP, ktoré sa od svojich starších bratov líšia relatívne nízkym výkonom a obmedzenou sadou API a podporovaných štandardov. Napriek tomu sa tieto GPU naďalej používajú v nových smartfónoch, napríklad Zopo ZP998, ktorý okrem osemjadrového procesora MTK6592 dostal grafický akcelerátor Mali-450 MP4 (vylepšená modifikácia Mali-450 MP).

Podľa všetkého by sa koncom roka 2014 mali objaviť smartfóny s najnovšími grafickými akcelerátormi ARM: Mali-T720, Mali-T760 a Mali-T760 MP, ktoré boli predstavené v októbri 2013. Mali-T720 by mal byť novým GPU pre smartfóny nižšej triedy a prvým GPU v tomto segmente s podporou Open GL ES 3.0. Mali-T760 sa zase stane jedným z najvýkonnejších mobilných grafických akcelerátorov: podľa deklarovaných charakteristík má GPU 16 výpočtových jadier a má skutočne obrovský výpočtový výkon, 326 Gflops, ale zároveň štyrikrát menej. spotrebu energie ako Mali-T604 spomenuté vyššie.

Úloha CPU a GPU od ARM na trhu

Napriek tomu, že ARM je autorom a vývojárom rovnomennej architektúry, ktorá sa, opakujeme, dnes používa v drvivej väčšine mobilných procesorov, jej riešenia v podobe jadier a grafických akcelerátorov nie sú u veľkých smartfónov obľúbené. výrobcov. Napríklad sa správne verí, že vlajkové komunikátory na operačnom systéme Android by mali mať procesor Snapdragon s jadrami Krait a grafickým akcelerátorom Adreno od Qualcommu, čipsety od tej istej spoločnosti sa používajú v smartfónoch so systémom Windows Phone a niektorí výrobcovia gadgetov, napríklad Apple , rozvíjať svoje vlastné jadrá. Prečo je to súčasný stav?

Možno niektoré dôvody môžu byť hlbšie, ale jedným z nich je nedostatok jasného umiestnenia CPU a GPU od ARM medzi produkty iných spoločností, v dôsledku čoho je vývoj spoločnosti vnímaný ako základné komponenty pre použitie v Zariadenia značky B, lacné smartfóny a tvorba na základe nich zrelšie rozhodnutia. Napríklad Qualcomm takmer na každej prezentácii opakuje, že jedným z jeho hlavných cieľov pri vytváraní nových procesorov je zníženie spotreby energie a jeho jadrá Krait, upravené jadrami Cortex, neustále vykazujú vyššie výkonové výsledky. Podobné tvrdenie platí aj pre čipsety Nvidia, ktoré sú zamerané na hry, no čo sa týka procesorov Exynos od Samsungu a radu A od Apple, tie majú svoj trh vďaka inštalácii do smartfónov rovnakých spoločností.

Vyššie uvedené vôbec neznamená, že vývoj ARM je výrazne horší ako procesory a jadrá tretích strán, no konkurencia na trhu v konečnom dôsledku prospieva len kupujúcim smartfónov. Dá sa povedať, že ARM ponúka nejaké polotovary, zakúpením licencie si ich už výrobcovia môžu upravovať svojpomocne.

Záver

Mikroprocesory založené na ARM úspešne dobyli trh mobilných zariadení vďaka nízkej spotrebe energie a relatívne veľkému výpočtovému výkonu. Predtým ARMu konkurovali iné RISC architektúry, ako napríklad MIPS, no teraz mu zostal jediný vážny konkurent – ​​Intel s architektúrou x86, ktorý mimochodom, hoci aktívne bojuje o svoj podiel na trhu, zatiaľ nevníma ani jeden. spotrebiteľmi alebo väčšinou výrobcov vážne, najmä ak na ňom v skutočnosti neexistujú žiadne vlajkové lode (Lenovo K900 už nemôže konkurovať najnovším špičkovým smartfónom s procesormi ARM).

Už dlho vieme, že koncom roka 2013/začiatkom 2014 uvidíme prvé procesory ARM podporujúce 64-bitovú inštrukčnú sadu ARMv8. Záhadou však zostane, o aký CPU ide. Počas nedávnej konferencie ARM TechCon predstavil britský dizajnér čipov dva svoje nové procesory Cortex-A53 a Cortex-A57, ktoré nájdu uplatnenie nielen na mobilnom trhu, ale predovšetkým sú vytvorené pre trh mikroserverov. Mimochodom, tieto čipy budú musieť konkurovať Intelu, ktorý na koniec roka 2013 alebo prvý štvrťrok 2014 pripravuje aj vydanie špeciálnej platformy Bay Trail (procesory nesú kódové označenie Valleyview) pre trh s mikroservermi.

Konferencia TechCon 2012 bola na rozdiel od predchádzajúcich ročníkov bohatá na významné oznámenia. Zoberme si len oznámenie o dodávke hybridných 64-bitových x86/ARM procesorov pre servery pod značkou Opteron spoločnosťou AMD v roku 2014. Aj keď o týchto čipoch zatiaľ nie sú žiadne údaje, dá sa predpokladať, že hovoríme o kombinácii 64-bitových energeticky efektívnych jadier Jaguar s jadrami ARMv8 s využitím optickej komunikácie SeaMicro Freedom Fabric a pravdepodobne aj grafiky Volcanic Islands.

Druhou významnou udalosťou konferencie bola demonštrácia testovacieho čipu ARMv8 založeného na 14nm procesnej technológii spoločnosťou Cadence a IBM s použitím FinFET (takzvané 3D tranzistory) a FD-SOI (technológia kremíka na izolátore ďalšej generácie). Kombinácia FinFET a FD-SOI sa považuje za významnú výhodu oproti konkurenčným výrobným procesom TSMC. V roku 2014 možno očakávať masovú výrobu 14nm od IBM, GlobalFoundries a Samsung Electronics. Uvedené tri spoločnosti sú členmi Common Platform Alliance a spoločne vyvíjajú nové technologické štandardy. Hromadná výroba 14nm kremíkových plátkov FinFET/FD-SOI bude po prvýkrát spustená v továrňach IBM a GlobalFoundries v štáte New York, ako aj v závode Samsungu v Texase.

Nakoniec, vrcholom programu bolo oznámenie skutočných dedičov populárnych procesorových jadier Cortex-A9 (2009) a Cortex-A15 (2012). Nové jadrá sú pomenované Cortex-A53 a Cortex-A57. Ide o prvé referenčné riešenia založené na ôsmej generácii architektúry ARM (64-bitový inštrukčný set ARMv8) a sú zamerané na trh špičkových smartfónov, tabletov, hybridných mobilných produktov a samozrejme aplikácie v špičkovej -hustotný sektor servera.

Podľa ARM je jadro Cortex-A53 „najúčinnejším procesorom ARM, aký bol kedy vyrobený“, schopný poskytovať výkon Cortex-A9 s podporou 64-bitových inštrukcií a plnou kompatibilitou ARMv7. Pri výrobe rovnakým 32nm procesom zaberie jadro Cortex-A53 o 40 % menej plochy v porovnaní s Cortex-A9. Ak porovnáme 20nm jadro Cortex-A53 s 32nm Cortex-A9, tak prvé bude 4-krát menšie. ARM tiež tvrdí, že pri uvedení na trh spotrebuje jadro 4-krát menej energie ako súčasné jadrá Cortex-A9 za predpokladu rovnakého výkonu.

Čip Cortex-A57 sa zároveň nazýva „najpokročilejší vysokovýkonný procesor ARM. Tomu sa dá ľahko uveriť, pretože ARM sľubuje trojnásobný výkon v 32-bitovom režime v porovnaní s modernými jadrami Cortex-A15 a 5-násobnú prevahu v energetickej účinnosti. Škálovateľnosť Cortex-A57 umožňuje vytváranie matríc so 16 alebo viacerými jadrami. Spoločnosť v tlačovej správe upozorňuje, že pri výkone starších PC má jadro Cortex-A57 spotrebu mobilných zariadení. ARM tiež označuje podporu pre špeciálne pokyny, ktoré vám umožňujú zrýchliť šifrovanie 10-krát.

ARM poznamenáva, že jadrá Cortex-A57 a Cortex-A53 môžu pracovať samostatne aj v spojení pomocou technológie big.LITTLE (ako kombinácia Cortex-A15 a Cortex-A7), ktorá môže dosiahnuť optimálny výkon a energetickú účinnosť.

Hlavné vlastnosti Cortex-A53:

• 40-bitové adresovanie virtuálnej pamäte;
• podpora až 1 TB RAM (od LPDDR3 do DDR4);
• 8 až 64 KB L1 cache pre inštrukcie a 8 až 64 KB L1 cache pre dáta;
• matematický koprocesor

Hlavné vlastnosti Cortex-A57:

• podpora vykonávania príkazov so zmenou poradia;
• jadro ARMv8 s podporou 32- a 64-bitových výpočtov;
• 44-bitové adresovanie virtuálnej pamäte;
• podpora až 16 TB RAM (od LPDDR3 po DDR4);
• 48 KB L1 cache pre inštrukcie a 32 KB L1 cache pre dáta;
• NEON multimediálny SIMD engine;
• matematický koprocesor;
• 128 KB až 2 MB vyrovnávacej pamäte L2 (s podporou ECC);
• 128-bitové prepojenie CoreLink (CCI-400 a CCN-504).

ARM oznámila mená šiestich spoločností, ktoré budú vo svojich čipoch používať jadrá Cortex-A53/A57: AMD, Broadcom, Calxeda, HiSilicon/Huawei, Samsung Electronics a STMicroelectronics. Minimálne teda môžeme očakávať nové mobilné čipy s grafikou Cortex-A53/A57 a Mali-T600 od Huawei a Samsung. Objavenie sa prvých takýchto procesorov by sa malo očakávať v roku 2014.

Tento článok sa bude zaoberať architektúrou procesora. Polovodičové produkty na jeho základe nájdeme v smartfónoch, routeroch, tabletoch a iných mobilných zariadeniach, kde donedávna zastávala vedúce postavenie v tomto segmente trhu. Teraz ho postupne nahrádzajú novšie a sviežejšie riešenia procesorov.

Stručné informácie o spoločnosti ARM

História spoločnosti ARM sa začala v roku 1990, keď ju založil Robin Saxby. Základom pre jeho vytvorenie bola nová architektúra mikroprocesora. Ak predtým dominantné postavenie na trhu CPU zaujímalo x86 alebo CISC, potom sa po založení tejto spoločnosti objavila dôstojná alternatíva vo forme RISC. V prvom prípade sa vykonávanie programového kódu znížilo na 4 fázy:

Získanie pokynov pre stroj.

Vykonávanie konverzie mikrokódu.

Získanie mikro inštrukcií.

Postupné vykonávanie mikro inštrukcií.

O základná myšlienka architektúryRISC bolo, že spracovanie programového kódu možno zredukovať na 2 fázy:

Potvrdenie RISC- inštrukcie.

Liečba RISC- inštrukcie.

TO V prvom aj v druhom prípade existujú plusy a významné nevýhody. x86 úspešne dobyl trh s počítačmi aRISC ( počítajúc do toho , predstavený v roku 2011) je trh s mobilnými zariadeniami.

História vzhľadu architektúry Cortex A7. Kľúčové vlastnosti

Cortex A8 slúžil ako základ pre Cortex A7. Hlavnou myšlienkou vývojárov v tomto prípade bolo zvýšenie výkonu a výrazné zlepšenie energetickej účinnosti procesorového riešenia. Toto sa nakoniec stalo inžinierom v ARM. Ďalšou dôležitou vlastnosťou v tomto prípade bolo, že bolo možné vytvoriť CPU s technológiou big.LITTLE. To znamená, že polovodičový kryštál môže obsahovať 2 výpočtové moduly. Jeden z nich bol zameraný na riešenie najjednoduchších úloh s minimálnou spotrebou energie a v tejto úlohe spravidla pôsobili jadrá Cortex A7. Druhý bol navrhnutý na spustenie najzložitejšieho softvéru a bol založený na výpočtových jednotkách Cortex A15 alebo Cortex A17. Oficiálne bol "Cortex A7" predstavený, ako už bolo uvedené, v roku 2011. No, prvý procesor ARM Cortex A7 uzrel svetlo o rok neskôr, teda v roku 2012.

Technológia výroby

Spočiatku sa polovodičové produkty na báze A7 vyrábali podľa technologických štandardov 65 nm. Teraz je táto technológia beznádejne zastaraná. Následne boli vydané ďalšie dve generácie procesorov A7 podľa tolerančných štandardov už 40 nm a 32 nm. Teraz sa však stali irelevantnými. Najnovšie modely CPU založené na tejto architektúre sa už vyrábajú podľa 28 nm štandardov a práve tie sa stále dajú nájsť v predaji. Sotva stojí za to očakávať ďalší prechod na novšie s novými štandardmi tolerancie a zastaranou architektúrou. Čipy založené na A7 teraz zaberajú najekonomickejší segment trhu mobilných zariadení a postupne ich nahrádzajú gadgety založené na A53, ktoré majú pri takmer rovnakých parametroch energetickej účinnosti vyššiu úroveň výkonu.

Architektúra jadra mikroprocesora

1, 2, 4 alebo 8 jadier môže byť zahrnutých v CPU založenom na ARM Cortex A7. Charakteristika procesory v druhom prípade naznačujú, že čip pozostáva v podstate z 2 klastrov po 4 jadrá.Po dobu 2-3 rokov boli procesorové produkty základnej úrovne založené na čipoch s 1 alebo 2 výpočtovými modulmi. Strednú úroveň obsadili 4-jadrové riešenia. No a prémiový segment bol za 8-jadrovými čipmi. Každé jadro mikroprocesora založené na tejto architektúre obsahovalo nasledujúce moduly:

B jednotka spracovania s pohyblivou rádovou čiarkou (FPU).

Vyrovnávacia pamäť úrovne 1.

Blokovať NEONna optimalizáciu výkonu procesora.

Výpočtový modulARMv7.

Pre všetky jadrá v CPU boli tiež nasledujúce spoločné komponenty:

Hotovosť L2.

Ovládací blok CoreSight.

Radič zbernice na správu dát AMBA s kapacitou 128 bitov.

Možné frekvencie

Maximálna frekvencia hodín pre danú architektúru mikroprocesora sa môže meniť od 600 MHz do 3 GHz. Treba tiež poznamenať, že tento parameter, ktorý udáva maximálny dopad na výkon výpočtového systému, sa líši. Okrem toho frekvenciu ovplyvňujú tri faktory súčasne:

Úroveň zložitosti riešeného problému.

Stupeň optimalizácie softvéru pre multithreading.

Aktuálna hodnota teploty polovodičového kryštálu.

Ako príklad si vezmite algoritmus čipu MT6582, ktorý je založený na A7 a obsahuje 4 výpočtové jednotky, ktorých frekvencia sa pohybuje od 600 MHz do 1,3 GHz. V nečinnom režime môže mať toto procesorové zariadenie iba jednu výpočtovú jednotku a pracuje na najnižšej možnej frekvencii 600 MHz. Podobná situácia nastane, keď sa na mobilnom gadgete spustí jednoduchá aplikácia. Ale keď sa v zozname úloh objaví hračka náročná na zdroje s optimalizáciou pre multithreading, automaticky začnú fungovať všetky 4 bloky spracovania programového kódu na frekvencii 1,3 GHz. Keď sa procesor zahrieva, najhorúcejšie jadrá znížia hodnotu frekvencie alebo sa dokonca vypnú. Na jednej strane tento prístup poskytuje energetickú efektívnosť a na druhej strane prijateľnú úroveň výkonu čipu.

rýchla vyrovnávacia pamäť

V ARM Cortex A7 sú k dispozícii iba 2 úrovne vyrovnávacej pamäte. Charakteristika polovodičový kryštál zase naznačujú, že prvá úroveň je nevyhnutne rozdelená na 2 rovnaké polovice. Jeden z nichby mal ukladať údaje a druhý by mal ukladať pokyny. Celková velkosť cache na 1. úrovnipodľa špecifikácií sa môže rovnať 64 kb. V dôsledku toho získame 32 KB pre dáta a 32 KB pre kód.Cache 2. úrovne sa v tomto prípade zasekne e závisí od konkrétneho modelu CPU. Jeho najmenší objem sa môže rovnať 0 MB (to znamená, že chýba) a najväčší - 4 MB.

radič RAM. Jeho vlastnosti

Každý procesor ARM Cortex A7 je vybavený integrovaným radičom RAM. Charakteristiky technického plánu naznačujú, že je zameraný na prácu v spojení s LPDDR3 RAM. Odporúčané pracovné frekvencie RAM sú v tomto prípade 1066 MHz alebo 1333 MHz. Maximálna veľkosť pamäte RAM, ktorú možno v praxi nájsť pri tomto modeli čipu, je 2 GB.



Integrovaná grafika

Ako sa očakávalo, tieto mikroprocesorové zariadenia majú integrovaný grafický subsystém. ARM odporúča použitie proprietárnej grafickej karty Mali-400MP2 s týmto CPU. Jeho výkon však často nestačí na odomknutie potenciálu mikroprocesorového zariadenia. Preto vývojári čipov používajú v kombinácii s týmto čipom efektívnejšie adaptéry, napríklad Power VR6200.

Softvérové ​​funkcie

Tri druhy operačných systémov sa zameriavajú na procesory ARM:

Android od vyhľadávacieho giganta Google.

iOS od APPLE.

Windows Mobile od spoločnosti Microsoft.

Všetok ostatný systémový softvér ešte nedostal veľkú distribúciu. Najväčší podiel na trhu takéhoto softvéru, ako by ste mohli hádať, zaberá Android. Tento systém má jednoduché a intuitívne rozhranie a základné zariadenia na ňom založené sú veľmi, veľmi cenovo dostupné. Do verzie 4.4 vrátane bol 32-bitový a od 5.0 začal podporovať 64-bitové výpočty. Tento OS úspešne funguje na akejkoľvek rodine RISC CPU, vrátane ARM Cortex A7. Inžinierske menu je ďalšou dôležitou vlastnosťou tohto systémového softvéru. S jeho pomocou môžete výrazne prekonfigurovať možnosti operačného systému. Prístup k tejto ponuke je možné získať pomocou kódu, ktorý je individuálny pre každý model CPU.

Ďalšou dôležitou vlastnosťou tohto OS je automatická inštalácia všetkých možných aktualizácií. Na čipoch rodiny ARM Cortex A7 sa preto môžu objaviť aj novinky. Firmvér ich môže pridať. Druhý systém je zameraný na mobilné gadgety APPLE. Takéto zariadenia zaberajú hlavne prémiový segment a majú zodpovedajúcu úroveň výkonu a nákladov. Najnovší operačný systém tvárou v tvár Windows Mobile ešte nedostal širokú distribúciu. Na jeho základe existujú zariadenia v akomkoľvek segmente mobilných gadgetov, ale malé množstvo aplikačného softvéru v tomto prípade odrádza od jeho distribúcie.



Modely procesorov

Cenovo najdostupnejšie a najmenej produktívne sú v tomto prípade 1-jadrové čipy. Najrozšírenejší z nich bol MT6571 od MediaTeku. O stupeň vyššie sú dvojjadrové procesory ARM Cortex A7. Príkladom je MT6572 od rovnakého výrobcu. Ešte vyššiu úroveň výkonu poskytol Quad Core ARM Cortex A7. Najpopulárnejším čipom z tejto rodiny je MT6582, ktorý teraz možno nájsť aj v mobilných zariadeniach základnej úrovne. No a najvyšší výkon mali na starosti 8-jadrové centrálne procesory, ku ktorým patril MT6595.

Vyhliadky ďalšieho rozvoja

Na pultoch obchodov stále nájdete mobilné zariadenia založené na polovodičovom procesorovom zariadení založenom na 4X ARM Cortex A7. Ide o MT6580, MT6582 a Snapdragon 200. Všetky tieto čipy obsahujú 4 výpočtové jednotky a majú vynikajúcu úroveň energetickej účinnosti. Tiež náklady v tomto prípade sú veľmi, veľmi skromné. Najlepšie časy tejto architektúry mikroprocesorov sú však už za nami. Vrchol predaja produktov na ňom založených padol na roky 2013-2014, keď na trhu mobilných gadgetov nemal prakticky žiadnu alternatívu. A v tomto prípade hovoríme o lacných zariadeniach s 1 alebo 2 výpočtovými modulmi a o vlajkových lodiach s 8-jadrovým CPU. V súčasnosti ho postupne vytláča z trhu Cortex A53, čo je v podstate upravená 64-bitová verzia A7. Hlavné prednosti svojho predchodcu si zároveň úplne a úplne zachovala a budúcnosť je určite jej.



Názory odborníkov a používateľov. Skutočné recenzie o čipoch založených na tejto architektúre. Výhody a nevýhody

Prelomovou udalosťou vo svete mobilných zariadení bol nepochybne vznik architektúry mikroprocesorových zariadení ARM Cortex A7. Najlepším dôkazom toho je, že zariadenia na jeho základe sa úspešne predávajú už viac ako 5 rokov. Samozrejme, teraz schopnosti CPU založeného na A7 už nestačia ani na riešenie úloh strednej úrovne, ale najjednoduchší programový kód na takýchto čipoch stále úspešne funguje. Zoznam takéhoto softvéru zahŕňa prehrávanie videa, počúvanie zvukových nahrávok, čítanie kníh, surfovanie na webe a dokonca aj tie najjednoduchšie hračky v tomto prípade začnú bez problémov. Práve na to sa zameriavajú popredné tematické portály venované mobilným gadgetom a zariadeniam, a to ako poprední odborníci tohto druhu, tak aj bežní používatelia. Kľúčovou nevýhodou A7 je nedostatočná podpora pre 64-bitové výpočty. Medzi jeho hlavné výhody patrí perfektná kombinácia energetickej účinnosti a výkonu.



Výsledky

Samozrejme, Cortex A7 - toto je celá éra vo svete mobilných zariadení. S jeho príchodom sa mobilné zariadenia stali cenovo dostupnými a pomerne produktívnymi. A už len fakt, že sa úspešne predáva už viac ako 5 rokov, je toho ďalším potvrdením. Ak však gadgety založené na ňom najskôr obsadili stredný a prémiový segment trhu, teraz im zostáva iba rozpočtová trieda. Táto architektúra je zastaraná a postupne sa stáva minulosťou.

Ahojte naši milí čitatelia. Dnes vám povieme o architektúre procesora Cortex a53.

Ani netušíte, koľko vašich gadgetov funguje práve vďaka tomuto procesoru. Len málo ľudí vie o vlastnostiach jadier technológie a o tom, čo ich od seba odlišuje. V tomto článku sa dozviete o funkciách konkrétneho obľúbeného Cortex a53.

Charakteristika

Tieto procesory môžu mať od 1 do 8 jadier, pamäťový systém L1 a zdieľanú vyrovnávaciu pamäť L2. Aby ste pochopili, čo odlišuje hlavný komponent takmer všetkého vybavenia tohto modelu od ostatných, musíte poznať jeho výhody:

• Vysoký výkon (podpora širokej škály mobilných aplikácií, DTV, leteckých vozidiel, skladovacích zariadení a podobných zariadení);
• Vysokokvalitná architektúra Army8-A pre samostatné dizajny základnej úrovne;
• Univerzálnosť (možno spárovať s ľubovoľnými procesormi, napríklad Cortex-A72, Cortex-A57 a ďalšími);
• Kvalitný produkt s veľkým objemom sťahovania.

Toto sú hlavné silné stránky tohto produktu, ale nie všetky jeho výhody. Jadro tejto značky plní mnoho funkcií:

• Podporuje až 64bitové a najnovšie architektúry;
• bezpečnostná technológia TrustZone;
• Rozšírenia DSP a SIMD;
• 8-stupňové potrubie s dvoma výstupmi a vylepšeným celým číslom;
• Môže pracovať na frekvencii 1,5 GHz;
• Podpora virtualizácie hardvéru.

Toto je štandardná sada funkcií tohto technického komponentu, ale to zďaleka nie sú všetky funkcie, ktoré tento zložitý mechanizmus vykonáva.

Kde sa najčastejšie používa

Procesory tohto typu nájdeme nielen v smartfónoch strednej triedy (Xiaomi redmi 4, Redmi 3s, Meizu m3 / m5 Note, atď.), ale aj v nasledujúcich technológiách:

• Letecká a kozmická technológia;
• Net;
• Dátové úložiská (ako HDD, SDD);
• Automobilový informačno-zábavný systém;

Pridané vlastnosti

• Potrubie, ktoré je zodpovedné za nízku spotrebu energie;
• Vysoká priepustnosť, ktorá umožňuje vykonávať viacero príkazov súčasne;
• Pokročilé funkcie na úsporu energie.

Procesor spojený s inou IP

Táto technika sa používa v SoC, ako aj v technológiách ako Arm, Graphical IP, System IP a Physical IP. Ponúkame vám kompletný zoznam nástrojov, ktoré možno použiť s jadrom tejto značky. :

• Mali-T860/Mali-T880;
• Mali-DP550;
• Mali-V550;
• corelink;
• Pamäťový ovládač;
• Ovládač prerušenia;
• Vývojové štúdio DS-5;
• kompilátor ARM;
• Vývojové dosky;
• rýchle modely.

Existujú 2 typy procesorov Cortex a53:

• AArch64 - umožňuje inštalovať a používať 64-bitové aplikácie;
• AArch32 - Umožňuje použitie iba existujúcich aplikácií Armv7-A.

Prečo potrebujete všetky tieto technické informácie

Ak nerozumiete ničomu o technológii a špecifikáciách, potom jednoduchšie povedané, Cortex a53 poskytuje oveľa vyšší výkon ako jeho predchodcovia s vyššou úrovňou energetickej účinnosti. Výkon jadra je dokonca vyšší ako u značky Cortex-A7, ktorú nájdete na mnohých populárnych smartfónoch.

Architektúra Armv8-A je to, čo definuje funkčnosť technológií. Táto značka jadra má 64-bitové spracovanie údajov, rozšírené virtuálne adresovanie a 64-bitové všeobecné registre. Všetky tieto vlastnosti urobili z tohto procesora prvý, ktorý bol špeciálne navrhnutý tak, aby poskytoval energeticky efektívne 64-bitové spracovanie.

Chápete teda, že procesor Cortex a53 je nominálny technický komponent, ktorý by ste pri výbere techniky nemali preskočiť. Ak má váš smartfón takýto procesor využívajúci túto architektúru, nemusíte sa báť, že vám dôjde pamäť alebo sa rýchlo vybije telefón. Všetky tieto problémy sú minulosťou.

Dúfame, že vám náš článok pomohol. Ak áno, prihláste sa na odber našich skupín na sociálnych sieťach a sledujte nové články, ktoré môžu byť užitočné aj pre vás. Nezabudnite na náš kanál YouTube.

Mali ste stránku

Každý, kto sa zaujíma o mobilné technológie, už počul o architektúre ARM. Tá je zároveň pre väčšinu ľudí spojená s procesormi tabletov či smartfónov. Iní ich opravujú a upresňujú, že nejde o samotný kameň, ale iba o jeho architektúru. Ale prakticky nikoho z nich určite nezaujímalo, kde a kedy táto technológia vznikla.

Medzitým je táto technológia rozšírená medzi mnohými modernými prístrojmi, ktorých je každým rokom čoraz viac. Navyše, na ceste vývoja spoločnosti, ktorá vyvíjala ARM procesory, je jeden zaujímavý prípad, ktorý nie je hriechom spomenúť, možno sa pre niekoho stane poučením do budúcnosti.

Architektúra ARM pre figuríny

Pod skratkou ARM sa skrýva pomerne úspešná britská spoločnosť ARM Limited v oblasti IT technológií. Je to skratka pre Advanced RISC Machines a je jedným z hlavných svetových vývojárov a poskytovateľov licencií na 32-bitovú architektúru RISC procesorov, ktorá poháňa väčšinu prenosných zariadení.

Čo je však charakteristické, samotná spoločnosť sa nezaoberá výrobou mikroprocesorov, ale iba vyvíja a licencuje svoju technológiu iným stranám. Najmä architektúru ARM mikrokontrolérov nakupujú títo výrobcovia:

• Atmel.
• Cirrus Logic.
• Intel.
• Apple.
• nVidia.
• HiSilicon.
• Marvell.
• Samsung.
• Qualcomm.
• Sony ericsson.
• Texas Instruments.
• Broadcom.

Niektoré z nich sú známe širokému publiku spotrebiteľov digitálnych prístrojov. Podľa ubezpečenia britskej korporácie ARM je celkový počet mikroprocesorov vyrobených pomocou ich technológie viac ako 2,5 miliardy. Existuje niekoľko sérií mobilných kameňov:

• ARM7 - hodinová frekvencia 60-72 MHz, ktorá je relevantná pre lacné mobilné telefóny.
• ARM9/ ARM9E - frekvencia je už vyššia, cca 200 MHz. Takéto mikroprocesory sú vybavené funkčnejšími smartfónmi a vreckovými počítačmi (PDA).

Cortex a ARM11 sú pokročilejšie rodiny mikroprocesorov ako minulé architektúry mikrokontrolérov ARM s rýchlosťou hodín až 1 GHz a pokročilými možnosťami spracovania digitálneho signálu.

Populárne mikroprocesory xScale od Marvellu (do polovice leta 2007 mal projekt k dispozícii Intel) sú vlastne rozšírenou verziou architektúry ARM9, doplnenou o Wireless MMX inštrukčnú sadu. Toto riešenie od Intelu bolo zamerané na podporu multimediálnych aplikácií.

Technológia ARM označuje 32-bitovú architektúru mikroprocesora obsahujúcu redukovanú inštrukčnú sadu, označovanú ako RISC. Podľa výpočtov je využitie ARM procesorov 82% z celkového počtu vyrobených RISC procesorov, čo naznačuje dosť širokú oblasť pokrytia pre 32-bitové systémy.

Architektúrou procesora ARM je vybavených mnoho elektronických zariadení, pričom nejde len o PDA a mobilné telefóny, ale aj o prenosné herné konzoly, kalkulačky, počítačové periférie, sieťové zariadenia a mnohé ďalšie.

Malý výlet do minulosti

Poďme na pomyselný stroj času spred niekoľkých rokov a skúsme prísť na to, ako to všetko začalo. Dá sa povedať, že ARM je vo svojom odbore skôr monopol. A potvrdzuje to aj fakt, že drvivá väčšina smartfónov a iných elektronických digitálnych zariadení funguje pod kontrolou mikroprocesorov vytvorených podľa tejto architektúry.

V roku 1980 bola založená spoločnosť Acorn Computers, ktorá začala vytvárať osobné počítače. Preto bol ARM predtým predstavený ako Acorn RISC Machines.

O rok neskôr bola spotrebiteľom predstavená domáca verzia BBC Micro PC s úplne prvou architektúrou procesorov ARM. Bol to úspech, čip si však neporadil s grafickými úlohami a ďalšie možnosti voči procesorom Motorola 68000 a National Semiconductor 32016 na to tiež neboli vhodné.

Potom sa vedenie spoločnosti zamyslelo nad vytvorením vlastného mikroprocesora. Inžinieri sa zaujímali o novú architektúru procesora, ktorú vymysleli absolventi miestnej univerzity. Použila len zmenšenú inštrukčnú sadu alebo RISC. A po objavení sa prvého počítača, ktorý bol riadený procesorom Acorn Risc Machine, úspech prišiel veľmi rýchlo - v roku 1990 bola podpísaná dohoda medzi britskou značkou a spoločnosťou Apple. To znamenalo začiatok vývoja nového čipsetu, ktorý následne viedol k vytvoreniu celého vývojového tímu, označovaného ako Advanced RISC Machines alebo ARM.

Od roku 1998 spoločnosť zmenila svoj názov na ARM Limited. A teraz sa špecialisti nezaoberajú výrobou a implementáciou architektúry ARM. čo to dalo? To nijako neovplyvnilo vývoj spoločnosti, hoci hlavným a jediným smerovaním spoločnosti bol vývoj technológií, ako aj predaj licencií firmám tretích strán, aby mohli využívať architektúru procesora. Niektoré spoločnosti zároveň získavajú práva na hotové jadrá, iné vybavujú procesory vlastnými jadrami v rámci zakúpenej licencie.

Podľa niektorých údajov je zisk spoločnosti na každom takomto riešení 0,067 $. Ale tieto informácie sú priemerné a zastarané. Počet jadier v čipových súpravách každým rokom rastie, a preto náklady na moderné procesory prevyšujú staré vzorky.

Oblasť použitia

Práve vývoj mobilných zariadení priniesol spoločnosti ARM Limited obrovskú popularitu. A keď sa výroba smartfónov a iných prenosných elektronických zariadení rozšírila, okamžite sa začali používať energeticky efektívne procesory. Zaujímalo by ma, či existuje linux na architektúre arm?

Vrchol vývoja ARM spadá do roku 2007, kedy boli obnovené partnerstvá so značkou Apple. Potom bol spotrebiteľskému súdu predstavený prvý iPhone založený na procesore ARM. Odvtedy sa takáto architektúra procesora stala neoddeliteľnou súčasťou takmer každého vyrobeného smartfónu, ktorý možno nájsť iba na modernom mobilnom trhu.

Dá sa povedať, že takmer každé moderné elektronické zariadenie, ktoré je potrebné ovládať procesorom, je nejako vybavené čipmi ARM. A skutočnosť, že takáto architektúra procesora podporuje mnoho operačných systémov, či už ide o Linux, Android, iOS a Windows, je nepopierateľnou výhodou. Medzi nimi je Windows embedded CE 6.0 Core, podporovaná je aj architektúra arm. Táto platforma je určená pre vreckové počítače, mobilné telefóny a vstavané systémy.

Charakteristické črty x86 a ARM

Mnoho používateľov, ktorí veľa počuli o ARM a x86, si tieto dve architektúry trochu pletú. A predsa majú určité rozdiely. Existujú dva hlavné typy architektúr:

• CISC (Complex Instruction Set Computing).
• Výpočtový).

CISC zahŕňa procesory x86 (Intel alebo AMD), RISC, ako ste už pochopili, je rodina ARM. Architektúra x86 a rameno majú svojich fanúšikov. Vďaka úsiliu ARM špecialistov, ktorí kládli dôraz na energetickú efektívnosť a používanie jednoduchej inštrukčnej sady, z toho procesory výrazne profitovali - mobilný trh sa začal rýchlo rozvíjať a mnohé smartfóny sa takmer vyrovnali schopnostiam počítačov.

Na druhej strane, spoločnosť Intel bola vždy známa vydávaním procesorov s vysokým výkonom a šírkou pásma pre stolné počítače, notebooky, servery a dokonca aj superpočítače.

Tieto dve rodiny si získali srdcia používateľov svojským spôsobom. Aký je však ich rozdiel? Existuje niekoľko charakteristických čŕt alebo dokonca čŕt, rozoberieme tie najdôležitejšie z nich.

Výkon spracovania

Analýzu rozdielov medzi architektúrami ARM a x86 začnime týmto parametrom. Funkciou profesorov RISC je používať čo najmenej inštrukcií. Okrem toho by mali byť čo najjednoduchšie, čo im dáva výhody nielen pre inžinierov, ale aj pre vývojárov softvéru.

Filozofia je tu jednoduchá - ak je inštrukcia jednoduchá, potom pre požadovaný obvod nie je potrebných príliš veľa tranzistorov. V dôsledku toho sa pre niečo uvoľní ďalší priestor alebo sa veľkosť čipov zmenší. Z tohto dôvodu začali mikroprocesory ARM spájať periférne zariadenia, ako napríklad grafické procesory. Príkladom je počítač Raspberry Pi, ktorý má minimálny počet komponentov.

Jednoduchosť pokynov však niečo stojí. Na vykonanie určitých úloh sú potrebné ďalšie pokyny, čo zvyčajne vedie k zvýšeniu spotreby pamäte a času na dokončenie úloh.

Na rozdiel od arm-architektúry procesora môžu inštrukcie čipov CISC, ktoré sú riešeniami od Intelu, vykonávať zložité úlohy s veľkou flexibilitou. Inými slovami, stroje založené na RISC vykonávajú operácie medzi registrami a zvyčajne sa vyžaduje, aby program pred vykonaním operácie načítal premenné do registra. Procesory CISC sú schopné vykonávať operácie niekoľkými spôsobmi:

• medzi registrami;
• medzi registrom a pamäťovým miestom;
• medzi pamäťovými bunkami.

Ale to je len časť rozlišovacích znakov, prejdime k rozboru ďalších znakov.

Spotreba energie

V závislosti od typu zariadenia môže mať spotreba energie rôznu mieru významnosti. Pre systém, ktorý je pripojený k trvalému zdroju energie (sieti), jednoducho neexistuje obmedzenie spotreby energie. Mobilné telefóny a iné elektronické vychytávky sú však úplne závislé od správy napájania.

Ďalším rozdielom medzi architektúrou arm a x86 je, že prvá z nich má spotrebu energie menej ako 5 wattov, vrátane mnohých súvisiacich balíkov: GPU, periférie, pamäť. Tento nízky výkon je spôsobený menším počtom tranzistorov v kombinácii s relatívne nízkymi rýchlosťami (v porovnaní so stolnými procesormi). Zároveň si to vyžiadalo daň na výkone – dokončenie zložitých operácií trvá dlhšie.

Jadrá Intel sa vyznačujú komplexnou štruktúrou, a preto je ich spotreba energie výrazne vyššia. Napríklad vysoko výkonný procesor Intel I-7 spotrebuje asi 130 wattov energie, mobilné verzie - 6-30 wattov.

softvér

Porovnanie tohto parametra je dosť ťažké, pretože obe značky sú vo svojich kruhoch veľmi obľúbené. Zariadenia založené na procesoroch arm-architecture skvele fungujú s mobilnými operačnými systémami (Android atď.).

Stroje s procesormi Intel sú schopné bežať na platformách ako Windows a Linux. Obe rodiny mikroprocesorov sú navyše priateľské k aplikáciám napísaným v jazyku Java.

Pri analýze rozdielov v architektúrach možno jednoznačne povedať jednu vec – procesory ARM riadia najmä spotrebu energie mobilných zariadení. Úlohou desktopových riešení je predovšetkým zabezpečiť vysoký výkon.

Nové úspechy

ARM prostredníctvom svojej inteligentnej politiky úplne ovládol mobilný trh. V budúcnosti sa tam však nezastaví. Nie je to tak dávno, čo bol predstavený nový vývoj jadier: Cortex-A53 a Cortex-A57, v ktorých bola vykonaná jedna dôležitá aktualizácia - podpora pre 64-bitové výpočty.

Jadro A53 je priamym nástupcom ARM Cortex-A8, ktorý síce nemal príliš vysoký výkon, no spotreba bola na minimálnej úrovni. Podľa odborníkov architektúra architektúry znížila spotrebu energie 4-krát a z hľadiska výkonu nebude horšia ako jadro Cortex-A9. A to aj napriek tomu, že jadrová plocha A53 je o 40 % menšia ako plocha A9.

Jadro A57 nahradí Cortex-A9 a Cortex-A15. Inžinieri ARM zároveň tvrdia fenomenálny nárast výkonu – trikrát vyšší ako v prípade jadra A15. Inými slovami, mikroprocesor A57 bude 6-krát rýchlejší ako Cortex-A9 a jeho energetická účinnosť bude 5-krát lepšia ako u A15.

Stručne povedané, séria cortex, konkrétne pokročilejšia a53, sa líši od svojich predchodcov vyšším výkonom na pozadí rovnako vysokej energetickej účinnosti. Dokonca ani procesory Cortex-A7 nachádzajúce sa vo väčšine smartfónov nemôžu konkurovať!

Čo je však cennejšie je, že architektúra kôry ramena a53 ​​je tá, ktorá sa vyhne problémom spojeným s nedostatkom pamäte. Okrem toho bude zariadenie vybíjať batériu pomalšie. Vďaka novinke teraz tieto problémy zostanú v dávnej minulosti.

Grafické riešenia

Okrem vývoja procesorov ARM pracuje na implementácii grafických akcelerátorov série Mali. A úplne prvým z nich je Mali 55. Týmto akcelerátorom bol vybavený telefón LG Renoir. A áno, toto je najbežnejší mobilný telefón. Iba v ňom nebol GPU zodpovedný za hry, ale iba vykresľoval rozhranie, pretože podľa moderných štandardov má grafický procesor primitívne schopnosti.

Pokrok však neúprosne letí vpred, a preto, aby sme držali krok s dobou, má ARM aj pokročilejšie modely, ktoré sú relevantné pre smartfóny strednej triedy. Hovoríme o bežnom GPU Mali-400 MP a Mali-450 MP. Hoci majú nízky výkon a obmedzenú sadu API, nebráni to ich použitiu v moderných mobilných modeloch. Pozoruhodným príkladom je telefón Zopo ZP998, v ktorom je osemjadrový čip MTK6592 spárovaný s grafickým akcelerátorom Mali-450 MP4.

konkurencieschopnosť

V súčasnosti sa ARMu zatiaľ nikto nebráni a je to dané najmä tým, že v jeden čas padlo správne rozhodnutie. Ale kedysi dávno, na začiatku svojej cesty, vývojový tím pracoval na vytváraní procesorov pre PC a dokonca sa pokúsil konkurovať takému gigantovi, akým je Intel. Ale aj po zmene smeru činnosti mala spoločnosť ťažké časy.

A keď sa svetoznáma počítačová značka Microsoft dohodla s Intelom, ostatní výrobcovia jednoducho nemali šancu – operačný systém Windows odmietol spolupracovať s procesormi ARM. Ako nemôžete odolať použitiu emulátorov gcam pre architektúru arm?! Čo sa týka Intelu, pri sledovaní vlny úspechu ARM Limited sa tiež pokúsil vytvoriť procesor, ktorý by bol hodný konkurencie. Za týmto účelom bol čip Intel Atom sprístupnený širokej verejnosti. Trvalo to však oveľa dlhšie ako ARM Limited. A čip sa začal vyrábať až v roku 2011, ale drahocenný čas sa už stratil.

Intel Atom je v podstate procesor CISC s architektúrou x86. Špecialistom sa podarilo dosiahnuť nižšiu spotrebu ako pri ARM riešeniach. Napriek tomu je všetok softvér, ktorý vychádza pre mobilné platformy, nedostatočne prispôsobený architektúre x86.

Nakoniec spoločnosť uznala úplnú všadeprítomnosť rozhodnutia a následne upustila od výroby procesorov pre mobilné zariadenia. Jediným veľkým výrobcom čipov Intel Atom je ASUS. Zároveň tieto procesory neupadli do zabudnutia, boli masívne vybavené netbookmi, nettopmi a inými prenosnými zariadeniami.

Existuje však možnosť, že sa situácia zmení a milovaný operačný systém Windows bude podporovať mikroprocesory ARM. Navyše sa v tomto smere robia kroky, možno sa objaví niečo ako emulátory gcam na architektúre ARM pre mobilné riešenia?! Ktovie, čas ukáže a dá všetko na svoje miesto.

V histórii vývoja ARM je jeden zaujímavý moment (na samom začiatku článku bol myslený práve on). Kedysi v srdci ARM Limited bol Apple a je pravdepodobné, že celá technológia ARM by patrila jemu. Osud však rozhodol inak - v roku 1998 bol Apple v kríze a vedenie bolo nútené predať svoj podiel. V súčasnosti je na rovnakej úrovni ako ostatní výrobcovia a naďalej získava technológiu od spoločnosti ARM Limited pre svoje telefóny iPhone a iPad. Kto mohol vedieť, ako sa veci môžu vyvíjať?!

Moderné procesory ARM sú schopné zložitejších operácií. A v blízkej budúcnosti má vedenie spoločnosti za cieľ vstúpiť na trh serverov, o ktorý má nepochybne záujem. Navyše v našej modernej dobe, kedy sa blíži éra rozvoja internetu vecí (IoT) vrátane „inteligentných“ domácich spotrebičov, môžeme predpovedať ešte väčší dopyt po čipoch s architektúrou ARM.

Takže ARM Limited má pred sebou ďaleko od beznádejnej budúcnosti! A je nepravdepodobné, že sa v blízkej budúcnosti nájde niekto, kto takého, nepochybne, mobilného giganta vo vývoji procesorov pre smartfóny a iné podobné elektronické zariadenia dokáže zosadiť.

Ako záver

Procesory ARM rýchlo zaujali trh s mobilnými zariadeniami a to všetko vďaka nízkej spotrebe energie a, aj keď nie príliš vysokému, ale stále dobrému výkonu. V súčasnosti možno stav vecí v ARM len závidieť. Mnoho výrobcov využíva jeho technológie, čo stavia Advanced RISC Machines na úroveň takých gigantov v oblasti vývoja procesorov, akými sú Intel a AMD. A to aj napriek tomu, že firma nemá vlastnú výrobu.

Nejaký čas bol MIPS s rovnomennou architektúrou konkurentom mobilnej značky. V súčasnosti však stále existuje jediný vážny konkurent zoči-voči Intel Corporation, hoci jej vedenie neverí, že architektúra ramena môže predstavovať hrozbu pre jej podiel na trhu.

Podľa odborníkov z Intelu tiež ARM procesory nie sú schopné spúšťať desktopové verzie operačných systémov. Takéto tvrdenie však vyznieva trochu nelogicky, pretože majitelia ultramobilných PC nepoužívajú „ťažký“ softvér. Vo väčšine prípadov potrebujete prístup na internet, úpravu dokumentov, počúvanie mediálnych súborov (hudba, filmy) a ďalšie jednoduché úkony. A riešenia ARM odvádzajú pri takýchto operáciách vynikajúcu prácu.