ARM mimarisi nedir? Mobil işlemcilerin mimarisi hakkında her şey ARM Cortex A53

29.08.2019

Modern aygıtların büyük çoğunluğu, aynı adı taşıyan ARM Limited şirketi tarafından geliştirilen ARM mimarisine dayalı işlemciler kullanır. İlginç bir şekilde, şirketin kendisi işlemci üretmiyor, ancak teknolojilerini yalnızca üçüncü taraf çip üreticilerine lisanslıyor. Ayrıca şirket, bu materyalde kesinlikle değineceğimiz Cortex işlemci çekirdekleri ve Mali grafik hızlandırıcıları da geliştiriyor.

ARM şirketi aslında kendi alanında bir tekel ve çeşitli mobil işletim sistemlerindeki modern akıllı telefonların ve tabletlerin büyük çoğunluğu ARM mimarisine dayalı işlemciler kullanıyor. Çip üreticileri, ARM'den ayrı çekirdekleri, komut setlerini ve ilgili teknolojileri lisanslar ve lisansların maliyeti, işlemci çekirdeklerinin türüne bağlı olarak önemli ölçüde değişir (bunlar hem düşük güç bütçeli çözümler hem de ultra modern dört çekirdekli ve hatta sekiz çekirdekli olabilir). çipler) ve ek bileşenler. ARM Limited'in 2006 yıllık gelir tablosu, yaklaşık 2,5 milyar işlemcinin (2011'de 7,9 milyar dolardı) lisanslanmasından elde edilen 161 milyon dolarlık geliri gösterdi, bu da çip başına yaklaşık 0,067 dolar anlamına geliyor. Ancak, yukarıda belirtilen nedenle, çeşitli lisansların fiyatlarındaki farklılık nedeniyle bu çok ortalama bir rakamdır ve o zamandan beri şirketin karı kat kat artmalıydı.

ARM işlemciler günümüzde çok yaygın. Bu mimarideki çipler, sunuculara kadar her yerde kullanılır, ancak çoğu zaman ARM, sabit disk denetleyicilerinden modern akıllı telefonlara, tabletlere ve diğer aygıtlara kadar tümleşik ve mobil sistemlerde bulunabilir.

ARM, farklı görevler için kullanılan birkaç çekirdek ailesi geliştirir. Örneğin, Cortex-Mx ve Cortex-Rx'e dayalı işlemciler ("x" tam çekirdek numarasını gösteren bir rakam veya sayıdır) gömülü sistemlerde ve hatta yönlendiriciler veya yazıcılar gibi tüketici cihazlarında kullanılır.

Bunlar üzerinde ayrıntılı olarak durmayacağız, çünkü öncelikle Cortex-Ax ailesi ile ilgileniyoruz - bu tür çekirdekli çipler akıllı telefonlar, tabletler ve oyun konsolları dahil olmak üzere en üretken cihazlarda kullanılıyor. ARM sürekli olarak Cortex-Ax serisinden yeni çekirdekler üzerinde çalışıyor ancak bu yazının yazıldığı sırada akıllı telefonlar aşağıdakileri kullanıyor:

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

Sayı ne kadar yüksek olursa, işlemci performansı o kadar yüksek olur ve buna bağlı olarak, kullanıldığı cihaz sınıfı o kadar pahalı olur. Ancak, bu kurala her zaman uyulmadığına dikkat edilmelidir: örneğin, Cortex-A7 çekirdeklerine dayalı çipler, Cortex-A8'den daha iyi performansa sahiptir. Bununla birlikte, Cortex-A5'teki işlemciler zaten neredeyse modası geçmiş olarak kabul edilirse ve modern cihazlarda neredeyse hiç kullanılmadıysa, Cortex-A15'teki CPU'lar amiral gemisi iletişim cihazlarında ve tabletlerde bulunabilir. Çok uzun zaman önce, ARM, ARM big.LITTLE teknolojisini kullanarak tek bir çip üzerinde birleştirilecek olan yeni, daha güçlü ve aynı zamanda enerji verimli Cortex-A53 ve Cortex-A57 çekirdeklerinin geliştirildiğini resmi olarak duyurdu. ARMv8 komut seti ("mimari versiyonu") ancak şu anda ana akım tüketici cihazlarında kullanılmamaktadır. Cortex çekirdekli çiplerin çoğu çok çekirdekli olabilir ve dört çekirdekli işlemciler günümüzün üst düzey akıllı telefonlarında her yerde bulunur.

Büyük akıllı telefon ve tablet üreticileri genellikle Qualcomm gibi tanınmış yonga üreticilerinin işlemcilerini veya zaten oldukça popüler hale gelen kendi çözümlerini (örneğin, Samsung ve Exynos yonga seti ailesi) kullanır, ancak çoğu küçük aygıtın teknik özellikleri arasında şirketlerde sıklıkla “Cortex-A7 @ 1 GHz üzerinde işlemci” veya “çift çekirdekli Cortex-A7 @ 1 GHz” gibi ortalama bir kullanıcıyı anlamayacak bir tanımlama bulabilirsiniz. Bu tür çekirdekler arasındaki farkların neler olduğunu anlamak için ana olanlara odaklanacağız.

Korteks-A5

Cortex-A5 çekirdeği, çoğu bütçe aygıtı için düşük maliyetli işlemcilerde kullanılır. Bu tür cihazlar yalnızca sınırlı bir dizi görevi gerçekleştirmek ve basit uygulamaları başlatmak için tasarlanmıştır, ancak kaynak yoğun programlar ve özellikle oyunlar için tasarlanmamıştır. Cortex-A5 işlemcili bir gadget örneği olarak, saat hızı 1.2 GHz olan iki Cortex-A5 çekirdeği içeren Qualcomm Snapdragon S4 Play MSM8225 yongasını alan Highscreen Blast'ı arayabilirsiniz.

Korteks-A7

Cortex-A7 işlemciler, Cortex-A5 yongalarından daha güçlüdür ve ayrıca daha yaygındır. Bu yongalar 28 nanometre işlem teknolojisi kullanılarak üretilir ve 4 megabayta kadar büyük bir L2 önbelleğine sahiptir. Cortex-A7 çekirdekleri ağırlıklı olarak ekonomik akıllı telefonlarda ve iconBIT Mercury Quad gibi düşük maliyetli orta sınıf cihazlarda ve bir istisna olarak Exynos 5 Octa işlemcili Samsung Galaxy S IV GT-i9500'de bulunur - bu yonga seti Cortex-A7'de zorlu görevleri yerine getirirken enerji tasarrufu sağlayan dört çekirdekli işlemci kullanır.

Korteks-A8

Cortex-A8 çekirdeği, komşuları Cortex-A7 ve Cortex-A9 kadar yaygın değildir, ancak yine de çeşitli giriş seviyesi cihazlarda kullanılmaktadır. Cortex-A8'deki yongaların çalışma saat hızı 600 MHz ile 1 GHz arasında değişebilir, ancak bazen üreticiler işlemcileri daha yüksek frekanslara overclock eder. Cortex-A8 çekirdeğinin bir özelliği, çok çekirdekli yapılandırmalar için desteğin olmamasıdır (yani, bu çekirdeklerdeki işlemciler yalnızca tek çekirdekli olabilir) ve zaten olan 65 nanometre işlem teknolojisine göre yürütülürler. eskimiş sayılır.

Korteks-A9

Birkaç yıl önce, Cortex-A9 çekirdekleri üst düzey bir çözüm olarak kabul edildi ve Nvidia Tegra 2 ve Texas Instruments OMAP4 gibi hem geleneksel tek çekirdekli hem de daha güçlü çift çekirdekli yongalarda kullanıldı. Şu anda, 40 nanometre işlem teknolojisine göre yapılan Cortex-A9 tabanlı işlemciler popülerliğini kaybetmiyor ve orta segmentteki birçok akıllı telefonda kullanılıyor. Bu tür işlemcilerin çalışma frekansı 1 ila 2 ve daha fazla gigahertz olabilir, ancak genellikle 1.2-1.5 GHz ile sınırlıdır.

Korteks-A12

Haziran 2013'te ARM, yeni 28nm işlem teknolojisine dayanan ve orta sınıf akıllı telefonlarda Cortex-A9 çekirdeklerinin yerini alması amaçlanan Cortex-A12 çekirdeğini resmi olarak tanıttı. Geliştirici, Cortex-A9'a göre %40'lık bir performans artışı vaat ediyor ve ayrıca Cortex-A12 çekirdekleri, enerji verimli Cortex-A7 ile birlikte ARM big.LITTLE mimarisine yüksek performanslı olarak katılabilecek. Bu, üreticilerin düşük maliyetli sekiz çekirdekli yongalar oluşturmasına olanak tanıyacak. Doğru, bu yazının yazıldığı sırada, tüm bunlar sadece planlarda ve Cortex-A12'deki çiplerin seri üretimi henüz kurulmadı, ancak RockChip şirketi dört çekirdekli bir işlemci piyasaya sürme niyetini zaten açıklamıştı. 1.8 GHz frekanslı Cortex-A12'de.

Korteks-A15

2013 için Cortex-A15 çekirdeği ve türevleri üst düzey bir çözümdür ve çeşitli üreticilerin amiral gemisi iletişimci çiplerinde kullanılır. 28nm işlem teknolojisine göre yapılan ve Cortex-A15'e dayanan yeni işlemciler arasında Samsung Exynos 5 Octa ve Nvidia Tegra 4 yer alıyor ve bu çekirdek genellikle diğer üreticilerin modifikasyonları için bir platform görevi görüyor. Örneğin, Apple'ın en yeni işlemcisi A6X, Cortex-A15'in bir modifikasyonu olan Swift çekirdeklerini kullanır. Cortex-A15 üzerindeki çipler, 1.5-2.5 GHz frekansında çalışabilme yeteneğine sahiptir ve birçok üçüncü taraf standardını destekler ve 1 TB'a kadar fiziksel belleği adresleme yeteneği, bu tür işlemcilerin bilgisayarlarda kullanılmasını mümkün kılar (nasıl Bir banka Raspberry Pi kartı büyüklüğünde bir mini bilgisayarı hatırlamıyor musunuz?)

Cortex-A50 serisi

2013'ün ilk yarısında ARM, Cortex-A50 serisi adı verilen yeni bir çip serisi tanıttı. Bu hattın çekirdekleri, mimarinin yeni versiyonu olan ARMv8'e göre yürütülecek ve yeni komut setlerini destekleyecek ve ayrıca 64-bit olacak. Yeni bir bit derinliğine geçiş, mobil işletim sistemlerinin ve uygulamaların optimizasyonunu gerektirecek, ancak elbette on binlerce 32 bitlik uygulama desteği devam edecek. 64 bit mimariye ilk geçiş yapan Apple oldu. Şirketin iPhone 5S gibi en yeni cihazları tam da böyle bir Apple A7 ARM işlemci üzerinde çalışıyor. Cortex çekirdeklerini kullanmaması dikkat çekicidir - bunların yerini üreticinin Swift adı verilen kendi çekirdekleri alır. 64 bit işlemcilere geçme ihtiyacının bariz nedenlerinden biri, 4 GB'den fazla RAM desteği ve buna ek olarak, hesaplamalarda çok daha büyük sayılarla çalışabilme yeteneğidir. Tabii ki, şimdiye kadar bu, her şeyden önce, sunucular ve PC'ler için geçerlidir, ancak birkaç yıl içinde bu kadar RAM hacmine sahip akıllı telefonlar ve tabletler piyasaya çıkarsa şaşırmayacağız. Bugüne kadar, yeni bir mimaride çipleri piyasaya sürme planları ve bunları kullanan akıllı telefonlar hakkında hiçbir şey bilinmiyor, ancak Samsung'un zaten duyurduğu gibi, amiral gemilerinin 2014'te alacağı işlemciler bunlar olabilir.

Korteks-A53

Seri, Cortex-A9'un doğrudan halefi olacak Cortex-A53 çekirdeğiyle açılıyor. Cortex-A53 tabanlı işlemciler, performansta Cortex-A9 tabanlı yongalardan belirgin şekilde daha iyi performans gösteriyor, ancak aynı zamanda düşük güç tüketimi de devam ediyor. Bu tür işlemciler, Cortex-A57 işlemci ile aynı yonga seti üzerinde birleştirilerek hem tek tek hem de ARM big.LITTLE konfigürasyonunda kullanılabilir.

20nm işlem teknolojisini temel alacak Cortex-A57 işlemciler, yakın gelecekte en güçlü ARM işlemciler haline gelmeli. Yeni çekirdek, çeşitli performans parametrelerinde selefi Cortex-A15'i önemli ölçüde geride bırakıyor (yukarıdaki karşılaştırmayı görebilirsiniz) ve PC pazarını ciddi şekilde hedefleyen ARM'ye göre, normal bilgisayarlar (dizüstü bilgisayarlar dahil) için karlı bir çözüm olacak. ), sadece mobil cihazlar değil.

Modern işlemcilerin enerji tüketimi sorununa yüksek teknoloji ürünü bir çözüm olarak ARM, özü, genellikle aynı sayıda enerji tasarrufu sağlayan ve yüksek- performans olanlar.

Bir çip üzerinde farklı türde çekirdekleri çalıştırmak için üç şema vardır: big.LITTLE (kümeler arası geçiş), big.LITTLE IKS (çekirdekler arası geçiş) ve big.LITTLE MP (heterojen çoklu işlem).

big.LITTLE (kümeler arasında geçiş)

ARM big.LITTLE mimarisine dayalı ilk yonga seti Samsung Exynos 5 Octa işlemciydi. Orijinal big.LITTLE "4 + 4" şemasını kullanır; bu, kaynak yoğun uygulamalar ve oyunlar ve dört enerji için tek bir çip üzerinde dört yüksek performanslı Cortex-A15 çekirdeğini iki kümede (dolayısıyla şemanın adı) birleştirmek anlamına gelir. -Çoğu program için günlük çalışma için Cortex-A7 çekirdeklerini kaydetme ve aynı anda yalnızca bir tür çekirdek çalışabilir. Çekirdek grupları arasında geçiş, tam otomatik modda kullanıcı için neredeyse anında ve fark edilmeden gerçekleşir.

big.LITTLE mimarisinin daha karmaşık bir uygulaması, birkaç gerçek çekirdeği (genellikle iki) tek bir sanal çekirdekte birleştiriyor, işletim sistemi çekirdeği tarafından kontrol ediliyor ve hangi çekirdeklerin kullanılacağına karar veriyor - enerji açısından verimli veya yüksek performans. Elbette, birkaç sanal çekirdek de vardır - resimde, dört sanal çekirdeğin her birinin bir Cortex-A7 ve Cortex-A15 çekirdeği içerdiği bir IKS devresi örneği gösterilmektedir.

big.LITTLE MP şeması en "gelişmiş" şemadır - içinde her çekirdek bağımsızdır ve gerektiğinde işletim sistemi çekirdeği tarafından etkinleştirilebilir. Bu, ARM big.LITTLE MP mimarisi üzerine kurulu bir yonga setinde dört Cortex-A7 çekirdeği ve aynı sayıda Cortex-A15 çekirdeği kullanıldığında, farklı türde olsalar bile 8 çekirdeğin tümü aynı anda çalışabilir. Bu türdeki ilk işlemcilerden biri, şirketin 2 GHz saat frekansında çalışabilen ve UltraHD çözünürlükte video kaydedip oynatabilen sekiz çekirdekli yongasıydı.

Gelecek

Şu anda mevcut olan bilgilere göre, yakın gelecekte ARM, diğer şirketlerle birlikte, yeni Cortex-A53 ve Cortex-A57 çekirdeklerini kullanacak olan yeni nesil big.LITTLE yongalarının piyasaya sürülmesini planlıyor. Ayrıca ARM big.LITTLE tabanlı bütçe işlemcileri, “2 + 2” şemasına göre çalışacak, yani iki çekirdekli iki grup kullanacak Çinli üretici MediaTek tarafından üretilecek.

ARM, işlemcilere ek olarak Mali ailesi için grafik hızlandırıcılar da geliştiriyor. İşlemciler gibi, grafik hızlandırıcılar da, örneğin kenar yumuşatma düzeyi, veri yolu arabirimi, önbellek (çalışma hızını artırmak için kullanılan ultra hızlı bellek) ve "grafik çekirdeği" sayısı gibi birçok parametreyle karakterize edilir. Son makale, bu gösterge, CPU'yu tanımlarken kullanılan terimle benzerliğine rağmen, iki GPU'yu karşılaştırırken performans üzerinde neredeyse hiçbir etkisi yoktur).

İlk ARM grafik hızlandırıcısı, LG Renoir dokunmatik ekranlı telefonda kullanılan (evet, en yaygın cep telefonu) şu anda kullanılmayan Mali 55 idi. GPU oyunlarda kullanılmadı - sadece arayüzü oluşturmak için ve günümüz standartlarına göre ilkel özelliklere sahipti, ancak Mali serisinin “atası” olan oydu.

O zamandan beri ilerleme büyük bir sıçrama yaptı ve şimdi desteklenen API'ler ve oyun standartları hiç de küçük bir öneme sahip değil. Örneğin, OpenGL ES 3.0 desteği artık yalnızca Qualcomm Snapdragon 600 ve 800 gibi en güçlü işlemcilerde duyuruluyor ve ARM ürünleri hakkında konuşursak, standart Mali-T604 gibi hızlandırıcılar tarafından destekleniyor (o oldu yeni Midgard mikro mimarisinde yapılan ilk ARM grafik işlemcisi), Mali-T624, Mali-T628, Mali-T678 ve bunlara yakın diğer bazı yongalar. Bir veya başka bir GPU, bir kural olarak, çekirdekle yakından ilişkilidir, ancak yine de, ayrı olarak belirtilir, bu, oyunlardaki grafiklerin kalitesi sizin için önemliyse, ismine bakmanın mantıklı olduğu anlamına gelir. bir akıllı telefon veya tabletin teknik özelliklerindeki hızlandırıcı.

ARM ayrıca, en yaygın olanları Mali-400 MP ve Mali-450 MP olan ve nispeten düşük performans ve sınırlı bir API seti ve desteklenen standartlar açısından ağabeylerinden farklı olan orta sınıf akıllı telefonlar için grafik hızlandırıcılarına sahiptir. Buna rağmen, bu GPU'lar yeni akıllı telefonlarda kullanılmaya devam ediyor, örneğin sekiz çekirdekli MTK6592 işlemciye ek olarak Mali-450 MP4 grafik hızlandırıcısını (Mali-450 MP'nin geliştirilmiş bir modifikasyonu) alan Zopo ZP998.

Muhtemelen, en yeni ARM grafik hızlandırıcılarına sahip akıllı telefonlar 2014'ün sonunda görünmelidir: Ekim 2013'te sunulan Mali-T720, Mali-T760 ve Mali-T760 MP. Mali-T720, düşük maliyetli akıllı telefonlar için yeni GPU ve bu segmentte Open GL ES 3.0'ı destekleyen ilk GPU olmalıdır. Mali-T760, sırayla, en güçlü mobil grafik hızlandırıcılarından biri olacak: beyan edilen özelliklere göre, GPU'nun 16 işlem çekirdeği var ve gerçekten muazzam bir bilgi işlem gücüne, 326 Gflops'a sahip, ancak aynı zamanda dört kat daha az Yukarıda belirtilen Mali-T604'ten daha fazla güç tüketimi.

ARM CPU'ların ve GPU'ların Piyasadaki Rolü

ARM'nin aynı adı taşıyan mimarinin yazarı ve geliştiricisi olmasına rağmen, tekrar ediyoruz, artık mobil işlemcilerin büyük çoğunluğunda kullanılıyor, çekirdek ve grafik hızlandırıcı şeklindeki çözümleri büyük akıllı telefonlar arasında popüler değil. üreticiler. Örneğin, Android işletim sistemindeki amiral gemisi iletişimcilerin Krait çekirdekli bir Snapdragon işlemciye ve Qualcomm'dan bir Adreno grafik hızlandırıcıya sahip olması gerektiğine, aynı şirketin yonga setlerinin Windows Phone'daki akıllı telefonlarda kullanıldığına ve örneğin bazı gadget üreticilerinin, Apple, kendi çekirdeklerini geliştir. ... Mevcut durum neden bu?

Belki bazı nedenler daha derinlerde yatıyor olabilir, ancak bunlardan biri, ARM'den CPU ve GPU'nun diğer şirketlerin ürünleri arasında net bir şekilde konumlandırılmaması ve bunun sonucunda şirketin geliştirmelerinin B'de kullanım için temel bileşenler olarak algılanmasıdır. -marka cihazlar, ucuz akıllı telefonlar ve daha olgun çözümlerin yaratılması. Örneğin Qualcomm, yeni işlemciler yaratırken ana hedeflerinden birinin güç tüketimini azaltmak olduğunu ve Cortex çekirdekleri tarafından değiştirilen Krait çekirdeklerinin sürekli olarak daha yüksek performans sonuçları gösterdiğini hemen hemen her sunumda tekrarlıyor. Benzer bir açıklama Nvidia'nın oyun odaklı yonga setleri için de geçerli ancak Samsung'un Exynos işlemcileri ve Apple'ın A serisi işlemcileri ise aynı firmaların akıllı telefonlarına kurulum yaptıkları için kendi pazarlarına sahipler.

Yukarıdakiler, ARM tasarımlarının üçüncü taraf işlemcilerden ve çekirdeklerden çok daha kötü olduğu anlamına gelmez, ancak pazardaki rekabet sonuçta yalnızca akıllı telefon alıcılarına fayda sağlar. ARM'nin, üreticilerin zaten kendi başlarına değiştirebilecekleri bir lisans satın alarak bazı boşluklar sunduğunu söyleyebiliriz.

Çözüm

ARM mimarisine dayalı mikroişlemciler, düşük güç tüketimi ve nispeten yüksek işlem gücü nedeniyle mobil cihaz pazarını başarıyla fethetti. Daha önce, diğer RISC mimarileri ARM ile, örneğin MIPS ile rekabet ediyordu, ancak şimdi yalnızca bir ciddi rakibi var - bu arada, pazar payı için aktif olarak savaşmasına rağmen henüz algılanmayan x86 mimarisine sahip Intel ya tüketiciler ya da çoğu üretici, özellikle de üzerinde amiral gemisi olmaması nedeniyle ciddi şekilde (Lenovo K900, ARM işlemcili en yeni üst düzey akıllı telefonlarla artık rekabet edemez).

Bilgisayar dünyası hızla değişiyor. Masaüstü PC'ler ilk satış sırasını dizüstü bilgisayarlara kaptırdı ve pazarı tabletlere ve diğer mobil cihazlara vermek üzereler. 10 yıl önce saf megahertz, gerçek güç ve performansı takdir ettik. Şimdi, pazarı fethetmek için işlemcinin sadece hızlı değil, aynı zamanda ekonomik olması gerekiyor. ARM, birçok kişi tarafından 21. yüzyılın mimarisi olarak kabul edilir. Öyle mi?

Yeni, iyi unutulmuş eski

ARM PR uzmanlarını takip eden gazeteciler, genellikle bu mimariyi gri saçlı x86'yı gömmesi gereken tamamen yeni bir şey olarak sunuyorlar.

Aslında, Intel, AMD ve VIA işlemcilerinin inşa edildiği, dizüstü bilgisayarlara ve masaüstü bilgisayarlara kurulduğu ARM ve x86, pratik olarak aynı yaştadır. İlk x86 çipi 1978'de piyasaya sürüldü. ARM projesi resmi olarak 1983'te başladı, ancak aynı zamanda x86'nın yaratılmasıyla neredeyse aynı anda gerçekleştirilen gelişmelere dayanıyordu.

İlk ARM'ler, zarafetleriyle uzmanları etkiledi, ancak nispeten düşük performanslarıyla, yüksek hızlar talep eden ve iş verimliliğine dikkat etmeyen bir pazarı ele geçiremediler. ARM'in popülaritesinin hızla artması için belirli koşulların karşılanması gerekiyordu.

Seksenlerin ve doksanların başında, nispeten ucuz yağlarıyla, güçlü 6 litrelik motorlara sahip devasa SUV'lar talep edildi. Çok azı elektrikli araçlarla ilgileniyordu. Ancak zamanımızda, bir varil petrolün maliyeti 100 dolardan fazla olduğunda, obur motorlara sahip büyük arabalara sadece zenginler ihtiyaç duyar, geri kalanı yakıt tasarruflu arabalara geçmek için acele eder. ARM'de de benzer bir şey oldu. Hareketlilik ve ekonomi sorunu ortaya çıktığında, mimari büyük talep görüyordu.

Riskli işlemci

ARM bir RISC mimarisidir. İndirgenmiş komut seti bilgisayarı (RISC) kullanır. Bu tür mimari yetmişlerin sonlarında, Intel'in x86'sını sunduğu sıralarda ortaya çıktı.

Çeşitli mikro kod derleyicileri ve işlemcileri ile deneyler yapan mühendisler, bazı durumlarda basit komut dizilerinin tek bir karmaşık işlemden daha hızlı çalıştığını fark ettiler. Sınırlı bir dizi basit talimatla çalışmayı, kod çözmeyi ve minimum zaman alacak yürütmeyi içeren bir mimari oluşturmaya karar verildi.

İlk RISC işlemci projelerinden biri, 1981 yılında Berkeley Üniversitesi'nden bir grup öğrenci ve öğretim üyesi tarafından uygulandı. Bu sırada İngiliz şirketi Acorn, zamanın zorluğuyla karşı karşıya kaldı. Foggy Albion'da 6502 işlemciye dayalı çok popüler BBC Micro eğitim bilgisayarlarını üretti ama kısa süre sonra bu ev bilgisayarları daha gelişmiş makinelere kapılmaya başladı. Meşe palamudu piyasayı kaybetme riskiyle karşı karşıya kaldı. RISC işlemciler üzerindeki öğrenci çalışmalarına aşina olan şirketin mühendisleri, kendi çipinizi yaratmanın oldukça kolay olacağına karar verdiler. 1983 yılında, daha sonra ARM'ye dönüşen Acorn RISC Machine projesi başladı. İlk işlemci üç yıl sonra piyasaya sürüldü.

İlk KOL

Son derece basitti. İlk ARM çipleri, bir dizi daha basit talimatla temsil edilen çarpma ve bölme talimatlarından bile yoksundu. Çiplerin bir başka özelliği de bellekle çalışma ilkeleriydi: tüm veri işlemleri yalnızca kayıtlarda gerçekleştirilebiliyordu. Bu durumda, işlemci sözde kayıt penceresi ile çalıştı, yani, çoğunlukla evrensel olan mevcut tüm kayıtların yalnızca bir kısmına erişebildi ve çalışmaları işlemcinin bulunduğu moda bağlıydı. Bu, ARM'nin ilk sürümlerinin önbelleği terk etmesine izin verdi.

Ek olarak, komut setlerini basitleştirerek, mimarlar bir dizi başka bloktan vazgeçebildiler. Örneğin, ilk ARM'de, bir kayan nokta birimi - FPU'nun yanı sıra mikro kod tamamen yoktu. İlk ARM'deki toplam transistör sayısı 30.000'di.Benzer x86'da birkaç kez, hatta daha fazla büyüklük sırası vardı. Koşullu komut yürütme yoluyla ek enerji tasarrufu sağlanır. Yani, kayıtta karşılık gelen bir gerçek varsa, bu veya bu işlem gerçekleştirilecektir. Bu, işlemcinin gereksiz hareketlerden kaçınmasına yardımcı olur. Tüm talimatlar sırayla yürütülür. Sonuç olarak, ARM performansta kayıp, ancak önemli ölçüde değil, güç tüketiminde önemli ölçüde kazanıyor.

Mimariyi oluşturmanın temel ilkeleri, ilk ARM'dekiyle aynı kalır: yalnızca kayıtlardaki verilerle çalışma, azaltılmış talimat seti, minimum ek modüller. Tüm bunlar, mimariye düşük güç tüketimi ve nispeten yüksek performans sağlar.

Arttırmak amacıyla, ARM geçtiğimiz yıllarda birkaç ek komut seti tanıttı. Klasik ARM ile birlikte Thumb, Thumb 2, Jazelle var. İkincisi, Java kodunun yürütülmesini hızlandırmak için tasarlanmıştır.

Cortex - en gelişmiş ARM

Cortex - mobil cihazlar, gömülü sistemler ve mikro denetleyiciler için modern mimariler. Buna göre, CPU'lar Cortex-A, gömülü - Cortex-R ve mikrodenetleyiciler - Cortex-M olarak adlandırılır. Hepsi ARMv7 mimarisine dayanmaktadır.

ARM serisindeki en gelişmiş ve güçlü mimari Cortex-A15'tir. Temelde ağırlıklı olarak iki veya dört çekirdekli modellerin üretileceği varsayılmaktadır. Önceki tüm ARM'lerin Cortex-A15'i, blok sayısı ve kalitesi açısından x86'ya en yakın olanıdır.

Cortex-A15, multimedya verilerinin işlenmesini hızlandırmak için tasarlanmış bir FPU ve bir dizi NEON SIMD talimatı ile donatılmış işlemci çekirdeklerine dayanmaktadır. Çekirdekler 13 aşamalı bir ardışık düzene sahiptir, talimatların serbest sıralı yürütülmesini, ARM tabanlı sanallaştırmayı desteklerler.

Cortex-A15, genişletilmiş bellek adresleme sistemini destekler. ARM, 32-bit bir mimari olmaya devam ediyor, ancak şirketin mühendisleri, 64-bit veya diğer genişletilmiş adreslemeyi, işlemci tarafından anlaşılabilir 32-bit bir adrese nasıl dönüştüreceklerini öğrendiler. Teknolojiye Uzun Fiziksel Adres Uzantıları adı verildi. Onun sayesinde Cortex-A15 teorik olarak 1 TB'a kadar belleğe hitap edebilir.

Her çekirdek, birinci düzey bir önbellek ile donatılmıştır. Ayrıca, düşük gecikmeli 4 MB'a kadar dağıtılmış L2 önbellek vardır. İşlemci, diğer birimler ve çevre birimleriyle iletişim kurmak için kullanılabilen 128 bit tutarlı bir veri yolu ile donatılmıştır.

Cortex-A15'in altında yatan çekirdekler, Cortex-A9'un bir evrimidir. Benzer bir yapıya sahiptirler.

Cortex-A9, Cortex-A15'in aksine hem çok çekirdekli hem de tek çekirdekli olarak üretilebiliyor. Maksimum frekans 2,0 GHz'dir, Cortex-A15, 2,5 GHz'de çalışan çipler oluşturma olasılığını varsayar. Buna dayalı yongalar, 40 nm ve daha ince teknik işlemler kullanılarak üretilecek. Cortex-A9, 65 ve 40 nm proses teknolojisinde mevcuttur.

Cortex-A9, Cortex-A15 gibi, yüksek performanslı akıllı telefonlarda ve tabletlerde kullanılmak üzere tasarlanmıştır, ancak örneğin sunucularda daha ciddi uygulamalar için çok zordur. Yalnızca Cortex-A15'te donanım sanallaştırması, genişletilmiş bellek adreslemesi bulunur. Ayrıca NEON Advanced SIMD komut seti ve FPU, Cortex-A9'da isteğe bağlıyken, Cortex-A15'te gereklidir.

Cortex-A8 gelecekte yavaş yavaş sahneyi terk edecek, ancak şimdilik bu tek çekirdekli varyant bütçe akıllı telefonlarda uygulama bulacak. Düşük maliyetli 600 MHz - 1 GHz çözümü, dengeli bir mimari sunar. FPU'ya sahiptir, SIMD NEON'un ilk sürümünü destekler. Cortex-A8, tek bir teknik süreci varsayar - 65 nm.

ARM önceki nesiller

ARM11 işlemciler mobil pazarda oldukça yaygın. ARMv6 mimarisine ve modifikasyonlarına dayanmaktadırlar. 8-9 aşamalı boru hatları, Java kodunun işlenmesini hızlandıran Jazelle desteği, akış talimatları SIMD, Thumb-2 ile karakterizedir.

XScale, ARM10E, ARM9E işlemciler, ARMv5 mimarisine ve modifikasyonlarına dayanmaktadır. Maksimum boru hattı uzunluğu 6 aşamadır, Thumb, Jazelle DBX, Enhanced DSP. XScale yongaları bir L2 önbelleğine sahiptir. İşlemciler 2000'li yılların ortalarında akıllı telefonlarda kullanılıyordu ve bugün bazı düşük maliyetli cep telefonlarında bulunabilirler.

ARM9TDMI, ARM8, StrongARM, 3-5 aşamalı bir boru hattına sahip olan ve Thumb'ı destekleyen ARMv4'ün temsilcileridir. Örneğin ARMv4, ilk klasik iPod'larda bulundu.

ARM6 ve ARM7'nin ikisi de ARMv3'tür. Bu mimaride, ilk önce FPU birimi ortaya çıktı, mimarinin ilk örneklerinde olduğu gibi 26-bit değil, 32-bit bellek adresleme uygulandı. Resmi olarak, ARMv2 ve ARMv1, 32 bit yongalardı, ancak gerçekte yalnızca 26 bit adres alanıyla aktif olarak çalıştılar. Önbellek ilk olarak ARMv2'de ortaya çıktı.

Onların adı lejyon

Acorn, başlangıçta işlemci pazarında bir oyuncu olma niyetinde değildi. ARM projesinin görevi, bilgisayar üretimi için kendi üretiminin bir çipini yaratmaktı - Acorn'un ana işi olarak gördüğü PC'lerin yaratılmasıydı.

Bir grup geliştiriciden ARM, Apple sayesinde bir şirkete dönüştü. 1990'da Apple, ilk Newton el bilgisayarı için düşük maliyetli bir işlemci geliştirmek üzere VLSI ve Acorn ile ortaklık kurdu. Bu amaçlar için, Acorn iç projesi - ARM adını alan ayrı bir şirket kuruldu.

Apple'ın katılımıyla, İngiliz geliştiricinin modern çiplerine en yakın olan ARM6 işlemci oluşturuldu. Aynı zamanda DEC, ARM6 mimarisinin patentini almayı başardı ve StrongARM markası altında çip üretmeye başladı. Birkaç yıl sonra, teknoloji başka bir patent anlaşmazlığında Intel'e geçti. Mikroişlemci devi, XScale işlemcisi olan ARM temelinde kendi analogunu yarattı. Ancak önceki on yılın ortasında Intel, yalnızca x86'ya odaklanarak bu "çekirdek dışı varlıktan" kurtuldu. XScale, halihazırda ARM tarafından lisanslanmış olan Marvell'in eline geçti.

Dünyaya yeni ortaya çıkan ARM, ilk başlarda işlemci üretimi ile baş edemiyordu. Yönetimi para kazanmak için farklı bir yol seçti. ARM mimarisi basit ve esnekti. İlk başta, çekirdek bir önbellekten bile yoksundu, bu nedenle daha sonra FPU'lar da dahil olmak üzere ek modüller, denetleyiciler işlemciye sıkı bir şekilde entegre edilmedi, bunun yerine tabana asıldı.

Buna göre ARM, teknolojik olarak gelişmiş şirketlerin ihtiyaçları için işlemciler veya mikro denetleyiciler oluşturmasına olanak tanıyan akıllı bir tasarımcıya sahip oldu. Bu, standart işlevselliği genişletebilen yardımcı işlemciler kullanılarak yapılır. Toplamda, mimari 16 adede kadar yardımcı işlemciyi destekler (0'dan 15'e kadar sayılar), ancak 15 sayısı önbellek ve bellek yönetimi işlevlerini gerçekleştiren bir yardımcı işlemci için ayrılmıştır.

Çevre birimleri, kayıtlarını işlemcinin veya yardımcı işlemcinin bellek alanıyla eşleştirerek ARM yongasına bağlanır. Örneğin, bir görüntü işleme çipi, nispeten basit bir ARM7TDMI-tabanlı çekirdekten ve bir HDTV sinyalinin kodunu çözebilen bir yardımcı işlemciden oluşabilir.

ARM, mimarisini lisanslamaya başladı. Texas Instruments, Marvell, Qualcomm, Freescale ve aynı zamanda Samsung, Nokia, Nintendo veya Canon gibi tamamen çekirdek olmayan şirketler de dahil olmak üzere diğer şirketler silikonun uygulanmasıyla zaten meşguldü.

Etkileyici telif ücretlerinin yanı sıra kendi fabrikalarının olmaması, ARM'nin mimarinin yeni versiyonlarını geliştirmede daha esnek olmasına izin verdi. Şirket onları kek gibi pişirerek yeni nişlere girdi. Akıllı telefonlara ve tabletlere ek olarak, mimari özel işlemcilerde, örneğin GPS navigasyon cihazlarında, dijital kameralarda ve video kameralarda kullanılır. Temelde, gömülü sistemler için endüstriyel kontrolörler ve diğer yongalar oluşturulur.

ARM lisanslama sistemi gerçek bir mikro elektronik hipermarketidir. Şirket, yalnızca yeni değil, aynı zamanda eski mimarileri de lisanslar. İkincisi, ucuz cihazlar için mikro denetleyiciler veya yongalar oluşturmak için kullanılabilir. Doğal olarak, telif ücretlerinin seviyesi, üreticinin ilgilendiği mimari varyantın yenilik derecesine ve karmaşıklığına bağlıdır. Geleneksel olarak, ARM'nin işlemciler geliştirdiği teknik süreçler, x86 ile ilgili olduğu düşünülenlerin 1-2 adım gerisindedir. Mimarinin yüksek enerji verimliliği, onu yeni teknolojilere geçişe daha az bağımlı hale getirir. Intel ve AMD, fiziksel boyutu ve güç tüketimini korurken frekansları ve çekirdek sayısını artırmak için daha ince yongalar üretmeye çalışıyor. ARM, kutudan çıktığı haliyle daha düşük güç gereksinimlerine sahiptir ve ayrıca watt başına daha yüksek bir performans düzeyi sunar.

NVIDIA, TI, Qualcomm, Marvell işlemcilerinin özellikleri

Geliştiriciler, ARM'yi sağa ve sola lisanslayarak, ortak yetkinlikleri pahasına mimarilerinin konumunu güçlendirdi. NVIDIA Tegra bu durumda klasik bir örnek olarak kabul edilebilir. Bu çip üzerinde sistemler serisi, ARM mimarisine dayanmaktadır, ancak NVIDIA'nın 3D grafikler ve sistem mantığı alanında kendi çok ciddi gelişmeleri zaten vardı.

ARM, lisans verenlerine kapsamlı yeniden mimari yetkisi verir. Buna göre, NVIDIA mühendisleri ARM'nin (CPU bilgi işlem) güçlü yanlarını ve kendi ürünlerini Tegra'da birleştirebildiler - 3D grafiklerle çalışma vb. Sonuç olarak Tegra, sınıfındaki en yüksek 3D performansına sahiptir. Samsung ve Texas Instruments tarafından kullanılan PowerVR'lerden %25-30 daha hızlılar ve Qualcomm'un Adreno'sunun neredeyse iki katı büyüklüğündeler.

ARM mimarisine dayanan diğer işlemci üreticileri, daha yüksek frekanslar ve performans elde etmek için belirli ek blokları güçlendirir, çipleri geliştirir.

Örneğin Qualcomm, ARM referans tasarımını kullanmaz. Şirketin mühendisleri onu ciddi şekilde elden geçirdi ve ona Akrep adını verdi - Snapdragon yongalarının altında yatan odur. Tasarım kısmen, standart IP ARM'nin sağladığından daha ince teknik süreçleri barındıracak şekilde yeniden tasarlandı. Sonuç olarak, ilk Snapdragon'lar 45nm'de üretildi ve bu da onlara daha yüksek frekanslar verdi. Ve beyan edilen 2.5 GHz ile bu işlemcilerin yeni nesli, ARM Cortex-A9'a dayanan analoglar arasında en hızlısı olabilir. Qualcomm ayrıca AMD'den alınan geliştirmelere dayalı olarak kendi grafik çekirdeği olan Adreno'yu kullanıyor. Yani bir bakıma Snapdragon ve Tegra genetik düzeyde düşmanlar.

Samsung, Hummingbird'ü yaratırken mimari optimizasyon yolunu da aldı. Koreliler, Intrinsity ile birlikte mantığı değiştirdiler, böylece bazı işlemleri gerçekleştirmek için gereken talimatların sayısını azalttılar. Böylece verimliliğin %5-10'unu kazanmak mümkün oldu. Ayrıca dinamik L2 önbellek ve ARM NEON medya uzantısı eklendi. Koreliler PowerVR SGX540'ı grafik modülü olarak kullandılar.

Texas Instruments, görüntü işlemeyi hızlandırmaktan sorumlu ARM Cortex-A mimarisine dayalı yeni OMAP serisine özel bir IVA modülü ekledi. Dahili kameranın sensöründen gelen verilerin daha hızlı işlenmesini sağlar. Ayrıca, ISP'ye bağlıdır ve video hızlandırmayı destekler. OMAP ayrıca PowerVR grafiklerini kullanır.

Apple A4, büyük bir 512KB önbelleğe, PowerVR grafiklere sahiptir ve ARM çekirdeğinin kendisi, Samsung tarafından yeniden tasarlanan bir mimariye dayanmaktadır.

2011'in başlarında iPad 2'de piyasaya sürülen çift çekirdekli Apple A5, tıpkı daha önce optimize edilmiş Samsung gibi ARM Cortex-A9 mimarisine dayanıyor. A4 ile karşılaştırıldığında, yeni çip iki kat daha fazla L2 önbelleğe sahip - 1 MB'a yükseltildi. İşlemci, çift kanallı bir bellek denetleyicisi içerir, geliştirilmiş bir video bloğuna sahiptir. Sonuç olarak, bazı görevlerdeki performansı Apple A4'ün iki katı kadar yüksek.

Marvell, daha yakından incelendiğinde Intel'den satın alınan XScale ve ARM'nin bir melezi olduğu ortaya çıkan kendi Sheeva mimarisine dayalı yongalar sunuyor. Bu yongalar emsallerine göre daha büyük bir önbelleğe sahip olup özel bir multimedya modülü ile donatılmıştır.

Şu anda, ARM lisans sahipleri yalnızca ARM Cortex-A9 mimarisine dayalı yongalar üretmektedir. Aynı zamanda, dört çekirdekli seçenekler oluşturmanıza izin vermesine rağmen, NVIDIA, Apple, Texas Instruments ve diğerleri hala bir veya iki çekirdekli modellerle sınırlıdır. Ek olarak, çipler 1.5 GHz'e kadar çalışır. Cortex-A9, iki GHz işlemcilerin yapılmasına izin verir, ancak yine de üreticiler, frekansları hızlı bir şekilde artırmaya çalışmazlar - sonuçta, pazarda 1,5 GHz'de yeterli çift çekirdekli işlemci bulunur.

Cortex-A15 tabanlı işlemciler gerçekten çok çekirdekli hale gelmeli, ancak duyurulursa kağıt üzerinde. Silikondaki görünümleri gelecek yıl beklenmelidir.

Modern Cortex-A9 tabanlı ARM lisanslı işlemciler:

x86 ana rakip

x86, CISC mimarilerinin bir temsilcisidir. Tam bir komut seti kullanırlar. Bu durumda bir komut birkaç düşük seviyeli işlem gerçekleştirir. Program kodu, ARM'den farklı olarak daha kompakttır, ancak çok hızlı yürütülmez ve daha fazla kaynak gerektirir. Ek olarak, en başından beri x86, hem çok yönlülüklerini hem de oburluklarını ima eden tüm gerekli bloklarla donatıldı. Komutların koşulsuz, paralel yürütülmesi için ek enerji harcandı. Bu, bir hız avantajının elde edilmesini sağlar, ancak bazı işlemler önceki koşulları karşılamadıkları için boşta kalır.

Bunlar klasik x86'ydı, ancak 80486'dan başlayarak Intel fiili, daha önce daha basit talimatlara ayrıştırılmış CISC talimatlarını yürüten dahili bir RISC çekirdeği yarattı. Modern Intel ve AMD işlemciler aynı tasarıma sahiptir.

Windows 8 ve ARM

ARM ve x86 bugün 30 yıl öncesine göre daha az farklılık gösteriyor, ancak yine de onları işlemci pazarının farklı nişlerine ayıran farklı ilkelere dayanıyorlar. Bilgisayarın kendisi değişmemiş olsaydı, mimariler asla kesişmeyebilirdi.

Akıllı telefonlara ve tabletlere daha fazla önem verilerek mobilite ve verimlilik ön plana çıktı. Apple, mobil cihazlardan ve bunlara bağlı altyapıdan çok para kazanıyor. Geride kalmak istemeyen Microsoft, ikinci yıldır tablet pazarında kendine yer edinmeye çalışıyor. Google oldukça başarılı.

Masaüstü bilgisayar öncelikle çalışan bir araç haline geliyor, ev bilgisayarının nişi tabletler ve özel cihazlar tarafından işgal ediliyor. Bu koşullarda Microsoft, eşi görülmemiş bir adım atacak. ... Bunun nereye varacağı henüz belli değil. İşletim sisteminin iki sürümünü veya her iki mimariyle çalışacak bir sürümünü alacağız. Microsoft'un ARM desteği x86'yı gömecek mi, etmeyecek mi?

Henüz çok az bilgi var. Microsoft, CES 2011 sırasında ARM tabanlı bir cihaz üzerinde çalışan Windows 8'i gösterdi. Steve Ballmer, Windows'un video izleyebildiğini, resimlerle çalışabileceğini, ARM platformunda İnternet'i kullanabileceğini gösterdi - Internet Explorer donanım hızlandırma ile bile çalıştı - USB cihazlarını bağlayabilir, belgeleri yazdırabilir . Bu demodaki en önemli şey, sanal bir makine olmadan ARM üzerinde çalışan Microsoft Office'ti. Sunumda Qualcomm, Texas Instruments ve NVIDIA işlemcilerine dayalı üç gadget gösterildi. Windows'un standart bir "yedi" kabuğu vardı, ancak Microsoft temsilcileri sistemin yeni, yeniden tasarlanmış bir çekirdeğini duyurdu.

Ancak Windows sadece Microsoft mühendisleri tarafından yapılmış bir işletim sistemi değil, aynı zamanda milyonlarca programdır. Bazı yazılımlar birçok meslekteki insanlar için kritik öneme sahiptir. Örneğin, Adobe CS paketi. Şirket, yazılımın ARM-Windows sürümünü destekleyecek mi yoksa yeni çekirdek Photoshop ve diğer popüler uygulamaların NVIDIA Tegra veya benzeri yongalara sahip bilgisayarlarda ek kod değişiklikleri olmadan çalışmasına izin verecek mi?

Ek olarak, soru ekran kartlarıyla ortaya çıkıyor. Günümüzde dizüstü grafik kartları, masaüstü grafik yongalarının güç tüketimini optimize ederek üretiliyor - mimari olarak aynılar. Aynı zamanda, bir video kartı artık "bilgisayardaki bilgisayar" gibi bir şeydir - kendi ultra hızlı RAM'ine ve belirli görevlerde geleneksel işlemcileri önemli ölçüde aşan kendi bilgi işlem çipine sahiptir. 3D grafiklerle çalışan uygulamaların ilgili optimizasyonunun onlar için yapıldığını söylemeye gerek yok. Evet ve çeşitli video düzenleme programları ve grafik düzenleyiciler (özellikle CS4 sürümünden Photoshop) ve daha yakın zamanda tarayıcılar GPU'ları kullanarak donanım hızlandırmayı da kullanır.

Elbette Android, MeeGo, BlackBerry OS, iOS ve diğer mobil sistemlerde piyasadaki çeşitli mobil (daha doğrusu ultra mobil) hızlandırıcılar için gerekli optimizasyonlar yapılmıştır. Ancak, Windows'ta desteklenmezler. Sürücüler elbette yazılacaktır (ve zaten yazılmıştır - Intel Atom Z500 serisi işlemciler, entegre PowerVR SGX 535 "akıllı telefon" grafik çekirdeğine sahip bir yonga seti ile birlikte gelir), ancak bunlar için uygulamaların optimizasyonu gecikebilir, eğer varsa .

Açıkçası, "Masaüstünde ARM" çok iyi kök salmayacak. İnternete erişecekleri ve film izleyecekleri düşük güçlü sistemlerde mi? Genel olarak nettoplarda. Bu nedenle ARM, Intel Atom'un işgal ettiği ve AMD'nin Brazos platformuyla aktif olarak çabaladığı nişi yakalamaya çalışıyor. Ve görünüşe göre kısmen başarılı olacak. Her iki işlemci şirketi de çok rekabetçi bir şey "çekmedikçe".

Bazı yerlerde Intel Atom ve ARM zaten rekabet ediyor. Küçük bir ofis veya daireye hizmet edebilecek ağ bağlantılı depolama ve düşük güçlü sunucular oluşturmak için kullanılırlar. Düşük maliyetli Intel çiplerine dayalı birkaç ticari küme projesi de vardır. Yeni ARM Cortex-A9 tabanlı işlemcilerin özellikleri, altyapıyı desteklemek için kullanılmalarına izin veriyor. Böylece, birkaç yıl içinde küçük yerel ağlar için ARM sunucuları veya ARM-NAS alabiliriz ve düşük güçlü web sunucularının ortaya çıkması göz ardı edilemez.

ilk fikir tartışması

ARM'nin x86 tarafındaki ana rakibi Intel Atom'dur ve artık platform onlara eklenebilir. x86 ve ARM arasındaki karşılaştırma, OpenSourceMark ve miniBench kriterlerini oluşturan ve SiSoftware Sandra'nın ortak yazarlarından biri olan Van Smith tarafından yapıldı. Atom N450, Freescale i.MX515 (Cortex-A8), VIA Nano L3050 "yarışta" yer aldı. x86 yongalarının frekansları düşürüldü, ancak daha gelişmiş bellek nedeniyle hala bir avantaja sahiptiler.

Sonuçlar oldukça ilginçti. ARM çipi, daha az güç kullanırken tamsayılı işlemlerde rakipleri kadar hızlı olduğunu kanıtlamıştır. Burada şaşırtıcı bir şey yok. Mimari başlangıçta hem hızlı hem de ekonomikti. Kayan nokta işlemlerinde ARM, yerini x86'ya bıraktı. Bunun nedeni, Intel ve AMD yongalarının geleneksel olarak güçlü FPU'su olmasıdır. ARM'de nispeten yakın zamanda ortaya çıktığını hatırlayın. FPU görevleri modern bir kullanıcının hayatında önemli bir yer tutar - bunlar oyunlar, video ve ses kodlaması ve diğer akış işlemleridir. Tabii ki Van Smith tarafından yapılan testler bugün çok alakalı değil. ARM, Cortex-A9 ve özellikle Cortex-A15 sürümlerinde mimarisinin zayıflıklarını önemli ölçüde güçlendirdi; bu sürümler, örneğin, zaten koşulsuz olarak komutları çalıştırabilir ve problem çözmeyi paralel hale getirebilir.

ARM umutları

Peki hangi mimariye bahse girmelisiniz, ARM veya x86? Her ikisine de bahis yapmak en doğru olacaktır. Bugün bilgisayar pazarının yeniden biçimlendirilmesi koşullarında yaşıyoruz. 2008'de netbook'lar için bulutsuz bir gelecek öngörülüyordu. Ucuz kompakt dizüstü bilgisayarların, özellikle küresel krizin ortasında, çoğu kullanıcı için ana bilgisayar olması gerekiyordu. Ama sonra ekonomi düzelmeye başladı ve iPad ortaya çıktı. Şimdi tabletler pazarın kralları ilan edildi. Bununla birlikte, tablet bir eğlence konsolu olarak iyidir, ancak öncelikle dokunmatik giriş nedeniyle çalışmak için çok uygun değildir - bu makaleyi iPad'de yazmak çok zor olurdu ve uzun zaman alacaktı. Tabletler zamana direnecek mi? Belki birkaç yıl içinde yeni bir oyuncak buluruz.

Ancak yine de, yüksek performansın gerekli olmadığı ve kullanıcı etkinliğinin ağırlıklı olarak eğlence ile sınırlı olduğu ve işle ilgili olmadığı mobil segmentte ARM, x86'ya tercih edilir görünüyor. Kabul edilebilir bir performans seviyesinin yanı sıra uzun pil ömrü sağlarlar. Intel'in Atom'u değiştirme girişimleri şu ana kadar başarısız oldu. ARM, watt başına performans için yeni ölçütler belirliyor. Büyük olasılıkla, ARM kompakt mobil cihazlarda başarılı olacaktır. Netbook pazarında da lider olabilirler, ancak burada her şey işlemci geliştiricilerinden çok Microsoft ve Google'a bağlı. Birincisi Windows 8'de normal ARM desteği uygularken, ikincisi Chrome OS'yi akla getiriyor. Şimdiye kadar Qualcomm'un sunduğu akıllı kitaplar piyasaya çıkmadı. x86 netbook'ları hayatta kaldı.

ARM tarafından planlandığı gibi bu yönde bir atılım, Cortex-A15 mimarisi tarafından yapılmalıdır. Şirket, bir medya oynatıcı, 3D TV ve İnternet terminalini entegre edecek ev eğlence sistemleri için 1.0-2.0 GHz çift ve dört çekirdekli işlemcilerini tavsiye ediyor. 1.5-2.5 GHz frekansa sahip dört çekirdekli yongalar, ev ve web sunucularının temeli olabilir. Son olarak, Cortex-A15 için en iddialı kullanım durumu kablosuz altyapıdır. 1.5-2.5 GHz frekanslı dört veya daha fazla çekirdekli yongalar burada kullanılabilir.

Ama şimdiye kadar bunlar sadece planlar. Cortex-A15, geçen Eylül ayında ARM tarafından tanıtıldı. Cortex-A9, şirket tarafından Ekim 2007'de gösterildi, iki yıl sonra şirket, çiplerin frekansını 2.0 GHz'e yükseltme yeteneği ile A9 varyantını sundu. Karşılaştırma için, Cortex-A9 tabanlı en yaygın olarak tanıtılan çözümlerden biri olan NVIDIA Tegra 2, geçen yıl Ocak ayında piyasaya sürüldü. Eh, buna dayanan ilk gadget'lar, kullanıcılar altı ay içinde dokunabildiler.

İş bilgisayarları ve yüksek performanslı çözümler segmenti, x86 için kalacaktır. Bu mimarinin ölümü anlamına gelmeyecek ancak parasal anlamda Intel ve AMD, ARM işlemci üreticilerine gidecek gelirlerin bir kısmının kaybına hazırlıklı olmalı.

Bir grup öğrencinin tamamen rekabetçi bir işlemci yaratmayı başardığı için mühendisleri için zor olmayacağını düşündüler. Phoenix'teki Batı Tasarım Merkezi'ne yapılan bir gezi, mühendisler Steve Ferber ve Sophie Wilson'a bu planı uygulamak için inanılmaz kaynaklara ihtiyaç duymayacaklarını gösterdi.

Wilson, yeni işlemciyi bir BBC Micro bilgisayarında simüle ederek talimat setini geliştirmeye başladı. Bu, Acorn mühendislerini doğru yolda olduklarına ikna etti. Ama yine de, devam etmeden önce daha fazla kaynağa ihtiyaçları vardı. Wilson'ın Acorn yönetmeni Herman Hauser'e gidip sorunun ne olduğunu açıklama zamanı gelmişti. O izin verdikten sonra, Wilson'ın modelini donanımda uygulamak için küçük bir ekip bir araya geldi.

Palamut RISC Makinesi: ARM2

Resmi Acorn RISC Machine projesi Ekim 1983'te başladı. VLSI Teknolojisi ( İngilizce) silikon tedarikçisi olarak seçildi çünkü Acorn'a ROM'lar ve bazı özel entegre devreler sağlıyordu. Geliştirme Wilson ve Ferber tarafından yönetildi. Ana hedefleri, MOS Technology 6502 gibi düşük kesinti gecikmesi elde etmekti. 6502'den alınan bellek erişim mimarisi, geliştiricilerin uygulamak için pahalı DMA kullanmak zorunda kalmadan iyi performans elde etmelerini sağladı. İlk işlemci 26 Nisan 1985'te VLSI tarafından üretildi - daha sonra çalıştı ve ARM1 olarak adlandırıldı. ARM2 adı verilen ilk üretim işlemcileri ertesi yıl piyasaya çıktı.

İlk uygulaması, bilgisayarın yardımcı mikro devrelerini tamamlamak ve ARM2 geliştirmede kullanılan CAD yazılımını hızlandırmak için simülasyon yazılımının geliştirilmesinde kullanıldığı BBC Micro'da ikinci bir işlemciydi. Wilson, BBC BASIC uygulaması için ARM komut setini optimize etti. Tamamen ARM tabanlı bir bilgisayarın orijinal amacı, 1987'de Acorn Archimedes'in piyasaya sürülmesiyle elde edildi.

ARM projesini çevreleyen atmosfer o kadar gizliydi ki, Olivetti 1985'te Acorn'un çoğunluk hissesini almak için müzakere ederken, müzakerelerin sonuna kadar projenin gelişimi hakkında konuşmadılar. Acorn, 1992'de bir kez daha Kraliçe'nin ARM Ödülü'nü kazandı.

ARM2'nin 32-bit veri yolu, 26-bit adres alanı ve 16 32-bit kaydı vardı. Program kodu belleğin ilk 64 megabaytında yer almak zorundaydı ve 32 bitlik kaydın üst 4 ve alt 2 biti bayrak görevi gördüğü için program sayacı 26 bit ile sınırlıydı. ARM2, tartışmasız sadece 30.000 transistör ile dünyanın en basit popüler 32-bit işlemcisi haline geldi (karşılaştırıldığında, 6 yıl önce yapılan Motorola 68000 işlemcisi yaklaşık 70.000 transistöre sahipti). Bu basitliğin çoğu, mikrokod eksikliğinden (68000 işlemcideki kalıp alanının dörtte biri ile üçte biri arasında yer kaplar) ve zamanın birçok işlemcisinde olduğu gibi önbellek eksikliğinden kaynaklanmaktadır. ARM, Intel 80286'dan çok daha güçlüyken, bu basitlik düşük enerji maliyetleriyle sonuçlandı. Onun halefi olan ARM3 işlemci, zaten 4 KB'lık bir önbelleğe sahipti ve performansı daha da artırdı.

Elma, Aralık, Intel: ARM6, StrongARM, XScale

Modern akıllı telefonlar, PDA'lar ve diğer taşınabilir cihazlar çoğunlukla ARMv5 çekirdek sürümünü kullanır. XScale ve ARM926 (ARMv5TE) işlemciler artık üst düzey cihazlarda, örneğin ARM9TDMI ve ARM7TDMI tabanlı StrongARM işlemciler ve ARMv4 işlemcilerden daha bol, ancak daha az karmaşık cihazlar daha düşük lisans maliyetleriyle eski sürümleri kullanabilir. ARMv6 işlemciler, standart ARMv5 işlemcilerin üzerinde bir kesimdir. Cortex-A, daha önce ARM9 ve ARM11 kullanan akıllı telefonlar için özel olarak tasarlanmıştır. Cortex-R, gerçek zamanlı uygulamalar için, Cortex-M ise mikrodenetleyiciler için tasarlanmıştır.

ARM teknolojisinin piyasaya etkisi

2012'nin sonunda Apple ve Samsung'un yeni ARM işlemci modelleri Intel'in bütçe notebook işlemcilerinin performansına ulaşmıştı. Özellikle, Samsung Nexus 10 tablet 2348 puan alırken, Apple MacAir dizüstü bilgisayardaki bütçe Intel Core Duo işlemci sadece 1982 puan aldı.

Birkaç şirket, ARM işlemci kümelerine dayalı verimli sunucuların geliştirildiğini duyurdu. Ancak, 2012 itibariyle, ARM sunucularının satışları yok denecek kadar azdır (< 1% рынка серверов) .

ARM işlemciler

çekirdek ailesi	Mimari sürüm	Çekirdek	Fonksiyonlar	Önbellek (I / D) / MMU	Tipik MIPS @ MHz	kullanım
KOL1	ARMv1 (kullanımdan kaldırıldı)	KOL1		Numara		ARM Değerlendirme Sistemi işlemcisi BBC Micro
KOL2	ARMv2 (kullanımdan kaldırıldı)	KOL2	MUL (çarpma) komutu eklendi	Numara	4 MIPS @ 8 MHz 0.33 DMIPS / MHz	Palamut Arşimet, Satranç Makinesi
KOL2	ARMv2a (kullanımdan kaldırıldı)	ARM250	Yerleşik MEMC (MMU), GPU, eklenen SWP ve SWPB (takas) komutları	Hayır, MEMC1a	7 MIPS @ 12 MHz	meşe palamudu arşimed
kol3	ARMv2a (kullanımdan kaldırıldı)	ARM2a	İlk kullanılan önbellek	4 KB paylaşılan	12 MIPS @ 25 MHz 0,50 DMIPS / MHz	meşe palamudu arşimed
ARM6	ARMv3 (kullanımdan kaldırıldı)	KOL60	İlk olarak 32-bit (26-bit değil) bellek adres alanı tanıtıldı	Numara	10 MIPS @ 12 MHz	3DO Etkileşimli Çok Oyunculu, Zarlink GPS Alıcısı
		ARM600	ARM60 gibi, FPA10 kayan nokta matematik yardımcı işlemcisi	4 KB paylaşılan	28 MIPS @ 33 MHz
		ARM610	ARM60 gibi, önbellek, yardımcı işlemci veriyolu yok	4 KB paylaşılan	17 MIPS @ 20 MHz 0,65 DMIPS / MHz	Palamut Risc PC 600, Apple Newton 100 serisi
ARM7	ARMv3 (kullanımdan kaldırıldı)	ARM700		8 KB paylaşılan	40 MHz
		ARM710	ARM700 gibi	8 KB paylaşılan	40 MHz	Palamut Risc PC 700
		ARM710a	ARM700 gibi	8 KB paylaşılan	40 MHz 0,68 DMIPS / MHz	Acorn Risc PC 700, Elma eMate 300
		ARM7100	ARM710a gibi, entegre bir SoC	8 KB paylaşılan	18 MHz	Psion Serisi 5
		ARM7500	ARM710a gibi, entegre bir SoC.	4 KB paylaşılan	40 MHz	meşe palamudu A7000
		ARM7500FE	ARM7500, "FE" olarak eklenen FPA ve EDO bellek denetleyicileri	4 KB paylaşılan	56 MHz 0,73 DMIPS / MHz	Acorn A7000 + Ağ Bilgisayarı
ARM7TDMI	ARMv4T	ARM7TDMI (-S)	3 kademeli konveyör, Başparmak modu	Numara	15 MIPS @ 16,8 MHz 63 DMIPS @ 70 MHz	Game Boy Advance, Nintendo DS, Apple iPod, Lego NXT, Atmel AT91SAM7, Juice Box, NXP Semiconductors LPC2000 ve LH754xx, Actel'in CoreMP7'si
		ARM710T	ARM7TDMI gibi, önbellek	8 KB paylaşılan, MMU	36 MIPS @ 40 MHz	Psion Serisi 5mx, Psion Revo / Revo Plus / Diamond Mako
		ARM720T	ARM7TDMI gibi, önbellek	Hızlı Bağlam Değiştirme Uzantısı ile 8KB Paylaşımlı MMU (İng. Hızlı Bağlam Anahtarı Uzantısı)	60 MIPS @ 59.8 MHz	Zipit Kablosuz Haberci, NXP Yarı İletkenler LH7952x
		ARM740T	ARM7TDMI gibi, önbellek	MPU
	ARMv5TEJ	ARM7EJ-S	5 Aşamalı Ardışık Düzen, Thumb, Jazelle DBX, Gelişmiş DSP Komutları	Yok
Güçlü kol	ARMv4	SA-110		16 KB / 16 KB, MMU	203 MHz 1.0 DMIPS / MHz	Apple Newton 2x00 serisi, Acorn Risc PC, Rebel / Corel Netwinder, Kadeh CATS
		SA-1100		16 KB / 8 KB, MMU	203 MHz	Psion netbook
		SA-1110	SA-110 gibi, entegre SoC	16 KB / 8 KB, MMU	206 MHz	LART (bilgisayar), Intel Assabet, Ipaq H36x0, Balloon2, Zaurus SL-5x00, HP Jornada 7xx, Jornada 560 serisi, Palm Zire 31
ARM8	ARMv4	ARM810	5 aşamalı ardışık düzen, statik dal tahmini, çift bant genişlikli bellek	8 KB birleşik, MMU	84 MIPS @ 72 MHz 1.16 DMIPS / MHz	Acorn Risc PC CPU Kartı Prototipi
ARM9TDMI	ARMv4T	ARM9TDMI	5 kademeli konveyör, Başparmak	Yok
		ARM920T	ARM9TDMI gibi, önbellek	16 KB / 16 KB, FCSE ile MMU (Hızlı Bağlam Anahtarı Uzantısı)	200 MIPS @ 180 MHz	Armadillo, Atmel AT91SAM9, GP32, GP2X (birinci çekirdek), Tapwave Zodiac (Motorola i. MX1), Hewlett Packard HP-49/50 Hesap Makineleri, Sun SPOT, Cirrus Logic EP9302, EP9307, EP9312, EP9315, Samsung S3C2442 (HTC TyTN, FIC Neo FreeRunner), Samsung S3C2410 (TomTom navigasyon cihazları)
		ARM922T	ARM9TDMI gibi, önbellek	8 KB / 8 KB, MMU		NXP Yarı İletkenler LH7A40x
		ARM940T	ARM9TDMI gibi, önbellek	4 KB / 4 KB, MPU		GP2X (ikinci çekirdek), Meizu M6 Mini Oynatıcı
ARM9E	ARMv5TE	ARM946E-S	Başparmak, Gelişmiş DSP talimatları, önbellekler	değişken, sıkı bağlı bellekler, MPU		Nintendo DS, Nokia N-Gage, Canon PowerShot A470, Canon EOS 5D Mark II, Conexant 802.11 yongaları, Samsung S5L2010
		ARM966E-S	Başparmak, Gelişmiş DSP talimatları	önbellek yok, TCM'ler		STM STR91xF, Ethernet içerir
		ARM968E-S	ARM966E-S gibi	önbellek yok, TCM'ler		NXP Yarı İletkenler LPC2900
	ARMv5TEJ	ARM926EJ-S	Thumb, Jazelle DBX, Gelişmiş DSP talimatları	değişken, TCM'ler, MMU	220 MIPS @ 200 MHz,	Cep telefonları: Sony Ericsson (K, W serisi); Siemens ve Benq (x65 serisi ve daha yenisi); LG Arena, LG Cookie Fresh; TI OMAP1710 ... OMAP1612, OMAP-L137, OMAP-L138; Qualcomm MSM6100 ... MSM6800; Freescale i.MX21, i.MX27, Atmel AT91SAM9, NXP Semiconductors LPC3000, GPH Wiz, NEC C10046F5-211-PN2-A SoC - Wii'de kullanılan ATi Hollywood grafik yongasında belgelenmemiş çekirdek, Squeezebox Duet'te kullanılan Samsung S3C2412 Denetleyici. Squeezebox Radyo; NeoMagic MiMagic Ailesi MM6, MM6 +, MM8, MTV; Buffalo TeraStation Live (NAS); Telechips TCC7801, TCC7901; Bir çip üzerinde ZiiLABS "ZMS-05 sistemi; Western Digital MyBook I Dünya Sürümü
	ARMv5TE	ARM996HS	ARM966E-S gibi saatsiz işlemci	önbellek, TCM, MPU yok
ARM10E	ARMv5TE	ARM1020E	6 Aşamalı Ardışık Düzen, Başparmak, Gelişmiş DSP Talimatları, (VFP)	32 KB / 32 KB, MMU
	ARMv5TE	ARM1022E	ARM1020E olarak	16 KB / 16 KB, MMU
	ARMv5TEJ	ARM1026EJ-S	Thumb, Jazelle DBX, Gelişmiş DSP talimatları, (VFP)	değişken, MMU veya MPU		Western Digital MyBook II World Edition; Conexant so4610 ve so4615 ADSL SoC
XScale	ARMv5TE	80200 / GİB310 / GİB315	G/Ç İşlemci, Başparmak, Gelişmiş DSP talimatları
		80219			400/600 MHz	Thecus N2100 Intel 80219 işlemci, 64 bit PCI-X arabirimli yüksek hızlı 400 veya 600 MHz XScale 32 bit çekirdek içerir PCI / PCI-X veri yolu, Gigabit Ethernet denetleyicilerinin bağlanmasına izin verir
		GİB321			600 BogoMips @ 600 MHz	Iyonix
		GİB33x
		GİB34x	1-2 çekirdek, RAID Hızlandırma	32K / 32K L1, 512K L2, MMU
		PXA210 / PXA250	Uygulama işlemcisi, 7 aşamalı ardışık düzen		PXA210: 133 ve 200 MHz, PXA250: 200, 300 ve 400 MHz	Zaurus SL-5600, iPAQ H3900, Sony CLIÉ NX60, NX70V, NZ90
		PXA255		32KB / 32KB, MMU	400 BogoMips @ 400 MHz; 371-533 MIPS @ 400 MHz	Gumstix basix & connex, Palm Tungsten E2, Zaurus SL-C860, Mentor Ranger & Stryder, iRex ILiad
		PXA263			200, 300 ve 400 MHz	Sony CLIÉ NX73V, NX80V
		PXA26x			varsayılan 400 MHz, 624 MHz'e kadar	Palm Tungsten T3
		PXA27x	Uygulama işlemcisi	32 KB / 32 KB, MMU	800 MIPS @ 624 MHz	Gumstix verdex, "Trizeps-Modules" PXA270 COM, HTC Universal, hx4700, Zaurus SL-C1000, 3000, 3100, 3200, Dell Axim x30, x50 ve x51 series, Motorola Q, Balloon3, Trolltech Greenphone, Palm TX, Motorola Ezx Platform A728, A780, A910, A1200, E680, E680i, E680g, E690, E895, Rokr E2, Rokr E6, Fujitsu Siemens LOOX N560, Toshiba Portégé G500, Toshiba Portégé G900, Trēo 650-752p, HP Zipit Navigator
		PXA800 (E) F
		PXA3XX ("Monahans" kod adlı)	PXA31x bir donanım grafik hızlandırıcısına sahiptir	32KB / 32KB L1, TCM, MMU	800 MIPS @ 624 MHz	yüksek ekran alex
		PXA900				Blackberry 8700, Blackberry İnci (8100)
		IXC1100	Kontrol Düzlemi İşlemci
		IXP2400 / IXP2800
		IXP2850
		IXP2325 / IXP2350
		IXP42x				NSLU2 IXP460 / IXP465
KOL11	ARMv6	ARM1136J (F) -S	8 Aşamalı Ardışık Düzen, SIMD, Thumb, Jazelle DBX, (VFP), DSP Gelişmiş Talimatları	değişken, MMU	740 @ 532-665 MHz (i.MX31 SoC), 400-528 MHz	TI OMAP2420 (Nokia E90, Nokia N93, Nokia N95, Nokia N82), Zune, BUGbase, Nokia N800, Nokia N810, Qualcomm MSM7200 (entegre ARM926EJ-S ile [e-posta korumalı] MHz, Eten Glofiish, HTC TyTN II, HTC Nike'da kullanılır), Freescale i.MX31 (orijinal Zune 30gb ve Toshiba Gigabeat S'de kullanılır), Freescale MXC300-30 (Nokia E63, Nokia E71, Nokia E72, Nokia 5800, Nokia E51, Nokia 6700 Classic, Nokia 6120 Classic, Nokia 6210 Navigator, Nokia 6220 Classic, Nokia 6290, Nokia 6710 Navigator, Nokia 6720 Classic, Nokia E75, Nokia N97, Nokia N81), Qualcomm MSM7201A, HTC Dream, HTC Magic'te görüldüğü gibi , Motorola ZN5, Motorola E8, Motorola VE66, Motorola Z6, HTC Hero ve Samsung SGH-i627 (Propel Pro), ZTE Link, HTC Legend, HTC Wildfire S, LG P500, LG GT540'ta kullanılan Qualcomm MSM7227
	ARMv6T2	ARM1156T2 (F) -S	9 Aşamalı Boru Hattı, SIMD, Thumb-2, (VFP), DSP Gelişmiş Talimatları	değişken, MPU
	ARMv6KZ	ARM1176JZ (F) -S	ARM1136EJ (F) -S olarak	değişken, MMU + TrustZone		Apple iPhone (orijinal ve 3G), Apple iPod touch (1. ve 2. Nesil), Conexant CX2427X, Motorola RIZR Z8, Motorola RIZR Z10, NVIDIA GoForce 6100; Mediatek MT6573; Teleçipler TCC9101, TCC9201, TCC8900, Fujitsu MB86H60, Samsung S3C6410 (örn. Samsung Moment), S3C6430
	ARMv6K	ARM11 MPÇekirdek	ARM1136EJ (F) -S olarak, 1-4 çekirdekli SMP	değişken, MMU		Nvidia APX2500
çekirdek ailesi	Mimari sürüm	Çekirdek	Fonksiyonlar	Önbellek (I / D) / MMU	Tipik MIPS @ MHz	Uygulamalar
korteks	ARMv7-A	Korteks-A5	VFP, NEON, Jazelle RCT ve DBX, Thumb-2, 8 aşamalı konveyör, Sıralı, 1-4 çekirdekli SMP	değişken (L1), MMU + TrustZone	1500'e kadar (1.5 DMIPS / MHz)	"Sparrow" (ARM kod adı)
		Korteks-A8	VFP, NEON, Jazelle RCT, Thumb-2; 13 aşamalı ardışık düzen, Sıralı, 2 kod çözücü	değişken (L1 + L2), MMU + TrustZone	2000'e kadar (600 MHz'den 1 GHz'den daha yüksek hızlarda 2.0 DMIPS / MHz)	TI OMAP3xxx serisi, SBM7000, Oregon Eyalet Üniversitesi OSWALD, Gumstix Overo Earth, Pandora, Apple iPhone 3GS, Apple iPod touch (3. Nesil), Apple iPad (Apple A4 işlemci), Apple iPhone 4 (Apple A4 işlemci), Archos 5, Archos 101, FreeScale i.MX51-SOC, BeagleBoard, Motorola Droid, Motorola Droid X, Palm Pre, Samsung Omnia HD, Samsung Wave S8500, Nexus S, Sony Ericsson Satio, Dokunmatik Kitap, Nokia N900, Meizu M9, ZiiLABS ZMS-08 sistemi bir çip üzerinde, Boxchip A13
		Korteks-A9	Uygulama profili, (VFP), (NEON), Jazelle RCT ve DBX, Thumb-2, Sıra dışı spekülatif sayı süperskalar (2 kod çözücü); Konveyörün 9-12 aşaması	MMU + TrustZone	2.5 DMIPS / MHz	Apple iPhone 4S, Apple iPad 2 (Apple A5), MediaTek MT6575 / 6515M
		Cortex-A9 MPCore	Cortex-A9 olarak, 1-4 çekirdekli SMP	MMU + TrustZone	Performans için Optimize Edilmiş TSMC 40G (dört çekirdekli?) (çekirdek başına 2,5 DMIPS / MHz) üzerinde 10.000 DMIPS @ 2 GHz	PlayStation® Vita, TI OMAP4430/4440, ST-Ericsson U8500, Nvidia Tegra2, Samsung Exynos 4210, MediaTek MT6577 / 6517
		Cortex-A15 MPCore	1-32 çekirdek SMP; Sıra dışı süperskalar (3 kod çözücü); 15+ konveyör aşaması; VFPv4, NEON	MMU, LPAE	3.5 DMIPS / MHz / Çekirdek; 1.0GHz - 2.5GHz (@ 28nm)
		Cortex-A7 MPCore	FPU, NEON; Sıralı (1 kod çözücü); Konveyörün 8 aşaması.	MMU, LPAE	1.9 DMIPS / MHz / CPU; 0.8-1.5 GHz (@ 28nm)	(Broadcom, Freescale, HiSilicon, LG, Samsung, STEricsson, Texas Instruments, MediaTek)
	ARMv7-R	Korteks-R4 (F)	Gömülü profil, Thumb-2, (FPU)	değişken önbellek, MPU isteğe bağlı	600 DMIPS @ 475 MHz	Broadcom bir kullanıcıdır, TI TMS570
	ARMv7-ME	Cortex-M4 ("Merlin" kod adlı)	Mikrodenetleyici profili, hem Thumb hem de Thumb-2, FPU. Donanım MAC, SIMD ve bölme talimatları	MPU isteğe bağlı	1.25 DMIPS / MHz	NXP Yarı İletkenler
	ARMv7-M	Korteks-M3	Mikrodenetleyici profili, yalnızca Thumb-2. Donanım bölme talimatı	önbellek yok, MPU isteğe bağlı	125 DMIPS @ 100 MHz	Stellaris, STM STM32, NXP LPC1700, Toshiba TMPM330FDFG, Ember'in EM3xx Serisi, Atmel AT91SAM3, Europe Technologies EasyBCU, Energy Micro'nun EFM32, Actel'in SmartFusion, Milandr 1986BE91T
	ARMv6-M	Cortex-M0 ("Swift" kod adlı)	Mikrodenetleyici profili, Thumb-2 alt kümesi (16-bit Thumb komutları ve BL, MRS, MSR, ISB, DSB ve DMB)	önbellek yok	0.9 DMIPS / MHz	NXP Semiconductors NXP LPC1100, Triad Semiconductor, Melfas, Chungbuk Technopark, Nuvoton, austriamicrosystems, Milandr K1986BE2T
	ARMv6-M	korteks-M1	FPGA hedefli, Mikrodenetleyici profili, Thumb-2 alt kümesi (16-bit Thumb komutları ve BL, MRS, MSR, ISB, DSB ve DMB)	Yok, sıkıca bağlanmış bellek isteğe bağlı	170 MHz'de 136 DMIPS'ye kadar (0,8 DMIPS / MHz, MHz'e ulaşılabilir FPGA'ya bağlı)	Actel ProASIC3, ProASIC3L, IGLOO ve Fusion PSC cihazları, Altera Cyclone III, diğer FPGA ürünleri de desteklenmektedir; eşzamanlılık
çekirdek ailesi	Mimari sürüm	Çekirdek	Fonksiyonlar	Önbellek (I / D) / MMU	Tipik MIPS @ MHz	Uygulamalar

Mimari

Her işlemci türü için uygulama ayrıntıları farklı olabileceğinden, ARM'nin desteklediği tüm arabirim türlerini tanımlayan uzun süredir bir ARM mimarisi başvuru kılavuzu bulunmaktadır. Mimari zamanla gelişti ve ARMv7 3 profilleri tanımlandığından beri: uygulamalar için 'A' (uygulama), gerçek zamanlı için 'R' (gerçek zamanlı), bir mikro denetleyici için 'M' (mikrodenetleyici).

Profiller daha az komutu destekleyebilir (belirli türden komutlar).

modlar

İşlemci aşağıdaki çalışma modlarından birinde olabilir:

Kullanıcı modu, normal program yürütme modudur. Çoğu program bu modda yürütülür.
Hızlı Kesinti (FIQ) - hızlı kesinti modu (daha kısa yanıt süresi)
Kesme (IRQ) ana kesme modudur.
Sistem modu, işletim sistemi tarafından kullanılmak üzere korumalı bir moddur.
Durdurma modu - belleğe erişirken bir hata oluştuğunda işlemcinin geçtiği mod (boru hattının ön getirme aşamasında verilere veya talimatlara erişim).
Süpervizör modu - ayrıcalıklı kullanıcı modu.
Tanımsız mod - işlemcinin bilinmeyen bir talimatı yürütmeye çalışırken girdiği mod.

İşlemci modunun değiştirilmesi, ilgili bir istisna oluştuğunda veya durum kaydının değiştirilmesiyle gerçekleşir.

Komut seti

Tasarımı temiz, basit ve hızlı tutmak için orijinal ARM üretimi, Acorn Computers'ın önceki mikro bilgisayarlarında kullanılan daha basit 6502 8 bit işlemci gibi mikro kod olmadan yapıldı.

ARM komut seti

32 bit komut setinin yürütüldüğü mod.

Başparmak Komut Seti

Kod yoğunluğunu iyileştirmek için ARM7TDMI'den başlayan işlemciler bir "başparmak" modu ile donatılmıştır. Bu modda, işlemci alternatif bir 16-bitlik talimat seti yürütür. Bu 16 bitlik talimatların çoğu, normal ARM talimatlarına çevrilir. Komut uzunluğunun azaltılması, bazı işlenenleri gizleyerek ve tam ARM komut seti moduna kıyasla adresleme yeteneklerini sınırlayarak elde edilir.

Thumb modunda, daha küçük işlem kodları daha az işlevselliğe sahiptir. Örneğin, yalnızca dallar koşullu olabilir ve birçok işlem kodu, ana işlemci kayıtlarının yalnızca yarısına erişimle sınırlıdır. Bazı işlemler ek talimatlar gerektirse de, daha kısa işlem kodları genellikle daha yüksek kod yoğunluğu ile sonuçlanır. Bellek bağlantı noktası veya veri yolu genişliğinin 16 bit ile sınırlı olduğu durumlarda, daha kısa Thumb işlem kodları, normal 32-bit ARM kodundan çok daha verimlidir çünkü sınırlı bellek bant genişliği ile işlemciye daha az kod yüklenmesi gerekecektir.

Game Boy Advance gibi donanımlarda genellikle tam 32-bit taşıyıcıyla birlikte az miktarda RAM bulunur. Ancak işlemlerin çoğu 16 bit veya daha dar bir veri kanalı üzerinden yapılır. Bu durumda, başparmak kodunu kullanmak ve tam 32 bit ARM talimatlarına geçerek kodun bazı ağır bölümlerini manuel olarak optimize etmek mantıklıdır.

Geçiş kod çözücüye sahip ilk işlemci ARM7TDMI idi. ARM9 ailesinin tüm işlemcilerinde ve XScale'de yerleşik bir başparmak komut kod çözücüsü vardı.

Thumb-2 Komut Seti

Thumb-2, 2003 yılında duyurulan ARM1156 çekirdeği ile başlayan bir teknolojidir. Sınırlı 16-bit Thumb komut setini, komut setine ekstra genişlik vermek için ilave 32-bit komutlarla genişletir. Thumb-2'nin amacı, Thumb benzeri kod yoğunluğu ve 32-bit ARM komut seti performansı elde etmektir. ARMv7'de bu hedefe ulaşıldığını söyleyebiliriz.

Thumb-2, hem ARM hem de Thumb talimatlarını, bit alanı kontrolü, tablo dallandırma, koşullu yürütme dahil olmak üzere daha da fazla talimatla genişletir. Yeni Unified Assembly Language (UAL), aynı kaynak kodundan hem ARM hem de Thumb için talimatların oluşturulmasını destekler. Thumb'ın ARMv7 sürümleri, ARM koduna benziyor. Bu, dikkatli olunmasını ve test durumunda 4 adede kadar ardışık komutun yürütülmesini destekleyen yeni bir if-then komutunun kullanılmasını gerektirir. ARM kodunun derleme zamanında yok sayılır, ancak kodlamanın derleme zamanında Thumb-2 komutlar üretir. Örneğin:

; if (r0 == r1) CMP r0, r1 ITE EQ ; ARM: kod yok ... Başparmak: BT talimatı; o zaman r0 = r2; HAREKET r0, r2 ; ARM: koşullu; Başparmak: ITE "T" aracılığıyla koşullandırma (sonra); yoksa r0 = r3; HAREKET r0, r3 ; ARM: koşullu; Başparmak: ITE "E" aracılığıyla koşul (başka) ; Thumb MOV komutunun "EQ" veya "NE" kodlayacak biti olmadığını hatırlayın

Tüm ARMv7 yongaları Thumb-2 komut setini destekler ve Cortex-m3 gibi bazı yongalar yalnızca Thumb-2'yi destekler. Cortex ve ARM11 yongalarının geri kalanı hem Thumb-2 hem de ARM komut setlerini destekler.

Jazelle Komut Seti

Güvenlik uzantıları

TrustZone Teknolojisi olarak pazarlanan güvenlik uzantıları, ARMv6KZ'de ve daha yeni uygulama profilli mimarilerde bulunur. Donanım erişim kontrolü tarafından desteklenen 2 sanal işlemci sağlayarak özel bir güvenlik motoru eklemeye düşük maliyetli bir alternatif sunar. Bu, uygulama çekirdeğinin daha önemli bir dünyadan daha az önemli bir dünyaya bilgi sızmasını önlemek için "dünyalar" adı verilen iki durum arasında geçiş yapmasına (olası etki alanlarının adlarıyla karıştırılmaması için) izin verir. Bu dünya anahtarı genellikle diğer tüm işlemci özelliklerine diktir. Böylece, her dünya aynı çekirdeği kullanarak diğer dünyalardan bağımsız olarak çalışabilir. Bellek ve çevre birimleri, çekirdek dünyası göz önünde bulundurularak uygun şekilde oluşturulur ve bunu, çekirdek sırlarına ve kodlarına erişim üzerinde kontrol elde etmek için kullanabilir. Tipik TrustZone Teknolojisi uygulamaları, daha az önemli bir dünyada tam bir işletim sistemi ve daha önemli bir dünyada daha yalın, güvenliğe özel bir kod çalıştırmalı ve Dijital Haklar Yönetimine ARM tabanlı cihazlarda medya kullanımı üzerinde çok daha hassas kontrol sağlamalı ve yetkisiz kişileri önlemelidir. cihaza erişim. ...

Pratikte, TrustZone uygulamasının belirli ayrıntıları şirketin mülkiyetinde kaldığından ve ifşa edilmediğinden, bu tehdit modeli için hangi güvenlik seviyesinin garanti edildiği belirsizliğini koruyor.

hata ayıklama

Tüm modern ARM işlemcileri hata ayıklama donanımı içerir, çünkü bunlar olmadan yazılım hata ayıklayıcıları, yeniden başlatmalardan sonra durdurma, girinti oluşturma ve kesme noktaları ayarlama gibi en temel işlemleri gerçekleştiremez.

ARMv7 mimarisi, mimari düzeyde temeldeki hata ayıklama araçlarını tanımlar. Bunlara kesme noktaları, bakış açıları ve hata ayıklama modunda komutları çalıştırma dahildir. Bu tür araçlar, EmbeddedICE hata ayıklama modülünde de mevcuttu. Her iki mod da desteklenir - durdurun ve göz atın. Hata ayıklama araçlarına erişmek için kullanılan gerçek aktarım mekanizması mimari olarak belirtilmemiştir, ancak uygulama tipik olarak JTAG desteğini içerir.

ARMv7 işlemciler tarafından mimari olarak gerekli olmayan ayrı bir "çekirdek görünümü" hata ayıklama mimarisi vardır.

Kayıtlar

ARM, 31 adet 32 bit genel amaçlı kayıt sağlar. İşlemcinin moduna ve durumuna bağlı olarak, kullanıcının yalnızca kesin olarak tanımlanmış bir kayıt kümesine erişimi vardır. ARM durumunda, geliştirici için sürekli olarak 17 kayıt mevcuttur:

13 genel kayıt (r0..r12).
Yığın İşaretçisi (r13) - yürütülmekte olan programın yığın işaretçisini içerir.
Bağlantı kaydı (r14) - şube talimatlarındaki dönüş adresini içerir.
Program Sayacı (r15) - bitler yürütülmekte olan komutun adresini içerir.
Mevcut Program Durum Kaydı (CPSR) - işlemcinin mevcut durumunu tanımlayan bayrakları içerir. Birçok komut yürütüldüğünde değiştirilir: mantıksal, aritmetik, vb.

Kullanıcı modu ve Sistem modu dışındaki tüm modlarda, Kaydedilmiş Program Durum Kaydı (SPSR) da mevcuttur. Bir istisna meydana geldikten sonra, CPSR kaydı SPSR'de depolanır. Böylece, işlemcinin durumu (mod, durum; aritmetik bayrakları, mantıksal işlemler, kesme etkinleştirme) kesmeden hemen önceki anda sabitlenir.

usr	svc	abt	ve	irq	fıkıh
R0
R1
R2
R3
R4
R5
R6
R7
R8					R8_fiq
R9					R9_fiq
R10					R10_fiq
R11					R11_fiq
R12					R12_fiq
R13	R13_svc	R13_abt	R13_und	R13_irq	R13_fiq
R14	R14_svc	R14_abt	R14_und	R14_irq	R14_fiq
R15
CPSR
	SPSR_svc	SPSR_abt	SPSR_und	SPSR_irq	SPSR_fiq

Bellekle çalışmak

Desteklenen G/Ç sistemleri

Mevcut mikroişlemci modellerinin çoğu, PCI veri yolunu ve harici dinamik rastgele erişimli bellek (DRAM) ile çalışma yeteneğini uygular. Tüketici aygıtları için tasarlanmış işlemciler de genellikle şunları entegre eder: USB veri yolu denetleyicileri, IIC'ler, AC'97 uyumlu ses aygıtı, SD ve MMC flaş ortamıyla çalışmak için aygıt, seri bağlantı noktası denetleyicisi.

Tüm işlemciler genel amaçlı G/Ç hatlarına (GPIO) sahiptir. Tüketici cihazlarında "hızlı başlatma" düğmelerine, sinyal LED'lerine, kaydırma tekerleğine (JogDial), klavyeye bağlanabilirler.

ARM makinelerinde işletim sistemi başlatma işlemi

Unix benzeri sistem desteği

ARM mimarisi, Unix ve Unix benzeri işletim sistemleri GNU/Linux, BSD, QNX, Plan 9, Inferno, Solaris, Mac OS X, iOS, WebOS ve Android tarafından desteklenmektedir.

Linux

Aşağıdaki dağıtımlar ARM işlemcilerini destekler:

BSD

Aşağıdaki BSD türevleri ARM işlemcilerini destekler:

Solaris

Diğer işletim sistemleri için destek

ARM üzerinde çalışan işletim sistemleri: ReactOS, FreeRTOS, Nucleus, Symbian OS, Windows CE, RISC OS, Windows RT.

ARM Lisans Sahipleri ve Tahmini Lisans Maliyeti

ARM ısmarlama işlemciler üretmez veya satmaz, bunun yerine işlemcileri ilgili ortaklara lisanslar. ARM, maliyet ve ayrıntı bakımından farklılık gösteren çok çeşitli lisans koşulları sunar. ARM, tüm lisans sahipleri için, çekirdeğin donanım bölümünün yanı sıra eksiksiz bir yazılım geliştirme araçları seti (derleyici, hata ayıklayıcı) ve ayrıca üretilen ARM işlemcilerini satma hakkının bir tanımını sağlar. Bazı müşteriler, üçüncü taraf şirketler için işlemci üretimi yapmaktadır.

ARM'nin 2006 Yıllık Raporu, 2,5 milyar birimin (işlemci) lisanslanmasının 161 milyon dolar kazandırdığını bildiriyor. Bu, birim başına 0,067 ABD dolarına eşittir. Ancak, bu çok ortalama bir rakamdır - çok pahalı en yeni işlemciler ve eski ucuz işlemciler için lisansları içerir.

Notlar (düzenle)

"Oturma odası için SİLAHLI".
"Steve Furber ile röportaj"
samsung Nexus 10 - Geekbench Tarayıcı
MacBook Air - Geekbench Tarayıcı
Calxeda'nın 5-Watt Web Sunucusu için Apache Karşılaştırmaları - ARM Sunucuları, Şimdi!
http://www.apm.com/global/x-gene/docs/2012_03_OPP%20Cloudy%20with%20a%20Chance%20of%20ARM.pdf
"ARM810 - Farklı Bir Davulun Vuruşuyla Dans Etmek" ARM Holdings'in Hot Chips 1996-08-07'deki sunumu.
Kayıt 13, FCSE PID kaydı ARM920T Teknik Referans Kılavuzu
Neo1973: GTA01Bv4 ile GTA02 karşılaştırması. 13 Mart 2012 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 15 Kasım 2007.
S3C2410. 13 Mart 2012 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 13 Ocak 2010.
Rockbox Samsung SA58xxx serisi. Arşivlendi
Rockbox Meizu M6 Bağlantı Noktası - Donanım Bilgileri. 13 Mart 2012 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 22 Şubat 2008.
Veri Sayfaları - Magic Lantern Firmware Wiki
STR9 - STR912 - STR912FW44 mikrodenetleyici - belgeler ve dosyalar indirme sayfası. Mcu.st.com. (kullanılamayan bağlantı - Tarih) 18 Nisan 2009'da erişildi.
Yıldızcık.
Karşılaştırmalar - Albatros. Albatross-uav.org (18 Haziran 2005). (kullanılamayan bağlantı - Tarih) 18 Nisan 2009'da erişildi.
ARM1136J (F) -S - ARM İşlemci. Arm.com.tr Arşivlendi
Qualcomm, çekirdek ARM'yi çipler - telefonlardan dizüstü bilgisayarlara. xi0.bilgi. Arşivlendi
Qualcomm MSM7227 RISC Yonga Seti. pdadb.net. 13 Mart 2012 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 8 Mayıs 2010.
GoForce6100. Nvidia.com.tr 13 Mart 2012 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 18 Nisan 2009.
Mediatek MT6573. http://www.mediatek.com. ; 6 Haziran 2012 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 18 Nisan 2009.
Samsung S3C6410 ve S3C6430 Serisi ARM İşlemciler. Samsung. 8 Ekim 2009'da erişildi. ve Palm Pixi ve Motorola Calgary / Devour'da görüldüğü gibi Qualcomm MSM7627
Mert, Rick"ARM, A5 çekirdek, grafikler, FPGA'lar ile uzanıyor". EE Times (21 Ekim 2009). 13 Mart 2012 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 28 Ekim 2009.
Clark, Peter Swift ve Sparrow işlemci çekirdekleri için ARM ipuçları planları. EE Times (3 Şubat 2009). 13 Mart 2012 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 18 Nisan 2009.
Segan, Sascha ARM's Multicore Chips Aim for Netbook'lar. PC Magazine (9 Nisan 2009). Orijinal kaynağından arşivlendi 13 Mart 2012. Erişim tarihi: 18 Nisan 2009.
http://pc.watch.impress.co.jp/video/pcw/docs/423/409/p1.pdf
Cortex-A15 İşlemci - ARM
Cortex-A7 İşlemci - ARM
Ben, Benjamin Cortex Nachwuchs, ARM. Heise.de.2 Şubat 2010. 13 Mart 2012 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 3 Mayıs 2010.
Clark, Peter ARM, düşük güçlü mikro denetleyiciler için küçük çekirdeği hazırlar. EE Times (23 Şubat 2009). 13 Mart 2012 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 30 Kasım 2009.
Walko, John NXP, ilk olarak ARM Cortex-M0 silikonun demosunu yaptı. EE Times (23 Mart 2009). 13 Mart 2012 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 29 Haziran 2009.
ARM Powered VCA'lar "Üçlü Yarı İletken
Düşük güçlü dokunmatik denetleyicide kullanılan Cortex-M0 - 06/10/2009 - Electronics Weekly
Chungbuk Teknopark, ARM Cortex-M0 İşlemcisini Seçti
Google Çeviri
Austriamicrosystems, Karışık Sinyal Uygulamaları İçin ARM Cortex-M0 İşlemciyi Seçti
"ARM, FPGA için Optimize Edilmiş İlk İşlemci ile Cortex Ailesini Genişletiyor", ARM basın açıklaması, 19 Mart 2007. Erişim tarihi: 11 Nisan 2007.

Elbette her biriniz merak ettiniz: ARM nedir? Cihazın işlemcisi söz konusu olduğunda bu kısaltmayı sıklıkla duyabilirsiniz. Ve bazen herkes özünü tam olarak anlamaz.

ARM bir şirket diyelim ama ARM aynı zamanda ARM tarafından geliştirilmiş bir işlemci mimarisidir.

ARM işlemcisi, 1980'lerde Acorn Computers tarafından geliştirilen RISC mimarisine dayalı bir CPU'dur ve şu anda Advanced RISC Machines tarafından geliştirilmektedir, dolayısıyla "ARM" kısaltmasıdır. Bu durumda, işlemci mimarisi ile ilgili olarak ARM kısaltması doğrudan Acorn RISC Makinesi anlamına gelir. Yani ARM kısaltmasının iki anlamı vardır.

Advanced RISC Machines, ARM işlemci mimarileri geliştiren, tasarlayan ve lisanslayan İngiltere merkezli bir şirkettir. ARM, ARM işlemcileri oluşturmak için bir yöntem geliştiriyor ve Qualcomm ve Samsung gibi şirketler işlemcilerini ARM'ye dayalı olarak geliştiriyor. Günümüzde küçük boyutlu ve pille donatılmış cihazların neredeyse tamamı ARM mimarisine dayalı işlemcilere sahiptir.

Birkaç tür işlemci mimarisi vardır: CISC, RISC, MISC. Birincisi, geniş bir talimat seti ile ayırt edilir, yani CISC, eşit olmayan uzunluktaki karmaşık talimatlarla çalışmak üzere tasarlanmıştır. Öte yandan RISC, aynı formatı paylaşan ve basit kodlamada farklılık gösteren azaltılmış bir dizi komuta sahiptir.

Farkı anlamak için kişisel bilgisayarınızda bir AMD veya Intel CISC işlemci olduğunu hayal edin. CISC işlemcileri daha fazla MIPS (saniyede milyon talimat, yani işlemci tarafından bir saniyede yürütülen belirli talimatların sayısı) üretir.

RICS işlemcilerinde daha az transistör bulunur ve bu da daha az güç tüketmelerini sağlar. Azaltılmış talimat sayısı, basitleştirilmiş mikro devrelerin tasarımına izin verir. Azaltılmış çip boyutu, daha küçük bir kalıp ile sonuçlanır, bu da işlemci üzerinde daha fazla bileşene izin verir, bu da ARM işlemcileri daha küçük ve çok daha verimli hale getirir.

ARM mimarisi, ana şeyin güç tüketimi olduğu akıllı telefonlar için mükemmeldir ve ARM işlemcilerin performansı elbette Intel ve AMD'nin en iyi çözümlerinden önemli ölçüde düşüktür. Aynı zamanda, ARM işlemcileri zayıf olarak adlandırılamaz. ARM hem 32-bit hem de 64-bit mimariyi destekler, ayrıca donanım sanallaştırma, gelişmiş güç yönetimi desteği de vardır.

ARM işlemcileri değerlendirirken ana parametre, performansın güç tüketimine oranıdır, burada ARM işlemciler, örneğin Intel'in CISC mimarisine dayalı x86 işlemcisinden daha iyi performans gösterir.

Böylece süper bilgisayarlar söz konusu olduğunda, x86 mimarisinde bin işlemci yerine bir milyon ARM işlemci kullanmak daha cazip olacaktır.

androidcentral'daki materyallere dayalıdır

Zamanımızın en popüler işlemci mimarilerinden ikisi var. Bu, 80'lerde geliştirilen ve kişisel bilgisayarlarda ve ARM'de kullanılan x86'dır - daha modern, bu da işlemcileri daha küçük ve daha ekonomik hale getirmenize olanak tanır. Çoğu mobil cihaz veya tablet tarafından kullanılır.

Her iki mimarinin de artıları ve eksileri ile uygulama alanları vardır, ancak benzerlikler vardır. Pek çok uzman, ARM'nin geleceğin olduğunu söylüyor, ancak yine de x86'nın sahip olmadığı bazı dezavantajları var. Bugünkü yazımızda kol mimarisinin x86'dan nasıl farklı olduğuna bakacağız. ARM ve x86 arasındaki temel farkları ele alalım ve hangisinin daha iyi olduğunu belirlemeye çalışalım.

Bir işlemci, ister akıllı telefon ister bilgisayar olsun, herhangi bir bilgi işlem cihazının ana bileşenidir. Performansı, cihazın ne kadar hızlı çalışacağını ve pil gücüyle ne kadar süre çalışabileceğini belirler. Basitçe söylemek gerekirse, bir işlemci mimarisi, programlar yazmak için kullanılabilen ve belirli işlemci transistör kombinasyonları kullanılarak donanımda uygulanan bir dizi talimattır. Programların donanımla etkileşime girmesine izin veren ve verilerin belleğe nasıl aktarılacağını ve bellekten nasıl okunacağını belirleyen onlardır.

Şu anda iki tür mimari vardır: CISC (Karmaşık Komut Seti Hesaplama) ve RISC (Azaltılmış Komut Seti Hesaplama). İlki, tüm durumlar için talimatların işlemcide uygulanacağını varsayar, ikincisi, RISC, geliştiricilerin önüne operasyon için gerekli minimum talimatlar kümesiyle bir işlemci oluşturma görevini koyar. RISC komutları daha küçük ve daha basittir.

X86 mimarisi

x86 işlemci mimarisi 1978'de geliştirildi ve ilk olarak Intel işlemcilerde ortaya çıktı ve CISC tipindedir. Adı, bu mimariye sahip ilk işlemci olan Intel 8086 modelinden alınmıştır. Zamanla, daha iyi bir alternatifin olmaması nedeniyle, diğer işlemci üreticileri, örneğin AMD, bu mimariyi desteklemeye başladı. Artık masaüstü bilgisayarlar, dizüstü bilgisayarlar, netbook'lar, sunucular ve diğer benzer cihazlar için standarttır. Ancak bazen tabletlerde x86 işlemciler de kullanılır, bu oldukça yaygın bir uygulamadır.

İlk Intel 8086 işlemci 16 bit idi, ardından 2000 yılında 32 bit işlemci çıktı ve daha sonra 64 bit mimari ortaya çıktı. Ayrı bir makalede ayrıntılı olarak tartıştık. Bu süre zarfında mimari çok gelişti, işlemcinin performansını büyük ölçüde artırabilecek yeni komut setleri ve uzantılar eklendi.

x86'da birkaç önemli dezavantaj vardır. İlk olarak, uzun gelişim tarihi nedeniyle ortaya çıkan ekiplerin karmaşıklığı, kafa karışıklığıdır. İkincisi, bu tür işlemciler çok fazla güç tüketir ve bu nedenle çok fazla ısı üretir. X86 mühendisleri başlangıçta maksimum performans elde etme yolunu seçti ve hız kaynak gerektiriyor. arm x86 arasındaki farklara bakmadan önce ARM mimarisinden bahsedelim.

ARM mimarisi

Bu mimari biraz sonra x86 için tanıtıldı - 1985'te. Ünlü İngiliz şirketi Acorn tarafından geliştirildi, daha sonra bu mimariye Arcon Risk Machine adı verildi ve RISC tipine aitti, ancak daha sonra şimdi ARM olarak bilinen Advanted RISC Machine'in geliştirilmiş versiyonu piyasaya sürüldü.

Bu mimariyi geliştirirken mühendisler, x86'nın tüm eksikliklerini ortadan kaldırmayı ve tamamen yeni ve en verimli mimariyi yaratmayı kendilerine hedef olarak belirlediler. ARM yongaları minimum güç tüketimi ve düşük bir fiyat aldı, ancak x86'ya kıyasla düşük performansa sahipti, bu nedenle başlangıçta kişisel bilgisayarlarda fazla popülerlik kazanmadılar.

x86'dan farklı olarak, geliştiriciler başlangıçta minimum kaynak maliyetlerini elde etmeye çalıştılar, daha az işlemci talimatına, daha az transistöre ve buna bağlı olarak daha az ek özelliğe sahipler. Ancak son yıllarda ARM işlemcilerin performansı arttı. Bunu akılda tutarak ve düşük güç tüketimi ile tablet ve akıllı telefon gibi mobil cihazlarda yaygın olarak kullanılmaya başlandı.

ARM ve x86 arasındaki farklar

Ve şimdi bu mimarilerin gelişim tarihini ve temel farklılıklarını göz önünde bulundurduğumuza göre, neyin daha iyi olduğunu belirlemek ve farklarının ne olduğunu daha doğru anlamak için ARM ve x86'nın çeşitli özelliklerine göre ayrıntılı bir karşılaştırmasını yapalım. .

Üretme

x86 ve arm üretimi farklıdır. Yalnızca iki şirket, Intel ve AMD, x86 işlemciler üretiyor. Başlangıçta bu bir şirketti, ancak bu tamamen farklı bir hikaye. Yalnızca bu şirketler bu tür işlemcileri serbest bırakma hakkına sahiptir, bu da altyapı geliştirme yönünü yalnızca onların yöneteceği anlamına gelir.

ARM çok farklı çalışır. ARM'nin arkasındaki şirket hiçbir şey yayınlamıyor. Sadece bu mimarinin işlemcilerini geliştirme izni veriyorlar ve üreticiler ihtiyaç duydukları her şeyi yapabilirler, örneğin ihtiyaç duydukları modüllerle belirli çipleri serbest bırakabilirler.

Talimat sayısı

Bunlar arm ve x86 mimarisi arasındaki temel farklardır. X86 işlemciler daha güçlü ve üretken olarak hızla gelişti. Geliştiriciler çok sayıda işlemci talimatı eklediler ve burada sadece temel bir set değil, aynı zamanda vazgeçilebilecek birçok talimat var. Başlangıçta bu, diskteki programların kapladığı bellek miktarını azaltmak için yapıldı. Ayrıca koruma ve sanallaştırma, optimizasyonlar ve çok daha fazlası için birçok seçenek geliştirilmiştir. Bütün bunlar ek transistörler ve enerji gerektirir.

ARM daha basittir. Burada çok daha az işlemci talimatı vardır, yalnızca işletim sistemi tarafından ihtiyaç duyulan ve gerçekte kullanılanlar. x86'yı karşılaştırırsak, orada tüm olası talimatların yalnızca %30'u kullanılır. Programları elle yazmayı seçerseniz öğrenmeleri daha kolaydır ve ayrıca uygulamak için daha az transistör gerektirirler.

Güç tüketimi

Bir önceki noktadan bir sonuç daha çıkıyor. Bir kartta ne kadar fazla transistör varsa, alanı ve güç tüketimi o kadar büyük olur ve bunun tersi doğrudur.

X86 işlemciler, ARM işlemcilerden çok daha fazla güç tüketir. Ancak güç tüketimi, transistörün boyutundan da etkilenir. Örneğin, bir Intel i7 işlemci 47 watt tüketirken, akıllı telefonlar için herhangi bir ARM işlemci 3 watt'tan fazla tüketmez. Daha önce anakartlar 80 nm'lik tek bir eleman boyutuyla üretiliyordu, ardından Intel 22 nm'ye düşürmeyi başardı ve bu yıl bilim adamları 1 nanometre eleman boyutuna sahip bir kart oluşturabildiler. Bu, performanstan ödün vermeden güç tüketimini büyük ölçüde azaltacaktır.

x86 işlemcilerin güç tüketimi son yıllarda önemli ölçüde azaldı, örneğin yeni Intel Haswell işlemciler pil ömründe daha uzun sürebilir. Şimdi arm ile x86 arasındaki fark yavaş yavaş kayboluyor.

Isı dağılımı

Transistör sayısı başka bir parametreyi etkiler - ısı üretimi. Modern cihazlar, tüm enerjiyi etkili eyleme dönüştüremez; bir kısmı ısı şeklinde dağılır. Kartların verimliliği aynı, yani daha az transistör ve boyutları ne kadar küçükse işlemci o kadar az ısı üretecek. Artık ARM veya x86'nın daha az ısı üreteceği sorusu yok.

işlemci performansı

ARM orijinal olarak maksimum performans için üretilmemiştir, bu, x86'nın üstün olduğu alandır. Bu kısmen daha az sayıda transistörden kaynaklanmaktadır. Ancak son zamanlarda, ARM işlemcilerin performansı artıyor ve zaten dizüstü bilgisayarlarda veya sunucularda tam olarak kullanılabilirler.

sonuçlar

Bu yazıda, ARM'nin x86'dan nasıl farklı olduğuna baktık. Farklar oldukça ciddi. Ancak son zamanlarda, her iki mimari arasındaki çizgi bulanıklaştı. ARM işlemciler daha verimli ve daha hızlı hale geliyor ve x86, kartın yapısal elemanının boyutunun küçülmesi nedeniyle daha az güç tüketmeye ve daha az ısı üretmeye başlıyor. ARM işlemciyi sunucularda ve dizüstü bilgisayarlarda ve x86'yı tabletlerde ve akıllı telefonlarda zaten bulabilirsiniz.

Bu x86 ve ARM hakkında ne düşünüyorsunuz? Sizce geleceğin teknolojisi nedir? Yorumlara yazın! Bu arada, .

ARM mimarisinin geliştirilmesine ilişkin videoyu tamamlamak için:

En son makaleler

2021-11-16 12:29:16
Donanım yazılımını ne zaman güncellemem gerekir
2021-11-11 12:38:28
Android akıllı telefon nasıl güvenlik kamerasına dönüştürülür
2021-11-11 12:38:28
Çince klavye neye benziyor (geçmiş ve fotoğraflar)

Popüler Makaleler

Editörün Seçimi

2021-11-11 12:38:28

Bir sosyal ağdaki bir avatar sahibi hakkında ne söyleyebilir?
Daha fazla detay! 1. Renk. Renk, bir resimdeki önemli bir ayrıntıdır ve genellikle bizim için en uygun olan renk şeması için bir avatar seçeriz ...
2021-11-11 12:38:28

Kendi Twitter Anınızı Nasıl Yaratabilirsiniz?
Navigasyon Günümüzde sosyal ağlar, İnternet kullanıcılarının hayatında önemli bir rol oynamaktadır. Bu tür kaynaklar sayesinde insanlar insanlarla iletişim kurma fırsatı buluyor ...
2021-11-06 10:20:40

Taramalı Atomik Kuvvet Mikroskobu Laboratuvar raporu şunları içermelidir:
Atomik kuvvet mikroskobu, 1982 yılında ABD'de Gerd Binnig, Calvin Quait ve Christopher Gerber tarafından daha önce icat edilen ...
2021-11-06 10:20:40

İletişim ağının destek raflarının seçimi
Metodolojik rehber "İletişim ağı" disiplininde pratik eğitimin uygulanması için. 1. Temas tertibatları için parça ve malzeme seçimi ...
2021-11-06 10:20:40

AC katener tasarımı ve hesaplanması
AÇIKLAYICI NOT. Metodik talimatlar, Saratov Demiryolu Koleji'nin tam zamanlı ve yarı zamanlı öğrencilerine yöneliktir ...