Android. Ოპერაციული სისტემა. მულტიმედია. Სოციალური მედია. ხელსაწყოები. კოდეკები. გრაფიკული ხელოვნება
Აქ ხარ: » »

ARM არქიტექტურა. კომპიუტერების ბაზრისთვის ბრძოლაში

ARMv6 და ARMv7 არის არქიტექტურის თაობები მობილური პროცესორებიკომპანიები ARM Limited 32-ბიტიან ინსტრუქციებზე დაყრდნობით.

ARM არქიტექტურასაკმაოდ გავრცელებულია ბაზარზე, რომელიც ადრე ეკუთვნოდა ექსკლუზიურად ისეთი პოპულარული არქიტექტურის დესკტოპ პროცესორებს, როგორიცაა Intel x86/64 და AMD64. დღეს, ARMv6 ან ARMv7-ის წყალობით, თანამედროვე ტელევიზორების, სახლის კინოთეატრების და სხვა ნაცნობი აღჭურვილობის პროცესორს შეუძლია მოერგოს თქვენს ხელში.

ARM მობილური არქიტექტურის მთავარი ნიშა გახდა სმარტფონები, ტაბლეტები და სხვა მსგავსი მობილური მოწყობილობები. ამ დღეებში სმარტფონების 95% უკვე მუშაობს ARM არქიტექტურის პროცესორებით, ასევე სმარტ ტელევიზორების ნახევარი და 90% მყარი დისკები. და მათი „გადარჩენის“ ერთი ბატარეის დატენვისა და მისაღები შესრულების გამო, მოწყობილობებმა ARM არქიტექტურის პროცესორებით ბორტზე შეცვალეს „ნეტბუქების“ მთელი ხაზი, გახდნენ ტაბლეტები დოკ სადგურებით, რაც მოწყობილობას აძლევდა თითქმის მთელი დღის სამუშაოს ნაცვლად. მხოლოდ რამდენიმე საათით ადრე და მისცა გარკვეული ნახტომი შესრულებაში თავად პროცესორების დაბალი ღირებულების, მრავალბირთვიანი გადაწყვეტილებების არსებობისა და მაღალი გადატვირთვის პოტენციალის გამო.

ამ არქიტექტურის ძირითადი მახასიათებლები:

  • ARMv6 ოფიციალურად არ უჭერს მხარს Flash-ს.(ნებისმიერ შემთხვევაში, 2012 წლის შუა პერიოდიდან Google-მა მთლიანად მიატოვა Flash Android პლატფორმაზე, ამიტომ ამ ტექნოლოგიის მხარდაჭერა აღარ არის აქტუალური).
  • ARMv7 ხშირად გვხვდება მრავალბირთვიან მობილურ პროცესორებში, ხოლო მეექვსე თაობა შემოიფარგლება მხოლოდ ერთი ფიზიკური და ლოგიკური ბირთვით.
  • ARMv7-ისთვის აშენებულ აპლიკაციებს უფრო დიდი საერთო წონა აქვთ და უფრო მეტს მოითხოვს შემთხვევითი წვდომის მეხსიერებავიდრე მსგავსი პროგრამები, რომლებიც მუშაობენ მხოლოდ ARMv6-ით.
  • ARMv7 პროცესორები უფრო ძლიერია, ვიდრე წინა თაობა.
  • ARMv6-ისთვის შემუშავებული თამაშები და პროგრამები ნაგულისხმევად თავსებადია ARMv7-თან, მაგრამ არა პირიქით.
  • ის ფაქტი, რომ ამა თუ იმ აპლიკაციას ერთდროულად უჭერს მხარს ARMv6 და ARMv7, ყოველთვის არ ნიშნავს გაუმჯობესებულ გრაფიკულ შესრულებას ამ უკანასკნელ არქიტექტურაზე. ამ შემთხვევაში, ჩვენ გირჩევთ გადახედოთ პროცესორებს Nvidia-დან და Tegra-დან. მათ აქვთ ცალკე მაღაზია სათამაშოებით უფრო მაღალი დეტალებით და სხვა გრაფიკული სიკეთეებით, რომლებიც არ არის ხელმისაწვდომი არცერთ სხვა მოწყობილობაზე, რომელიც არ მუშაობს Tegra-ზე.
  • ასეთი პროცესორების სტანდარტული ARMv7 სიხშირე მითითებულია 1 გჰც ნომინალური და უფრო მაღალი, რაც არ შეიძლება ითქვას ARMv6-ზე.
  • თამაშები armv7-ისთვისმნიშვნელოვნად მეტი ვიდრე armv6-ის ქვეშ.
  • ბევრი პოპულარული ვიდეო პლეერის აპლიკაცია (როგორიცაა armv6) მოითხოვს კოდეკების დამატებითი ნაკრების ჩამოტვირთვას და ინსტალაციას armv6 ან armv7 პროცესორის არქიტექტურისთვის, რომლის გარეშეც ვერ მიაღწევთ ტექნიკის აჩქარებას.

ხშირად დასმული კითხვები - პასუხები:

თამაშის ჩამოტვირთვა მინდა, მაგრამ აღწერა შეიცავს გაფრთხილებას, რომ ეს თამაში თავსებადია მხოლოდ ARMv7-თან ან აქვს ცალ-ცალკე ორი ვერსია როგორც ARMv6-სთვის, ასევე ARMv7-ისთვის, რა უნდა გადმოვწერო?

გაიგეთ თქვენთვის ცნობილი ნებისმიერი გზით თქვენს მოწყობილობაში გამოყენებული პროცესორის ზუსტი სახელი და შემდეგ იპოვეთ იგი სპეციალურად გამოყოფილ გვერდზე ვიკიპედიაში და დაადგინეთ გამოყენებული არქიტექტურის ვერსია, ნათელი მაგალითი ამჯერად იქნება Snapdragon პროცესორებიცნობილი კომპანია Qualcomm-ისგან, რომლის გვერდი განთავსებულია შემდეგ ბმულზე:

მესამე მხარის რესურსებიდან Android აპლიკაციის დაყენების შემდეგ, ის უარს ამბობს გაშვებაზე, რა უნდა გავაკეთო?

დარწმუნდით, რომ თქვენი ვერსიაა ოპერაციული სისტემაემთხვევა ამ აპლიკაციის თავსებადი ანდროიდის ვერსიებს და ასევე გაარკვიეთ, თუ რომელ თაობის ARM არქიტექტურას შეესაბამება თქვენი პროცესორი და თუ ის არის ARMv7 და უფრო მაღალი, მაშინ 99,9%-ში რაიმე შედარებით ახალი პროგრამაან თამაში უნდა დაიწყოს მინიმუმ ლიცენზიის, ზოგიერთი ტექნიკური მახასიათებლისა და მოწყობილობის ამოცნობის სხვა მონაცემების და საჭიროების შემთხვევაში დამატებითი ქეშის მონაცემების დასრულებამდე, გარდა ამისა, არ დააზარალებს RAM-ის ნაადრევად გათავისუფლებას აქტიური ფონური პროცესორებისგან, თუ ეს თავისუფალი ადგილია არ ემთხვევა მინიმალური მოთხოვნაერთი თამაში ან სხვა. ჩვენ გირჩევთ შეინახოთ 256, ან უკეთესი 512 მეგაბაიტი თავისუფალი ოპერატიული მეხსიერება.

იპოვეთ დღეს armv7 ტელეფონებიბევრად უფრო ადვილია, ვიდრე რამდენიმე წლის წინ, რადგან... ამ მიკროპროცესორულმა არქიტექტურამ უკვე მიაღწია მობილური სმარტფონების ბაზრის საბიუჯეტო არეალს, მაგრამ „ძველების“ მფლობელებისთვის ეს სტატია ნამდვილად შეიძლება სასარგებლო იყოს.

აქ ჩვენ არ გამოვაქვეყნეთ მოწყობილობების ამჟამინდელი სია სხვადასხვა ვერსიები ARM, რადგან ეს სია მუდმივად განახლდება და მისი თვალყურის დევნება უბრალოდ შეუძლებელია. ჩვენ გირჩევთ, სასწრაფოდ მოძებნოთ თქვენი მოწყობილობა ვიკიპედიის გვერდებზე, რომლებიც ეძღვნება ამა თუ იმ მობილურ პროცესორს.

კომპიუტერული სამყარო სწრაფად იცვლება. დესკტოპ კომპიუტერებმა გაყიდვების რეიტინგში პირველი ადგილი დაკარგეს ლეპტოპებთან შედარებით და ისინი აპირებენ ბაზრის მიცემას ტაბლეტებისა და სხვა მობილური მოწყობილობებისთვის. 10 წლის წინ ჩვენ ვაფასებდით სუფთა მეგაჰერცს, ნამდვილ ძალას და შესრულებას. ახლა, ბაზრის დასაპყრობად, პროცესორი უნდა იყოს არა მხოლოდ სწრაფი, არამედ ეკონომიურიც. ბევრს მიაჩნია, რომ ARM არის 21-ე საუკუნის არქიტექტურა. ასეა?

ახალი - კარგად დავიწყებული ძველი

ჟურნალისტები, რომლებიც მიჰყვებიან ARM-ის პიარ ადამიანებს, ხშირად წარმოადგენენ ამ არქიტექტურას, როგორც სრულიად ახალს, რომელმაც უნდა დამარხოს ჭაღარა x86.

ფაქტობრივად, ARM და x86, რომელთა საფუძველზეც აშენდა ლეპტოპებსა და დესკტოპ კომპიუტერებში დაყენებული Intel, AMD და VIA პროცესორები, თითქმის იმავე ასაკის არიან. პირველი x86 ჩიპი გამოვიდა 1978 წელს. ARM პროექტი ოფიციალურად დაიწყო 1983 წელს, მაგრამ ეფუძნებოდა განვითარებას, რომელიც განხორციელდა თითქმის ერთდროულად x86-ის შექმნასთან.


პირველმა ARM-ებმა შთაბეჭდილება მოახდინეს სპეციალისტებზე თავიანთი ელეგანტურობით, მაგრამ შედარებით დაბალი წარმადობით მათ ვერ დაიპყრეს ბაზარი, რომელიც მოითხოვდა მაღალ სიჩქარეს და ყურადღებას არ აქცევდა ეფექტურობას. გარკვეული პირობები უნდა არსებობდეს იმისთვის, რომ ARM-ის პოპულარობა ცაში აეღო.

ოთხმოციანი და ოთხმოცდაათიანი წლების მიჯნაზე, მათი შედარებით იაფი ზეთით, მოთხოვნადი იყო უზარმაზარი ჯიპები 6 ლიტრიანი მძლავრი ძრავებით. ელექტრომობილებით ცოტა ადამიანი დაინტერესდა. მაგრამ ჩვენს დროში, როცა ერთი ბარელი ნავთობი 100 დოლარზე მეტი ღირს, დიდი მანქანები ძაბვით მშიერი ძრავებით მხოლოდ მდიდრებს სჭირდებათ, ეკონომიურ მანქანებზე გადასვლას ჩქარობენ. მსგავსი რამ მოხდა ARM-თან დაკავშირებით. როდესაც მობილურობისა და ეფექტურობის საკითხი წამოიჭრა, არქიტექტურა დიდი მოთხოვნილება აღმოჩნდა.

"რისკის" პროცესორი

ARM არის RISC არქიტექტურა. ის იყენებს ბრძანებების შემცირებულ კომპლექტს - RISC (reduced instruction set computer). ამ ტიპის არქიტექტურა გამოჩნდა სამოცდაათიანი წლების ბოლოს, დაახლოებით იმავე დროს, როდესაც Intel-მა შესთავაზა თავისი x86.


სხვადასხვა შემდგენელებთან და მიკროკოდის პროცესორებთან ექსპერიმენტების დროს, ინჟინერებმა შენიშნეს, რომ ზოგიერთ შემთხვევაში, მარტივი ინსტრუქციების თანმიმდევრობა ერთზე სწრაფად სრულდებოდა. რთული ოპერაცია. გადაწყდა არქიტექტურის შექმნა, რომელიც მოიცავდა მარტივი ინსტრუქციების შეზღუდულ კომპლექტთან მუშაობას, რომლის გაშიფვრას და შესრულებას მინიმალური დრო დასჭირდებოდა.


ერთ-ერთი პირველი RISC პროცესორის პროექტი განხორციელდა სტუდენტებისა და მასწავლებლების ჯგუფმა ბერკლის უნივერსიტეტში 1981 წელს. სწორედ ამ დროს ბრიტანული კომპანია Acorn დროის გამოწვევის წინაშე დადგა. მან შექმნა BBC Micro საგანმანათლებლო კომპიუტერები, რომლებიც დაფუძნებულია 6502 პროცესორზე, რომლებიც ძალიან პოპულარული იყო ნისლიან ალბიონში, მაგრამ მალე ამ სახლის კომპიუტერებმა დაიწყეს დაკარგვა უფრო მოწინავე მანქანებთან. Acorn იყო ბაზრის დაკარგვის რისკი. კომპანიის ინჟინრებმა, როდესაც გაეცნენ სტუდენტურ მუშაობას RISC პროცესორებზე, გადაწყვიტეს, რომ საკუთარი ჩიპის შექმნა საკმაოდ მარტივი იქნებოდა. 1983 წელს დაიწყო Acorn RISC Machine პროექტი, რომელიც მოგვიანებით გახდა ARM. სამი წლის შემდეგ გამოვიდა პირველი პროცესორი.

პირველი ARM

ის უკიდურესად უბრალო იყო. პირველ ARM ჩიპებს კი აკლდათ გამრავლებისა და გაყოფის ინსტრუქციები, რომლებიც წარმოდგენილი იყო უფრო მეტის სიმრავლით მარტივი ინსტრუქციები. ჩიპების კიდევ ერთი მახასიათებელი იყო მეხსიერებასთან მუშაობის პრინციპები: მონაცემებით ყველა ოპერაცია შეიძლება განხორციელდეს მხოლოდ რეესტრებში. ამავდროულად, პროცესორი მუშაობდა ეგრეთ წოდებულ რეესტრის ფანჯარასთან, ანუ მას შეეძლო წვდომა მხოლოდ ყველა ხელმისაწვდომი რეგისტრის ნაწილზე, რომლებიც ძირითადად უნივერსალური იყო და მათი მოქმედება დამოკიდებული იყო იმ რეჟიმზე, რომელშიც მდებარეობდა პროცესორი. ამან შესაძლებელი გახადა ქეშის მიტოვება ARM-ის პირველივე ვერსიებში.

გარდა ამისა, ინსტრუქციების ნაკრების გამარტივებით, არქიტექტურის დეველოპერებმა შეძლეს მრავალი სხვა ბლოკის გარეშე. მაგალითად, პირველ ARM-ებს სრულიად აკლდათ მიკროკოდი, ისევე როგორც მცურავი წერტილის ერთეული (FPU). ტრანზისტორების საერთო რაოდენობა პირველ ARM-ში იყო 30000 მსგავსი x86-ებში იყო რამდენჯერმე, ან თუნდაც სიდიდის ბრძანება. დამატებითი ენერგიის დაზოგვა მიიღწევა ბრძანებების პირობითი შესრულებით. ანუ ესა თუ ის ოპერაცია ჩატარდება, თუ რეესტრში შესაბამისი ფაქტი იქნება. ეს ეხმარება პროცესორს თავიდან აიცილოს "არასაჭირო მოძრაობები". ყველა ინსტრუქცია შესრულებულია თანმიმდევრობით. შედეგად, ARM დაკარგა შესრულებაში, მაგრამ არა მნიშვნელოვნად, ხოლო მნიშვნელოვნად მოიმატა ენერგიის მოხმარება.

არქიტექტურის ძირითადი პრინციპები იგივე რჩება, რაც პირველ ARM-ში: მონაცემებით მუშაობა მხოლოდ რეგისტრებში, ინსტრუქციების შემცირებული ნაკრები, მინიმალური დამატებითი მოდულები. ეს ყველაფერი უზრუნველყოფს არქიტექტურას დაბალი ენერგიის მოხმარებას და შედარებით მაღალ შესრულებას.

ამის გაზრდის მიზნით, ARM-მა შემოიღო რამდენიმე დამატებითი ინსტრუქციის ნაკრები ბოლო წლებში. კლასიკურ ARM-თან ერთად არის Thumb, Thumb 2, Jazelle. ეს უკანასკნელი შექმნილია ჯავის კოდის შესრულების დასაჩქარებლად.

Cortex - ყველაზე მოწინავე ARM

Cortex – თანამედროვე არქიტექტურები მობილური მოწყობილობებისთვის, ჩაშენებული სისტემებისთვის და მიკროკონტროლერებისთვის. შესაბამისად, პროცესორები ინიშნება Cortex-A, ჩაშენებული - Cortex-R და მიკროკონტროლერები - Cortex-M. ყველა მათგანი აგებულია ARMv7 არქიტექტურაზე.

ყველაზე მოწინავე და ძლიერი არქიტექტურა ARM ხაზში არის Cortex-A15. ვარაუდობენ, რომ მის ბაზაზე ძირითადად ორი ან ოთხბირთვიანი მოდელები იქნება წარმოებული. ყველა წინა ARM-ის Cortex-A15 ყველაზე ახლოს არის x86-თან ბლოკების რაოდენობისა და ხარისხის თვალსაზრისით.


Cortex-A15 დაფუძნებულია პროცესორის ბირთვებზე, რომლებიც აღჭურვილია FPU ერთეულით და NEON SIMD ინსტრუქციების ნაკრებით, რომლებიც შექმნილია მულტიმედიური მონაცემების დამუშავების დასაჩქარებლად. ბირთვებს აქვთ 13-ეტაპიანი მილსადენი, ისინი მხარს უჭერენ უფასო შეკვეთის ინსტრუქციის შესრულებას და ARM-ზე დაფუძნებულ ვირტუალიზაციას.

Cortex-A15 მხარს უჭერს მოწინავე მეხსიერების მისამართის სისტემას. ARM რჩება 32-ბიტიან არქიტექტურად, მაგრამ კომპანიის ინჟინრებმა ისწავლეს 64-ბიტიანი ან სხვა მოწინავე მისამართის გადაქცევა პროცესორად 32-ბიტიანად. ტექნოლოგიას უწოდებენ Long Physical Address Extensions. მისი წყალობით, Cortex-A15-ს თეორიულად შეუძლია 1 ტბ-მდე მეხსიერების მიმართვა.

თითოეული ბირთვი აღჭურვილია პირველი დონის ქეშით. გარდა ამისა, არის 4 მბ-მდე განაწილებული დაბალი ლატენტური L2 ქეში. პროცესორი აღჭურვილია 128-ბიტიანი თანმიმდევრული ავტობუსით, რომელიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას სხვა ერთეულებთან და პერიფერიულ მოწყობილობებთან კომუნიკაციისთვის.

ბირთვები, რომლებიც საფუძვლად უდევს Cortex-A15, არის Cortex-A9-ის განვითარება. მათ აქვთ მსგავსი სტრუქტურა.


Cortex-A9, Cortex-A15-ისგან განსხვავებით, შეიძლება დამზადდეს როგორც მრავალ ბირთვიანი, ასევე ერთბირთვიანი ვერსიით. მაქსიმალური სიხშირე არის 2.0 გჰც, Cortex-A15 ვარაუდობს ჩიპების შექმნის შესაძლებლობას, რომლებიც მუშაობენ 2.5 გჰც სიხშირეზე. მასზე დაფუძნებული ჩიპები 40 ნმ და უფრო თხელი ტექნიკური პროცესების გამოყენებით დამზადდება. Cortex-A9 იწარმოება 65 და 40 ნმ პროცესის ტექნოლოგიებში.

Cortex-A9, ისევე როგორც Cortex-A15, განკუთვნილია მაღალი ხარისხის სმარტფონებსა და ტაბლეტებში გამოსაყენებლად, მაგრამ ის არ არის შესაფერისი უფრო სერიოზული აპლიკაციებისთვის, მაგალითად, სერვერებზე. მხოლოდ Cortex-A15-ს აქვს ტექნიკის ვირტუალიზაცია, მეხსიერების გაფართოებული მისამართი. გარდა ამისა, NEON Advanced SIMD ინსტრუქციების ნაკრები და FPU არჩევითია Cortex-A9-ში, ხოლო ისინი საჭიროა Cortex-A15-ში.

Cortex-A8 მომავალში თანდათან გაქრება სცენადან, მაგრამ ამ დროისთვის ეს ერთბირთვიანი ვარიანტი გამოიყენებს ბიუჯეტურ სმარტფონებში. იაფი გადაწყვეტა, 600 MHz-დან 1 GHz-მდე მერყეობს, უზრუნველყოფს დაბალანსებულ არქიტექტურას. მას აქვს FPU ერთეული და მხარს უჭერს SIMD NEON-ის პირველ ვერსიას. Cortex-A8 ითვალისწინებს ერთ ტექნოლოგიურ პროცესს - 65 ნმ.

წინა თაობის ARM


ARM11 პროცესორები საკმაოდ გავრცელებულია მობილურ ბაზარზე. ისინი აგებულია ARMv6 არქიტექტურისა და მისი მოდიფიკაციების საფუძველზე. მას ახასიათებს 8-9 ეტაპიანი მილსადენები, Jazelle-ის მხარდაჭერა, რაც ხელს უწყობს Java კოდის დამუშავების დაჩქარებას, SIMD ნაკადის ინსტრუქციებს, Thumb-2.

XScale, ARM10E, ARM9E პროცესორები დაფუძნებულია ARMv5 არქიტექტურასა და მის მოდიფიკაციებზე. მაქსიმალური სიგრძემილსადენი არის 6 საფეხური, Thumb, Jazelle DBX, Enhanced DSP. XScale ჩიპებს აქვთ მეორე დონის ქეში. პროცესორები გამოიყენებოდა 2000-იანი წლების შუა ხანებში სმარტფონებში, მათი ნახვა შესაძლებელია ზოგიერთ იაფფასიან მობილურ ტელეფონში.


ARM9TDMI, ARM8, StrongARM - ARMv4-ის წარმომადგენლები, რომელსაც აქვს 3-5 ეტაპიანი მილსადენი და მხარს უჭერს Thumb-ს. მაგალითად, ARMv4 შეიძლება მოიძებნოს პირველ კლასიკურ iPod-ებში.

ARM6 და ARM7 ეკუთვნის ARMv3-ს. ამ არქიტექტურაში FPU ერთეული პირველად გამოჩნდა 32-ბიტიანი მეხსიერების მისამართით და არა 26-ბიტიანი, როგორც არქიტექტურის პირველ მაგალითებში. ARMv2 და ARMv1 ტექნიკურად 32-ბიტიანი ჩიპები იყო, მაგრამ სინამდვილეში მხოლოდ 26-ბიტიანი მისამართების სივრცეში აქტიურად მუშაობდნენ. ქეში პირველად გამოჩნდა ARMv2-ში.

მათი სახელია ლეგიონი

Acorn თავდაპირველად არ აპირებდა გამხდარიყო მოთამაშე პროცესორების ბაზარზე. ARM პროექტის ამოცანა იყო საკუთარი წარმოების ჩიპის შექმნა კომპიუტერების წარმოებისთვის - სწორედ კომპიუტერების შექმნა მიიჩნია Acorn-მა თავის მთავარ ბიზნესად.


ARM დეველოპერული ჯგუფიდან გახდა კომპანია Apple-ის წყალობით. 1990 წელს Apple-მა VLSI-თან და Acorn-თან ერთად დაიწყო იაფფასიანი პროცესორის შემუშავება პირველი ჯიბის კომპიუტერისთვის, Newton. ამ მიზნებისათვის შეიქმნა ცალკე კომპანია, რომელმაც მიიღო შიდა პროექტის Acorn - ARM სახელი.

Apple-ის მონაწილეობით შეიქმნა ARM6 პროცესორი, რომელიც ყველაზე ახლოს არის ინგლისელი დეველოპერის თანამედროვე ჩიპებთან. ამავდროულად, DEC-მა შეძლო ARM6 არქიტექტურის დაპატენტება და დაიწყო ჩიპების წარმოება StrongARM ბრენდის ქვეშ. რამდენიმე წლის შემდეგ, ტექნოლოგია გადაეცა Intel-ს, როგორც სხვა პატენტის დავის ნაწილი. მიკროპროცესორულმა გიგანტმა შექმნა საკუთარი ანალოგი, XScale პროცესორი, რომელიც დაფუძნებულია ARM-ზე. მაგრამ გასული ათწლეულის შუა პერიოდში Intel-მა მოიშორა ეს „არაძირითადი აქტივი“, ექსკლუზიურად x86-ზე ფოკუსირებული. XScale გადავიდა Marvell-ის ხელში, რომელიც უკვე ლიცენზირებულია ARM-ზე.

თავდაპირველად ARM-მა, რომელიც მსოფლიოში ახალი იყო, ვერ შეძლო პროცესორების წარმოება. მისმა ხელმძღვანელობამ ფულის გამომუშავების სხვა გზა აირჩია. ARM არქიტექტურა იყო მარტივი და მოქნილი. თავდაპირველად, ბირთვს არც კი ჰქონდა ქეში, ამიტომ შემდგომში დამატებითი მოდულები, მათ შორის FPU, კონტროლერები არ იყო მჭიდროდ ინტეგრირებული პროცესორში, მაგრამ, როგორც იქნა, დამაგრებული იყო ბაზაზე.

შესაბამისად, ARM-მა ხელში ჩაიგდო ინტელექტუალური დიზაინერი, რომელიც ტექნოლოგიურად მოწინავე კომპანიებს საშუალებას აძლევდა შეექმნათ პროცესორები ან მიკროკონტროლერები თავიანთ საჭიროებებზე. ეს კეთდება ეგრეთ წოდებული კოპროცესორების გამოყენებით, რომლებსაც შეუძლიათ სტანდარტული ფუნქციონირების გაფართოება. საერთო ჯამში, არქიტექტურა მხარს უჭერს 16-მდე კოპროცესორს (რიცხვები 0-დან 15-მდე), მაგრამ ნომერი 15 დაცულია კოპროცესორისთვის, რომელიც ასრულებს ქეშისა და მეხსიერების მართვის ფუნქციებს.

პერიფერიული მოწყობილობები უკავშირდებიან ARM ჩიპს, ასახავს მათ რეგისტრებს პროცესორის ან კოპროცესორის მეხსიერების სივრცეში. მაგალითად, გამოსახულების დამუშავების ჩიპი შეიძლება შედგებოდეს შედარებით მარტივი ARM7TDMI-ზე დაფუძნებული ბირთვისგან და კოპროცესორისგან, რომელიც უზრუნველყოფს HDTV სიგნალის გაშიფვრას.


ARM-მა დაიწყო მისი არქიტექტურის ლიცენზირება. სხვა კომპანიები უკვე ახორციელებდნენ მას სილიკონში, მათ შორის Texas Instruments, Marvell, Qualcomm, Freescale, მაგრამ ასევე სრულიად არაბირთვული კომპანიები, როგორიცაა Samsung, Nokia, Nintendo ან Canon.

საკუთარი ქარხნების არარსებობამ, ისევე როგორც ლიცენზირების შთამბეჭდავმა საფასურმა, საშუალება მისცა ARM-ს უფრო მოქნილი ყოფილიყო არქიტექტურის ახალი ვერსიების შემუშავებაში. კომპანიამ ისინი ცხელი ნამცხვრებივით გამოაცხო, ახალ ნიშებში შესული. სმარტფონებისა და პლანშეტების გარდა, არქიტექტურა გამოიყენება სპეციალიზებულ პროცესორებში, მაგალითად, GPS ნავიგატორებში, ციფრულ კამერებსა და ვიდეო კამერებში. მის საფუძველზე იქმნება სამრეწველო კონტროლერები და სხვა ჩიპები ჩაშენებული სისტემებისთვის.

ARM ლიცენზირების სისტემა არის ნამდვილი მიკროელექტრონული ჰიპერმარკეტი. კომპანია ლიცენზირებს არა მხოლოდ ახალ, არამედ ძველ არქიტექტურებს. ეს უკანასკნელი შეიძლება გამოყენებულ იქნას მიკროკონტროლერების ან ჩიპების შესაქმნელად დაბალფასიანი მოწყობილობებისთვის. ბუნებრივია, სალიცენზიო მოსაკრებლების დონე დამოკიდებულია მწარმოებლისთვის საინტერესო არქიტექტურული ვარიანტის სიახლისა და სირთულის ხარისხზე. ტრადიციულად, ტექნიკური პროცესები, რომლებისთვისაც ARM ავითარებს პროცესორებს, 1-2 ნაბიჯით ჩამორჩება იმ პროცესებს, რომლებიც რელევანტურად ითვლება x86-ისთვის. არქიტექტურის მაღალი ენერგოეფექტურობა მას ნაკლებად დამოკიდებულს ხდის ახალ ტექნოლოგიურ სტანდარტებზე გადასვლაზე. Intel და AMD ცდილობენ შექმნან უფრო თხელი ჩიპები, რათა გაზარდონ სიხშირეები და ბირთვების რაოდენობა ფიზიკური ზომისა და ენერგიის მოხმარების შენარჩუნებისას. ARM-ს თანდაყოლილი აქვს უფრო დაბალი სიმძლავრის მოთხოვნები და ასევე უზრუნველყოფს მუშაობის უფრო მაღალ დონეს თითო ვატზე.

NVIDIA, TI, Qualcomm, Marvell პროცესორების მახასიათებლები

ARM-ის მარცხენა და მარჯვენა ლიცენზირებით, დეველოპერებმა გააძლიერეს თავიანთი არქიტექტურის პოზიცია პარტნიორების კომპეტენციების ხარჯზე. კლასიკური მაგალითი ამ შემთხვევაში არის NVIDIA Tegra. სისტემების ეს ხაზი ჩიპზე დაფუძნებულია ARM არქიტექტურაზე, მაგრამ NVIDIA-ს უკვე ჰქონდა საკუთარი ძალიან სერიოზული განვითარება 3D გრაფიკისა და სისტემური ლოგიკის სფეროში.


ARM აძლევს თავის ლიცენზიატორებს არქიტექტურის ხელახალი დიზაინის უფლებას. შესაბამისად, NVIDIA-ს ინჟინრებმა შეძლეს Tegra-ში ARM-ის (CPU computing) და საკუთარი პროდუქტების ძლიერი მხარეების გაერთიანება - სამგანზომილებიანი გრაფიკით მუშაობა და ა.შ. შედეგად, Tegra-ს აქვს უმაღლესი 3D შესრულება თავისი კლასის პროცესორებისთვის. ისინი 25-30%-ით უფრო სწრაფია ვიდრე PowerVR, რომელსაც იყენებს Samsung და Texas Instruments და თითქმის ორჯერ უფრო სწრაფია ვიდრე Adreno, რომელიც შეიქმნა Qualcomm-ის მიერ.

ARM არქიტექტურაზე დაფუძნებული პროცესორების სხვა მწარმოებლები აძლიერებენ გარკვეულ დამატებით ბლოკებს და აუმჯობესებენ ჩიპებს უფრო მაღალი სიხშირეებისა და შესრულების მისაღწევად.


მაგალითად, Qualcomm არ იყენებს ARM საცნობარო დიზაინს. კომპანიის ინჟინრებმა სერიოზულად გადაამუშავეს და მორიელი დაარქვეს - ეს არის Snapdragon ჩიპების საფუძველი. დიზაინი ნაწილობრივ შეიცვალა ისე, რომ მოერგოს უფრო დახვეწილ ტექნიკურ პროცესებს, ვიდრე სტანდარტული IP ARM. შედეგად, პირველი Snapdragon-ები წარმოიქმნა 45 ნმ-ზე, რაც მათ უფრო მაღალი სიხშირით უზრუნველყოფდა. და ამ პროცესორების ახალი თაობა დეკლარირებული 2.5 გიგაჰერცით შეიძლება გახდეს ყველაზე სწრაფი ARM Cortex-A9-ზე დაფუძნებულ ანალოგებს შორის. Qualcomm ასევე იყენებს საკუთარ Adreno გრაფიკულ ბირთვს, რომელიც შექმნილია AMD-დან შეძენილი განვითარების საფუძველზე. ასე რომ, გარკვეულწილად, Snapdragon და Tegra გენეტიკურ დონეზე მტრები არიან.


Hummingbird-ის შექმნისას Samsung-მა ასევე აიღო არქიტექტურის ოპტიმიზაციის გზა. კორეელებმა კომპანია Intrinsity-სთან ერთად შეცვალეს ლოგიკა, რითაც შეამცირეს გარკვეული ოპერაციების შესასრულებლად საჭირო ინსტრუქციების რაოდენობა. ამრიგად, ჩვენ მოვახერხეთ პროდუქტიულობის 5-10%-ის მოპოვება. გარდა ამისა, დაემატა დინამიური L2 ქეში და ARM NEON მულტიმედიური გაფართოება. კორეელები იყენებდნენ PowerVR SGX540 როგორც გრაფიკულ მოდულს.


Texas Instruments-მა დაამატა სპეციალური IVA მოდული თავის ახალ OMAP სერიაში, რომელიც დაფუძნებულია ARM Cortex-A არქიტექტურაზე, რომელიც პასუხისმგებელია გამოსახულების დამუშავების დაჩქარებაზე. ის საშუალებას გაძლევთ სწრაფად დაამუშავოთ მონაცემები, რომლებიც სენსორიდან ჩაშენებულ კამერამდე მიდის. გარდა ამისა, ის დაკავშირებულია ISP-თან და ეხმარება ვიდეოს აჩქარებაში. OMAP ასევე იყენებს PowerVR გრაფიკას.


Apple A4-ს აქვს დიდი 512 KB ქეში, იყენებს PowerVR გრაფიკას და თავად ARM ბირთვი აგებულია Samsung-ის მიერ გადამუშავებული არქიტექტურის ვარიანტზე.


ორბირთვიანი Apple A5, რომლის დებიუტი iPad 2-ში 2011 წლის დასაწყისში გამოვიდა, დაფუძნებულია ARM Cortex-A9 არქიტექტურაზე, ისევე როგორც ადრე Samsung-ის მიერ ოპტიმიზირებული. A4-თან შედარებით, ახალ ჩიპს აქვს მეორე დონის ქეში მეხსიერების ორმაგი რაოდენობა - ის გაიზარდა 1 მბ-მდე. პროცესორი შეიცავს ორარხიან RAM კონტროლერს და აქვს გაუმჯობესებული ვიდეო ერთეული. შედეგად, ის ასრულებს ორჯერ უფრო კარგად, ვიდრე Apple A4 ზოგიერთ დავალებას.

Marvell გვთავაზობს ჩიპებს, რომელიც დაფუძნებულია საკუთარ Sheeva არქიტექტურაზე, რომელიც, უფრო დეტალური შემოწმების შემდეგ, აღმოჩნდება, რომ არის XScale-ის ჰიბრიდი, რომელიც ერთხელ შეძენილია Intel-ისგან და ARM-ისგან. ამ ჩიპებს აქვთ ანალოგებთან შედარებით უფრო დიდი ქეში მეხსიერება და აღჭურვილია სპეციალური მულტიმედიური მოდულით.

ამჟამად, ARM ლიცენზიანტები აწარმოებენ მხოლოდ ჩიპებს, რომლებიც დაფუძნებულია ARM Cortex-A9 არქიტექტურაზე. ამავდროულად, მიუხედავად იმისა, რომ ის საშუალებას გაძლევთ შექმნათ ოთხბირთვიანი ვარიანტები, NVIDIA, Apple, Texas Instruments და სხვები მაინც შემოიფარგლება მხოლოდ ერთი ან ორი ბირთვიანი მოდელებით. გარდა ამისა, ჩიპები მუშაობს 1,5 გჰც-მდე სიხშირეზე. Cortex-A9 საშუალებას გაძლევთ შექმნათ ორი გიგაჰერციანი პროცესორები, მაგრამ ისევ და ისევ, მწარმოებლები არ ცდილობენ სწრაფად გაზარდონ სიხშირე - ბოლოს და ბოლოს, ახლა ბაზარზე საკმარისი იქნება ორბირთვიანი პროცესორები 1.5 გჰც.

Cortex-A15-ზე დაფუძნებული პროცესორები უნდა გახდეს მართლაც მრავალბირთვიანი, მაგრამ მათი გამოცხადების შემთხვევაშიც კი, ისინი მხოლოდ ქაღალდზეა. მათი გამოჩენა სილიკონში მომავალ წელს უნდა ველოდოთ.

თანამედროვე ARM ​​ლიცენზიანტი პროცესორები Cortex-A9-ზე დაფუძნებული:


x86 არის მთავარი კონკურენტი

x86 არის CISC არქიტექტურის წარმომადგენელი. ისინი იყენებენ ბრძანებების სრულ კომპლექტს. ერთი ინსტრუქცია ამ შემთხვევაში ასრულებს რამდენიმე დაბალი დონის ოპერაციას. პროგრამის კოდი, ARM-ისგან განსხვავებით, უფრო კომპაქტურია, მაგრამ არც ისე სწრაფად სრულდება და მეტ რესურსს მოითხოვს. გარდა ამისა, თავიდანვე, x86 აღჭურვილი იყო ყველა საჭირო ბლოკით, რაც გულისხმობდა მათ მრავალფეროვნებას და სიხარბეს. დამატებითი ენერგია იხარჯებოდა ბრძანებების უპირობო, პარალელურად შესრულებაზე. ეს საშუალებას გაძლევთ მიაღწიოთ სიჩქარის უპირატესობას, მაგრამ ზოგიერთი ოპერაცია უშედეგოდ ხორციელდება, რადგან ისინი არ აკმაყოფილებს წინა პირობებს.

ეს იყო კლასიკური x86s, მაგრამ დაწყებული 80486-დან, Intel-მა დე ფაქტო შექმნა შიდა RISC ბირთვი, რომელიც ასრულებდა CISC ინსტრუქციებს, ადრე დაშლილი უფრო მარტივ ინსტრუქციებად. თანამედროვე Intel და AMD პროცესორებს აქვთ იგივე დიზაინი.

Windows 8 და ARM

ARM და x86 დღეს განსხვავდებიან 30 წელზე ნაკლები ხნის წინ, მაგრამ მაინც ეფუძნება განსხვავებულ პრინციპებს, რაც მათ ყოფს პროცესორების ბაზრის სხვადასხვა ნიშებად. არქიტექტურები შეიძლება არასოდეს გადაიკვეთოს, თუ თავად კომპიუტერი არ შეცვლილიყო.

მობილურობა და ეკონომიურობა პირველ ადგილზე იყო და მეტი ყურადღება დაეთმო სმარტფონებსა და პლანშეტებს. Apple დიდ ფულს შოულობს მობილური გაჯეტებიდან და მათთან დაკავშირებული ინფრასტრუქტურით. Microsoft-ს არ სურს უკან დარჩენა და უკვე მეორე წელია ცდილობს დაიმკვიდროს ადგილი პლანშეტების ბაზარზე. Google საკმაოდ წარმატებულია.

დესკტოპის კომპიუტერი ხდება უპირველეს ყოვლისა სამუშაო ინსტრუმენტი საყოფაცხოვრებო კომპიუტერის ნიშას უკავია ტაბლეტები და სპეციალიზებული მოწყობილობები. ამ პირობებში მაიკროსოფტი უპრეცედენტო ნაბიჯის გადადგმას აპირებს. . ჯერ ბოლომდე გაურკვეველია, რას გამოიწვევს ეს. ჩვენ მივიღებთ ოპერაციული სისტემის ორ ვერსიას, ან ერთს, რომელიც იმუშავებს ორივე არქიტექტურასთან. Microsoft-ის ARM მხარდაჭერა მოკლავს x86-ს თუ არა?


ჯერ ცოტა ინფორმაციაა. მაიკროსოფტმა აჩვენა Windows ოპერაცია 8 ARM-ზე მომუშავე მოწყობილობაზე CES 2011-ზე. სტივ ბალმერმა აჩვენა, რომ ARM პლატფორმაზე Windows-ის გამოყენებითშეგიძლიათ უყუროთ ვიდეოებს, იმუშაოთ სურათებთან, ისარგებლოთ ინტერნეტით - Internet Explorerმე კი ვმუშაობდი ტექნიკის აჩქარებაზე - USB მოწყობილობების დაკავშირება, დოკუმენტების დაბეჭდვა. ამ დემონსტრაციაში ყველაზე მნიშვნელოვანი იყო ყოფნა Microsoft Officeმუშაობს ARM-ზე მონაწილეობის გარეშე ვირტუალური ხელსაწყო. პრეზენტაციაზე დაფუძნებული სამი გაჯეტი Qualcomm პროცესორები, Texas Instruments და NVIDIA. Windows-ს ჰქონდა სტანდარტული "შვიდი" გარსი, მაგრამ Microsoft-ის წარმომადგენლებმა გამოაცხადეს ახალი, გადამუშავებული სისტემის ბირთვი.

თუმცა, Windows არ არის მხოლოდ Microsoft-ის ინჟინრების მიერ შექმნილი ოპერაციული სისტემა, ის ასევე არის მილიონობით პროგრამა. ზოგიერთი პროგრამა გადამწყვეტია მრავალი პროფესიის ადამიანებისთვის. მაგალითად, Adobe CS პაკეტი. დაუჭერს თუ არა კომპანია მხარს პროგრამული უზრუნველყოფის ARM-Windows ვერსიას, თუ ახალი ბირთვი საშუალებას მისცემს Photoshop-ს და სხვა პოპულარულ აპლიკაციებს NVIDIA Tegra-ის ან სხვა მსგავსი ჩიპების მქონე კომპიუტერებზე დამატებითი კოდის ცვლილებების გარეშე გაშვებას?

გარდა ამისა, კითხვა ჩნდება ვიდეო ბარათებით. დღესდღეობით, ლეპტოპების ვიდეო ბარათები მზადდება დესკტოპის გრაფიკული ჩიპების ენერგიის მოხმარების ოპტიმიზაციის გზით - ისინი არქიტექტურულად იგივეა. ამავდროულად, ახლა ვიდეო ბარათი არის რაღაც „კომპიუტერი კომპიუტერში“ - მას აქვს საკუთარი ულტრა სწრაფი ოპერატიული მეხსიერება და საკუთარი გამოთვლითი ჩიპი, რომელიც მნიშვნელოვნად აღემატება ჩვეულებრივ პროცესორებს კონკრეტულ ამოცანებში. ცხადია, რომ აპლიკაციები, რომლებიც მუშაობენ 3D გრაფიკასთან, სათანადოდ ოპტიმიზირებულია მათთვის. დიახ და სხვადასხვა პროგრამებივიდეოს მონტაჟი და გრაფიკული რედაქტორი(კერძოდ Photoshop CS4 ვერსიიდან), და ახლახან ბრაუზერები ასევე იყენებენ ტექნიკის აჩქარებას GPU-ების გამოყენებით.

რა თქმა უნდა, Android, MeeGo, BlackBerry OS, iOS და სხვა მობილურ სისტემებში გაკეთდა საჭირო ოპტიმიზაცია ბაზარზე არსებული სხვადასხვა მობილური (უფრო ზუსტად, ულტრამობილური) ამაჩქარებლებისთვის. თუმცა, ისინი არ არის მხარდაჭერილი Windows-ში. დრაივერები, რა თქმა უნდა, დაიწერება (და უკვე დაიწერა - Intel Atom Z500 სერიის პროცესორებს მოჰყვება ჩიპსეტი, რომელიც აერთიანებს PowerVR SGX 535 „სმარტფონის“ გრაფიკულ ბირთვს), მაგრამ მათთვის აპლიკაციების ოპტიმიზაცია შეიძლება დაგვიანდეს, თუ საერთოდ. .

ცხადია, "ARM დესკტოპზე" ნამდვილად არ დაიჭერს. შესაძლოა, დაბალი სიმძლავრის სისტემებში, რომლებზეც ისინი შედიან ინტერნეტში და უყურებენ ფილმებს. ზოგადად ბადეებზე. ასე რომ, ARM ჯერჯერობით მხოლოდ ცდილობს მიზნად დაისახოს ის ნიშა, რომელიც Intel Atom-მა დაიპყრო და სადაც AMD ახლა აქტიურად მიჰყვება თავისით. ბრაზოსის პლატფორმა. და ის, როგორც ჩანს, ნაწილობრივ წარმატებას მიაღწევს. თუ ორივე პროცესორმა კომპანიამ არ მოიფიქრა რაიმე ძალიან კონკურენტუნარიანი.

ზოგიერთ ადგილას, Intel Atom და ARM უკვე კონკურენციას უწევენ. ისინი გამოიყენება შესაქმნელად ქსელის შენახვამონაცემთა და დაბალი სიმძლავრის სერვერები, რომლებსაც შეუძლიათ მოემსახურონ პატარა ოფისს ან ბინას. ასევე არსებობს კლასტერების რამდენიმე კომერციული პროექტი, რომელიც დაფუძნებულია ინტელის ეფექტურ ჩიპებზე. ARM Cortex-A9-ზე დაფუძნებული ახალი პროცესორების მახასიათებლები საშუალებას აძლევს მათ გამოიყენონ ინფრასტრუქტურის მხარდასაჭერად. ასე რომ, რამდენიმე წელიწადში ჩვენ შეიძლება გვქონდეს ARM სერვერები ან ARM-NAS მცირე ზომისთვის ლოკალური ქსელები, არ არის გამორიცხული დაბალი სიმძლავრის ვებ სერვერების გაჩენა.

პირველი სპარინგი

ARM-ის მთავარი კონკურენტი x86 მხრიდან არის Intel Atom და ახლა ჩვენ შეგვიძლია დავამატოთ . x86-ისა და ARM-ის შედარება ჩაატარა ვან სმიტმა, რომელმაც შექმნა OpenSourceMark, miniBench სატესტო პაკეტები და SiSoftware Sandra-ს ერთ-ერთი თანაავტორი. "რბოლაში" მონაწილეობა მიიღეს Atom N450, Freescale i.MX515 (Cortex-A8), VIA Nano L3050. შემცირდა x86 ჩიპების სიხშირეები, მაგრამ მათ მაინც ჰქონდათ უპირატესობა უფრო მოწინავე მეხსიერების გამო.

შედეგები ძალიან საინტერესო აღმოჩნდა. ARM ჩიპი ისეთივე სწრაფი აღმოჩნდა, როგორც მისი კონკურენტები მთელი რიცხვით ოპერაციებში, ხოლო ნაკლებ ენერგიას მოიხმარდა. აქ გასაკვირი არაფერია. თავდაპირველად, არქიტექტურა საკმაოდ სწრაფი და ეკონომიური იყო. მცურავი წერტილის ოპერაციებში ARM ჩამორჩებოდა x86-ს. ინტელისა და AMD ჩიპებში ნაპოვნი ტრადიციულად მძლავრი FPU ერთეული აქ იქონია გავლენა. შეგახსენებთ, რომ ის ARM-ში შედარებით ცოტა ხნის წინ გამოჩნდა. დავალებები, რომლებიც FPU-ზე მოდის, მნიშვნელოვან ადგილს იკავებს თანამედროვე მომხმარებლის ცხოვრებაში - ეს არის თამაშები, ვიდეო და აუდიო კოდირება და სხვა ნაკადის ოპერაციები. რა თქმა უნდა, ვან სმიტის მიერ ჩატარებული ტესტები დღეს არც ისე აქტუალურია. ARM მნიშვნელოვნად გაძლიერდა სუსტი მხარეებიმისი არქიტექტურა Cortex-A9 ვერსიებში და განსაკუთრებით Cortex-A15, რომელსაც, მაგალითად, უკვე შეუძლია ინსტრუქციების უპირობოდ შესრულება, პრობლემების გადაჭრის პარალელიზება.

ARM-ის პერსპექტივები

ბოლოს და ბოლოს რომელი არქიტექტურა უნდა აირჩიოთ, ARM თუ x86? ყველაზე სწორი იქნებოდა ფსონის დადება ორივეზე. დღეს ჩვენ ვცხოვრობთ კომპიუტერული ბაზრის რეფორმირების პირობებში. 2008 წელს ნეთბუქებს ნათელი მომავალი უწინასწარმეტყველეს. იაფი კომპაქტური ლეპტოპები უნდა გამხდარიყო მთავარი კომპიუტერი მომხმარებლების უმეტესობისთვის, განსაკუთრებით გლობალური კრიზისის ფონზე. მაგრამ შემდეგ ეკონომიკა გამოჯანმრთელდა და iPad გამოვიდა. ახლა ტაბლეტები ბაზრის მეფეებად არის გამოცხადებული. თუმცა, ტაბლეტი კარგია, როგორც გასართობი კონსოლი, მაგრამ არც ისე მოსახერხებელი სამუშაოდ, პირველ რიგში, შეხებით შეყვანის გამო - ამ სტატიის iPad-ზე დაწერა ძალიან რთული და შრომატევადი იქნება. გაუძლებს თუ არა ტაბლეტები დროის გამოცდას? შესაძლოა, რამდენიმე წელიწადში ახალი სათამაშო გამოვა.

მაგრამ მაინც, მობილური სეგმენტში, სადაც მაღალი შესრულება არ არის საჭირო და მომხმარებლის აქტივობა ძირითადად შემოიფარგლება გართობით და არ არის დაკავშირებული სამუშაოსთან, ARM უფრო სასურველია x86-ზე. ისინი უზრუნველყოფენ შესრულების მისაღები დონეს და ასევე დიდ დროს ბატარეის ხანგრძლივობა. Intel-ის მცდელობები Atom-ის სისრულეში მოყვანაზე ჯერჯერობით წარუმატებელი იყო. ARM ადგენს ახალ ნიშნულს შესრულების ვატზე. დიდი ალბათობით, ARM წარმატებული იქნება კომპაქტურ მობილურ გაჯეტებში. მათ ასევე შეუძლიათ გახდნენ ლიდერები ნეტბუქების ბაზარზე, მაგრამ აქ ყველაფერი დამოკიდებულია არა იმდენად პროცესორის დეველოპერებზე, რამდენადაც Microsoft-სა და Google-ზე. თუ პირველი ახორციელებს ნორმალურ ARM მხარდაჭერას Windows 8-ში, ხოლო მეორე ახორციელებს Chrome OS-ს. ჯერჯერობით, Qualcomm-ის მიერ შემოთავაზებული სმარტბუქები არ მოხვდა ბაზარზე. X86-ზე დაფუძნებული ნეტბუქები გადარჩა.

ARM-ის თქმით, ამ მიმართულებით გარღვევა Cortex-A15 არქიტექტურამ უნდა გააკეთოს. კომპანია რეკომენდაციას უწევს მასზე დაფუძნებულ ორმაგ და ოთხბირთვიან პროცესორებს 1.0-2.0 გჰც სიხშირით სახლის გასართობი სისტემებისთვის, რომელიც გააერთიანებს მედია ფლეერს, 3D ტელევიზორს და ინტერნეტ ტერმინალს. ოთხბირთვიანი ჩიპები 1,5-2,5 გჰც სიხშირით შეიძლება გახდეს სახლის და ვებ სერვერების საფუძველი. და ბოლოს, Cortex-A15-ის ყველაზე ამბიციური გამოყენების შემთხვევა - ინფრასტრუქტურა უკაბელო ქსელები. აქ შეიძლება გამოყენებულ იქნას ჩიპები ოთხი ან მეტი ბირთვით და სიხშირით 1,5-2,5 გჰც.

მაგრამ ჯერჯერობით ეს მხოლოდ გეგმებია. Cortex-A15 ARM-მა გასული წლის სექტემბერში წარადგინა. Cortex-A9 კომპანიამ აჩვენა 2007 წლის ოქტომბერში, ორი წლის შემდეგ კომპანიამ წარმოადგინა A9 ვარიანტი ჩიპების სიხშირის 2.0 გჰც-მდე გაზრდის შესაძლებლობით. შედარებისთვის, NVIDIA Tegra 2 - Cortex-A9-ზე დაფუძნებული ერთ-ერთი ყველაზე პოპულარული გადაწყვეტილება - მხოლოდ გასული წლის იანვარში გამოვიდა. ისე, მომხმარებლებს შეეძლოთ შეეხოთ მასზე დაფუძნებულ პირველ გაჯეტებს კიდევ ექვსი თვის შემდეგ.

სამუშაო კომპიუტერის სეგმენტი და მაღალი ხარისხის გადაწყვეტილებები დარჩება x86-ზე. ეს არ ნიშნავს არქიტექტურის სიკვდილს, მაგრამ ფულადი თვალსაზრისით, Intel და AMD უნდა მოემზადონ შემოსავლის ნაწილის დაკარგვისთვის, რომელიც წავა ARM პროცესორების მწარმოებლებზე.

2011 წელს ARM Limited-მა გამოაცხადა პროცესორების ახალი ოჯახი სახელწოდებით ARMv8. ხოლო 2013 წელს Apple-მა გამოუშვა პირველი ARMv8 პროცესორი - A7 ერთჩიპიანი სისტემა, რომელიც გამოიყენება iPhone 5S-ში. აიპად ეარიდა iPad მინი ბადურა. ARMv8 არქიტექტურამ მიიღო 64-ბიტიანი ინსტრუქციების ნაკრები, მაგრამ ეს შორს არის მისი ერთადერთი უპირატესობისგან, ვიდრე მისი წინამორბედი ARMv7. წაიკითხეთ სტატია იმის შესახებ, თუ როგორ არის შექმნილი და როგორია 64-ბიტიანი ARMv8 პროცესორები.

ARM არქიტექტურის ისტორიის, ARM Limited-ის საქმიანობის სპეციფიკისა და ARMv5, ARMv6 და ARMv7 პროცესორების თაობების შესახებ შეგიძლიათ წაიკითხოთ სტატიაში. და Qualcomm, NVIDIA, Samsung, Apple, MediaTek და ა.შ. მიერ წარმოებული ARMv7 ჩიპების პოპულარული მოდელების შესახებ დეტალურად არის აღწერილი სტატიებში და.

ARMv8 ინოვაციები

ARMv8 პროცესორების ოჯახის განახლებულ არქიტექტურას ეწოდა AArch64. მან მიიღო 64-ბიტიანი ინსტრუქციების ნაკრები და დიდი რაოდენობით ოპერატიული მეხსიერებით (4 GB ან მეტი) მუშაობის შესაძლებლობა. რა თქმა უნდა, გათვალისწინებულია თავსებადობა 32-ბიტიან აპლიკაციებთან (AArch32). ARMv8-ის სხვა მნიშვნელოვანი ინოვაციები იყო:

- 31 რეგისტრი ძირითადი მიზანი, თითოეული 64 ბიტიანი, მაშინ როცა SP და PC არ არის ზოგადი დანიშნულების რეგისტრები. რაც უფრო მაღალია რეგისტრის ბიტის სიღრმე, მით მეტი ნომერიშეიძლება შეინახოს მათში. და რაც მეტია რეგისტრების რაოდენობა, მით მეტი მონაცემი თავსდება მათში ერთდროულად. შედეგად, უფრო დიდი რაოდენობის მონაცემები შეიძლება დამუშავდეს ერთ ინსტრუქციაში და მთელი ალგორითმი უფრო სწრაფად შესრულდება;
— ვირტუალური მისამართების თარგმნა 48-ბიტიანი ფორმატიდან მუშაობს ARMv7-დან ნასესხები LPAE მექანიზმების გამოყენებით;
- ინსტრუქციების ახალი ნაკრები ფიქსირებული სიგრძით. ინსტრუქციები არის 32 ბიტიანი და ბევრი ისეთივეა, როგორც AArch32 ინსტრუქცია, თუმცა არის ნაკლები პირობითი ინსტრუქცია;
— SIMD NEON და VFP კოპროცესორებისთვის ხელმისაწვდომი 128-ბიტიანი რეგისტრების (64-ბიტიან რეგისტრებთან თავსებადი) რაოდენობა გაიზარდა 16-დან 32-მდე და დაემატა ახალი კრიპტოგრაფიული ინსტრუქციები AES და SHA. SIMD NEON ინსტრუქციების ნაკრები აჩქარებს მედიისა და სიგნალის დამუშავების აპლიკაციებს. თავის მხრივ, VFP პასუხისმგებელია მცურავი წერტილის რიცხვებზე დაბალი სიმძლავრის გამოთვლებზე;
— მხარდაჭერა ორმაგი სიზუსტის მცურავი წერტილის რიცხვებზე და IEEE 754 სტანდარტის გამოთვლებისთვის, რომელიც არის ზოგადად მიღებული ფორმატი არითმეტიკული ოპერაციების პროგრამული დანერგვისას გამოყენებული მცურავი წერტილის რიცხვების წარმოსადგენად.

ARM Limited საცნობარო ბირთვები

პირველი ARMv8 პროცესორის ბირთვები, რომლებიც უშუალოდ ARM Limited-ის მიერ იქნა შემუშავებული, იყო Cortex-A53 და A57. A53 ბირთვი არის საშუალო დიაპაზონის გადაწყვეტა 2.3 DMIPS/MHz სიხშირით, რაც დაახლოებით შუაშია მიმდინარე Cortex-A7 (1.9 DMIPS/MHz) და A9 (2.5 DMIPS/MHz) შორის. მიუხედავად იმისა, რომ A57 იკავებს ზედა სეგმენტს, რადგან მისი შესრულება (4.1 DMIPS/MHz) აღემატება ორივე 32-ბიტიან ფლაგმანს: Cortex-A15 (3.5 DMIPS/MHz) და A17 (4 DMIPS/MHz).

გარდა საცნობარო პროცესორის ბირთვების ლიცენზირებისა, ARM Limited ყიდის გაფართოებულ ლიცენზიებს, რომლებიც ჩიპების შემქმნელებს საშუალებას აძლევს შეცვალონ ARM არქიტექტურა საკუთარი შეხედულებისამებრ. მაგალითად, Apple, Qualcomm და NVIDIA-ს აქვთ ასეთი ლიცენზიები. ამიტომ, პროცესორის მწარმოებლებს არაფერი უშლის ხელს, შექმნან საკუთარი გადაწყვეტილებები ARMv8-ზე დაფუძნებული, რომლებიც მნიშვნელოვნად განსხვავდება მითითებების Cortex-A53 და A57-ისგან.


Apple A7

პირველი და ჯერჯერობით ერთადერთი 64-ბიტიანი ARM პროცესორი, რომელიც უკვე გამოიყენება სმარტფონებსა და პლანშეტებში, არის Apple A7. იგი აგებულია Apple-ის საკუთრებაში არსებულ Cyclone არქიტექტურაზე, თავსებადია ARMv8-თან. ეს არის კომპანიის მეორე შიდა პროცესორის არქიტექტურა; პირველი იყო Swift (A6 და A6X ჩიპები, ARMv7 ოჯახი).

A7 ერთი ჩიპის სისტემას აქვს მხოლოდ ორი პროცესორის ბირთვი (სიხშირე 1.4 გჰც-მდე), მაგრამ არის PowerVR G6430 გრაფიკული ამაჩქარებელი ოთხი ბირთვიანი კლასტერებით. A7 ჩიპის შესრულება პროცესორზე დამოკიდებულ ამოცანებში გაიზარდა დაახლოებით ერთნახევარჯერ A6-თან შედარებით, ხოლო სხვადასხვა გრაფიკულ ტესტებში ზრდა ორ-სამჯერ არის.

მაგრამ დიდი რაოდენობით ოპერატიული მეხსიერებით მუშაობის თეორიული შესაძლებლობა, მოწყობილობის A7 პროცესორის 64-ბიტიანი არქიტექტურის წყალობით. iOS კონტროლიისინი ამას ჯერ არ გრძნობენ. iPhone 5s-ისთვის, iPad Air-ისთვის და iPad mini Retina მხოლოდ 1 GB ოპერატიული მეხსიერება; და ძნელად ახალი თაობის მობილურებში Apple მოწყობილობები RAM-ის რაოდენობა გაორმაგდება.

Qualcomm Snapdragon 410, 610, 615, 808 და 810

Apple-ის შემდეგ Qualcomm-მა დააჩქარა გამოაცხადა თავისი 64-ბიტიანი ARM პროცესორები, ერთდროულად ხუთი მოდელით. მართალია, ჯერჯერობით არცერთი მათგანი არ გამოიყენება კომერციულ სმარტფონებსა და პლანშეტებში. სავარაუდოდ, 64-ბიტიანი Android მოწყობილობების ერა 2015 წლის დასაწყისში აყვავდება CES-სა და MWC-ზე.

Snapdragon 410 ერთჩიპიანი სისტემა (MSM8916) არის ყველაზე ახალგაზრდა გამოცხადებული 64-ბიტიანი Qualcomm ხაზიდან. მასში შედის ოთხი Cortex-A53 ბირთვი 1.2 გჰც სიხშირით, Adreno 306 გრაფიკული ამაჩქარებელი და, რაც ყველაზე საინტერესოა, სანავიგაციო მოდული GPS, GLONASS და თუნდაც ჩინური სატელიტური ქსელების მხარდაჭერით. ისინი გეგმავენ Snapdragon 410-ის გამოყენებას იაფი სმარტფონები Android, Windows Phone და Firefox OS-ზე დაფუძნებული.

იგივე ოთხი Cortex-A53 ბირთვი, როგორც 410 შეიცავს Snapdragon 610 (MSM8936) ჩიპს, მხოლოდ მას აქვს გაუმჯობესებული გრაფიკა Adreno 405. მიუხედავად იმისა, რომ Snapdragon 615 (MSM8939) 610 გრაფიკის მსგავსია, მაგრამ Cortex პროცესორის ბირთვი არის ორჯერ. ამდენივე A53 – რვა Cortex-A53.

განსხვავებით 410, 610, 615 მოდელებისგან, რომლებიც დამზადებულია 28 ნმ პროცესის ტექნოლოგიით, Snapdragon 808 (MSM8992) და 810 (MSM8994) ჩიპები დამზადდება მოწინავე 20 ნმ ტექნოლოგიის გამოყენებით. ორივე აგებულია big.LITTLE სქემის მიხედვით: ორი (მოდელი 808) ან ოთხი (810) ძლიერი Cortex-A57 ბირთვი და ოთხი ენერგოეფექტური Cortex-A53. გრაფიკა მოწოდებულია Adreno 418 და Adreno 430 შესაბამისად. გარდა ამისა, ძველ Snapdragon 810-ს აქვს ჩაშენებული LPDDR4 RAM კონტროლერი.

მაგრამ მთავარი კითხვაა: ზუსტად როდის წარადგენს Qualcomm საკუთარ პროცესორის არქიტექტურას, რომელიც დაფუძნებულია ARMv8-ზე, როგორც ეს გააკეთა Scorpion-თან და Krait-თან (მოდიფიცირებული ARMv7)?

MediaTek MT6732, MT6752, MT6795

MediaTek ვერც დიდხანს დარჩებოდა 64-ბიტიანი რბოლის მიღმა, სულ რამდენიმე წელიწადში ის გადაკეთდა ჩინურ iPhone-ის კლონებისთვის პროცესორების მცირე მწარმოებლიდან მსოფლიოში ერთ-ერთ უმსხვილეს ჩიპების მწარმოებელად, თუმცა ქარხნული. თუმცა არც Apple-ს და Qualcomm-ს აქვთ საკუთარი.

MediaTek MT6732 და MT6752 ერთი ჩიპის სისტემებს კონკურენცია უნდა გაუწიონ Snapdragon 610 და 615 ჩიპებს. ძველი MT6795 ჩიპი იყო პასუხი Snapdragon 810-ზე: big.LITTLE არქიტექტურა, ოთხი Cortex-A57 და A53 ბირთვი 2.2 გჰც სიხშირით, ასევე PowerVR G6200 გრაფიკული ამაჩქარებელი.

NVIDIA Tegra K1 (პროექტი დენვერი)

NVIDIA-მ გადაწყვიტა თავისი არსებული Tegra K1 ჩიპი 64-ბიტიან პროცესორის არქიტექტურაზე გადაიყვანოს. მისი გრაფიკული კომპონენტი უკვე ალბათ საუკეთესო იყო მის კონკურენტებს შორის - GK20A 192 Kepler ბირთვით, 365 GFLOPS შესრულებით და PC გრაფიკული სტანდარტების DirectX 11.2 და OpenGL 4.4 მხარდაჭერით (და არა მათი მობილური კოლეგებით).

ოთხი 32-ბიტიანი Cortex-A15 ბირთვის ნაცვლად (პლუს მეხუთე ენერგოეფექტური ბირთვი), განახლებული Tegra K1 ერთჩიპიანი სისტემა მიიღებს NVIDIA Project Denver-ის საკუთრების არქიტექტურის ორ ARMv8-თან თავსებად ბირთვს. პროცესორის საათის სიჩქარე გაიზრდება 2,5 გჰც-მდე, ასევე გაიზრდება ქეშის ზომა. Საინტერესო ფაქტი: Tegra K1 გრაფიკა დაახლოებით ორმოცდაათჯერ უფრო ძლიერია ვიდრე Tegra 2.

დასკვნები

ARMv8 არქიტექტურის პროცესორებს შეუძლიათ მნიშვნელოვნად მეტი მონაცემების დამუშავება ერთი საათის ციკლში. ეს აუმჯობესებს როგორც მთლიან პროცესორის მუშაობას, ასევე შესრულებას თითო ვატზე. ტექნოლოგიური სტანდარტების შეზღუდვების გათვალისწინებით (მაქსიმალური დასაშვები საათის სიხშირე), ARMv8-ზე გადასვლა არის ერთადერთი შესაძლო გზა მობილური პროცესორების მუშაობის გაზრდის გარეშე ენერგიის მოხმარებისა და გათბობის გონივრულ ლიმიტებზე გადასვლის გარეშე.

ბუნებრივია, მხოლოდ ის აპლიკაციები iOS-ისა და Android-ისთვის, რომლებსაც შეუძლიათ გამოიყენონ ახალი პროცესორების ყველა რესურსი, ისარგებლებენ ARMv8 არქიტექტურით. პროგრამების ოპტიმიზაცია ახალი არქიტექტურისთვის შეიძლება იყოს ხელით ან ავტომატური, კომპილერის დონეზე.
პირველი Android მოწყობილობა 64-ბიტიანი ARM პროცესორით და 4 GB ოპერატიული მეხსიერებით არის ფაბლეტი. სამსუნგ გალაქსიშენიშვნა 4 (. და მეორე, ალბათ, იქნება HTC სერიის პლანშეტური კომპიუტერი.

ადრე მხოლოდ სმარტფონებს იყენებდნენ ARM არქიტექტურა, მაგრამ ახლა Intel უკვე არის მობილური ჩიპების მასობრივი წარმოების ზღვარზე x86 არქიტექტურით. რომელია უკეთესი: ARM თუ x86?

შესავალი და ზოგადი ცნებები.

x86 არქიტექტურა, რომელიც ახლა გამოიყენება თითქმის ყველა კომპიუტერში, არის CISC არქიტექტურა. ეს ნიშნავს, რომ ასეთ პროცესორებს ექნებათ შემდეგი თვისებები:

  • არაფიქსირებული ბრძანების სიგრძის მნიშვნელობა;
  • არითმეტიკული მოქმედებები დაშიფრულია ერთ ინსტრუქციაში;
  • რეგისტრების მცირე რაოდენობა, რომელთაგან თითოეული ასრულებს მკაცრად განსაზღვრულ ფუნქციას.

ARM იყენებს მოწინავე RISC არქიტექტურას. ამ მიდგომის ძირითადი მახასიათებლებია:

  • დატვირთვა/მაღაზიის არქიტექტურა;
  • არ არის მხარდაჭერილი არაწრფივი (არა სიტყვების მიხედვით) მეხსიერების წვდომისთვის (ახლა მხარდაჭერილია ARMv6 პროცესორებში ზოგიერთი გამონაკლისის გარდა);
  • ერთიანი 16x32-ბიტიანი სარეგისტრაციო ფაილი;
  • ფიქსირებული ინსტრუქციის სიგრძე (32 ბიტი) დეკოდირების გასამარტივებლად კოდის სიმკვრივის შემცირებით. მოგვიანებით, Thumb-ის რეჟიმმა გაზარდა კოდის სიმკვრივე;
  • ერთი ციკლის შესრულება.

თუ თქვენ ცდილობთ გაუშვათ პროგრამა, რომელიც სპეციალურად არის დაწერილი ერთი არქიტექტურის ბრძანებების კომპლექტისთვის სხვა პროცესორზე, შეიძლება არ მიიღოთ სასურველი შედეგი.

გამოთვლითი ძალა

ისტორიულად, x86 არქიტექტურა შეიქმნა გაზრდილი ენერგიის გათვალისწინებით. პროცესორების ყოველი ახალი თაობა მნიშვნელოვნად ძლიერდებოდა, რამაც გამოიწვია სწრაფი ზრდა კომპიუტერული ტექნოლოგია. გაიზარდა სიხშირე, შემცირდა ტექნოლოგიური პროცესი და გაუმჯობესდა თავად პროცესორის სტრუქტურა.

დიდი ხნის განმავლობაში, ენერგოეფექტურობა რჩებოდა მეორეხარისხოვან საკითხად, ხოლო ელექტროენერგია იყო მთავარი აქცენტი. გარდამტეხი მომენტი მოხდა არც ისე დიდი ხნის წინ, ლეპტოპების პოპულარიზაციის შემდეგ.

პორტატულ მანქანებს ხანგრძლივი მუშაობის დრო უნდა ჰქონოდათ.

პირიქით, ARM არქიტექტურა თავდაპირველად გამოიყენებოდა პორტატულ მოწყობილობებში, რამაც მას ენერგიის დაბალი მოხმარება და ენერგიის დაბალი დონე მისცა. განვითარებაში გარღვევა მოხდა ბოლო ხუთი წლის განმავლობაში.

თანამედროვე სმარტფონებს უკვე სჭირდებათ გამოთვლების საკმაოდ მაღალი დონე და მათ ასევე სჭირდებათ საკმარისი დრო იმუშაონ ბატარეაზე.

თუ შევადარებთ ენერგოეფექტურობის ინდიკატორებს, ARM პროცესორებს აქვთ ინდიკატორი 2 TDP (მნიშვნელობა, რომელიც მიუთითებს იმაზე, თუ რამდენი თერმული სიმძლავრე უნდა იყოს შექმნილი პროცესორის ან სხვა პროცესორის გაგრილების სისტემაზე). ნახევარგამტარული მოწყობილობა. მაგალითად, თუ პროცესორის გაგრილების სისტემა შეფასებულია 30 ვტ TDP-ისთვის, მას უნდა შეეძლოს 30 ვტ სითბოს გაფანტვა გარკვეულ „ნორმალურ პირობებში“ და ყველაზე ეფექტური Atom პროცესორები არის დაახლოებით 5 TDP. ეს ნიშნავს, რომ ყველაზე დაბალი მოთხოვნილების Intel პროცესორებს ჯერ კიდევ სჭირდებათ ორჯერ მეტი სიმძლავრე, ვიდრე ARM-ის კონკურენტები.

თუ ვსაუბრობთ შესრულებაზე, x86 აშკარად უსწრებს ARM-ს. მაშინაც კი, თუ დააკვირდებით, ხედავთ, რომ ერთბირთვიანი x86 უფრო სწრაფია, ვიდრე ორბირთვიანი ARM. გასათვალისწინებელია ისიც, რომ ეს არის პირველი Intel პროცესორის მოდელი საინჟინრო ნიმუშში. შემდგომი სიმძლავრე მხოლოდ გაიზრდება.

პოპულარობა და ლიცენზირება

Intel-ს ძალიან ეჭვიანობს მისი x86 არქიტექტურის მიმართ, ამიტომ ვერავინ შეძლებს x86 პროცესორების წარმოებას საკუთარი თავისა და AMD-ის გარდა.
ARM-თან დაკავშირებით სიტუაცია განსხვავებულია. ნებისმიერს შეუძლია შეიძინოს ლიცენზია და შექმნას საკუთარი პროცესორები, როგორც ამას აკეთებენ Qualcomm, Samsung, Apple, NVIDIA და სხვა კომპანიები. ამჟამად AMD არ გეგმავს მობილური პროცესორების გამოშვებას, ამიტომ Intel გახდება სმარტფონებისა და პლანშეტების x86 პროცესორების მონოპოლია, რაც არც თუ ისე კარგია არქიტექტურის განვითარებისთვის. ARM-ის ბაზარზე სერიოზული კონკურენციაა, რაც იწვევს ყველა მწარმოებლის პროდუქციის გაუმჯობესებას.

მეორეს მხრივ, Intel-ის ბრენდს აქვს უკეთესი აღიარება ვიდრე Qualcomm, Cortex და ა.შ. აქედან გამომდინარე, მყიდველმა, რომელიც მოდის მაღაზიაში და ხედავს წარწერას "Intel inside" შეიძლება უპირატესობა მიანიჭოს ამ მოწყობილობას კონკურენტებს.

დასკვნა

დასასრულს, როგორც წესი, გამარჯვებული ცხადდება, მაგრამ არა ამ შემთხვევაში. მე მჯერა, რომ x86 და ARM არქიტექტურები არ არის სრულიად სწორი შედარება. თითოეული მათგანი რაღაცაში კარგია. სამომავლოდ მომხმარებელი აირჩევს არა მხოლოდ მობილური OS-ს, მწარმოებელს და ცალკეული კომპონენტების ხარისხს, არამედ პროცესორის არქიტექტურას შორის. სხვადასხვა არქიტექტურა შესაფერისია სხვადასხვა მიზნებისთვის და ეს გასათვალისწინებელია. მიუხედავად იმისა, რომ ჯერ არ არის Intel Medfield ბატარეის ტესტები, ARM წინ იქნება ამ ტესტში. ამავდროულად, ARM ვერ მიაღწევს x86-ს სუფთა სიმძლავრის თვალსაზრისით.

სათაური: ანტივირუსები
გააზიარეთ