Procesor ARM je mobilní procesor pro chytré telefony a tablety.

Tato tabulka zobrazuje všechny aktuálně známé procesory ARM. Tabulka ARM procesorů bude doplňována a upgradována s tím, jak se objeví nové modely. Tato tabulka používá podmíněný systém pro hodnocení výkonu CPU a GPU. Údaje o výkonu procesoru ARM byly převzaty z různých zdrojů, především na základě výsledků testů, jako jsou: PassMark, Antutu, GFXBench.

Nenárokujeme si absolutní přesnost. Naprosto přesně řadí a hodnotit výkon procesorů ARM nemožné, a to z toho prostého důvodu, že každý z nich má v něčem výhody, ale v něčem zaostává za ostatními procesory ARM. Tabulka ARM procesorů umožňuje vidět, hodnotit a hlavně porovnat různé SoC (System-On-Chip)řešení. Pomocí našeho stolu můžete porovnat mobilní procesory a stačí zjistit, jak přesně je umístěno srdce ARM vašeho budoucího (nebo současného) smartphonu nebo tabletu.

Zde jsme porovnali procesory ARM. Podívali jsme se a porovnali výkon CPU a GPU v různých SoC (System-on-Chip). Čtenář však může mít několik otázek: Kde se používají procesory ARM? Co je to procesor ARM? Jak se architektura ARM liší od procesorů x86? Pokusme se tomu všemu porozumět, aniž bychom zacházeli příliš hluboko do detailů.

Nejprve si definujme terminologii. ARM je název architektury a zároveň název společnosti vedoucí její vývoj. Zkratka ARM znamená (Advanced RISC Machine nebo Acorn RISC Machine), což lze přeložit jako: pokročilý RISC stroj. Architektura ARM kombinuje rodinu 32bitových i 64bitových mikroprocesorových jader vyvinutých a licencovaných společností ARM Limited. Hned podotýkám, že společnost ARM Limited se zabývá výhradně vývojem jader a nástrojů pro ně (ladicí nástroje, kompilátory atd.), nikoli však výrobou samotných procesorů. Společnost ARM Limited prodává licence na výrobu ARM procesorů třetím stranám. Zde je částečný seznam společností, které dnes mají licenci na výrobu procesorů ARM: AMD, Atmel, Altera, Cirrus Logic, Intel, Marvell, NXP, Samsung, LG, MediaTek, Qualcomm, Sony Ericsson, Texas Instruments, nVidia, Freescale... a mnoho dalších.

Některé společnosti, které získaly licenci na výrobu procesorů ARM, vytvářejí vlastní verze jader založených na architektuře ARM. Příklady zahrnují: DEC StrongARM, Freescale i.MX, Intel XScale, NVIDIA Tegra, ST-Ericsson Nomadik, Qualcomm Snapdragon, Texas Instruments OMAP, Samsung Hummingbird, LG H13, Apple A4/A5/A6 a HiSilicon K3.

Dnes pracují na procesorech založených na ARM prakticky jakákoliv elektronika: PDA, mobilní telefony a chytré telefony, digitální přehrávače, přenosné herní konzole, kalkulačky, externí pevné disky a routery. Všechny obsahují jádro ARM, takže to můžeme říci ARM - mobilní procesory pro chytré telefony a tablety.

procesor ARM představuje SoC, neboli „systém na čipu“. Systém SoC neboli „systém na čipu“ může v jednom čipu obsahovat kromě samotného CPU i zbývající části plnohodnotného počítače. To zahrnuje paměťový řadič, řadič I/O portů, grafické jádro a geopoziční systém (GPS). Může také obsahovat modul 3G a mnohem více.

Pokud vezmeme v úvahu samostatnou rodinu procesorů ARM, řekněme Cortex-A9 (nebo jakoukoli jinou), nemůžeme říci, že všechny procesory stejné rodiny mají stejný výkon nebo jsou všechny vybaveny modulem GPS. Všechny tyto parametry silně závisí na výrobci čipu a na tom, co a jak se rozhodl do svého produktu implementovat.

Jaký je rozdíl mezi procesory ARM a X86?? Samotná architektura RISC (Reduced Instruction Set Computer) zahrnuje redukovanou sadu instrukcí. Což tedy vede k velmi mírné spotřebě energie. Koneckonců, uvnitř každého čipu ARM je mnohem méně tranzistorů než jeho protějšek z řady x86. Nezapomeňte, že v systému SoC jsou všechna periferní zařízení umístěna uvnitř jediného čipu, což umožňuje procesoru ARM být ještě energeticky úspornější. Architektura ARM byla původně navržena tak, aby počítala pouze celočíselné operace, na rozdíl od x86, které umí pracovat s výpočty s plovoucí desetinnou čárkou nebo FPU. Není možné jednoznačně porovnávat tyto dvě architektury. V některých ohledech bude mít ARM výhodu. A někde je to naopak. Pokud se pokusíte odpovědět na otázku jednou větou: jaký je rozdíl mezi procesory ARM a X86, pak odpověď bude tato: procesor ARM nezná počet příkazů, které zná procesor x86. A ti, kteří vědí, vypadají mnohem kratší. To má své klady i zápory. Ať je to jak chce, v poslední době vše nasvědčuje tomu, že ARM procesory začínají pomalu, ale jistě dohánět a v některých ohledech dokonce předčí běžné x86 procesory. Mnozí otevřeně deklarují, že procesory ARM brzy nahradí platformu x86 v segmentu domácích PC. Jak již víme, v roce 2013 několik světoznámých společností zcela opustilo další výrobu netbooků ve prospěch tablet PC. No, co se vlastně stane, ukáže čas.

Budeme sledovat procesory ARM již dostupné na trhu.

Každý, kdo se zajímá o mobilní technologie, slyšel o architektuře ARM. Pro většinu lidí je to však spojeno s procesory tabletů nebo smartphonů. Jiní je opravují a objasňují, že se nejedná o samotný kámen, ale pouze o jeho architekturu. Téměř nikoho z nich ale jistě nezajímalo, odkud a kdy se tato technologie vlastně vzala.

Mezitím je tato technologie rozšířena mezi četnými moderními gadgety, kterých je každým rokem stále více. Na cestě vývoje společnosti, která začala s vývojem ARM procesorů, je navíc jeden zajímavý případ, o kterém snad není hřích se zmínit, pro někoho se stane poučením do budoucna.

Architektura ARM pro figuríny

Pod zkratkou ARM se skrývá poměrně úspěšná britská společnost ARM Limited v oblasti IT technologií. Je to zkratka pro Advanced RISC Machines a je jedním z hlavních světových vývojářů a poskytovatelů licencí 32bitové architektury procesorů RISC, která pohání většinu přenosných zařízení.

Ale je charakteristické, že společnost sama nevyrábí mikroprocesory, ale pouze vyvíjí a licencuje svou technologii dalším stranám. Architekturu mikrokontroléru ARM kupují zejména následující výrobci:

• Atmel.
• Cirrus Logic.
• Intel.
• Jablko.
• nVidia.
• HiSilicon.
• Marvell.
• Samsung.
• Qualcomm.
• Sony Ericsson.
• Texas Instruments.
• Broadcom.

Některé z nich jsou známy širokému publiku spotřebitelů digitálních přístrojů. Podle britské korporace ARM je celkový počet mikroprocesorů vyrobených pomocí jejich technologie více než 2,5 miliardy. Existuje několik sérií mobilních kamenů:

• ARM7 - taktovací frekvence 60-72 MHz, která je relevantní pro levné mobilní telefony.
• ARM9/ARM9E - frekvence je již vyšší, cca 200 MHz. Funkčnější smartphony a osobní digitální asistenti (PDA) jsou vybaveny takovými mikroprocesory.

Cortex a ARM11 jsou modernější rodiny mikroprocesorů ve srovnání s předchozí architekturou mikrokontrolérů ARM s taktem až 1 GHz a pokročilými možnostmi digitálního zpracování signálu.

Populární mikroprocesory xScale od Marvellu (do poloviny léta 2007 měl projekt k dispozici Intel) jsou vlastně rozšířenou verzí architektury ARM9, doplněnou o instrukční sadu Wireless MMX. Toto řešení od Intelu bylo zaměřeno na podporu multimediálních aplikací.

Technologie ARM označuje 32bitovou architekturu mikroprocesoru obsahující redukovanou instrukční sadu, která je označována jako RISC. Podle výpočtů je využití ARM procesorů 82 % z celkového počtu vyrobených RISC procesorů, což ukazuje na poměrně širokou oblast pokrytí 32bitových systémů.

Mnoho elektronických zařízení je vybaveno architekturou procesorů ARM a mezi ně patří nejen PDA a mobilní telefony, ale také ruční herní konzole, kalkulačky, počítačové periferie, síťová zařízení a mnoho dalšího.

Malý výlet zpět v čase

Vraťme se pomyslným strojem času o pár let zpět a zkusme přijít na to, kde to všechno začalo. Dá se s jistotou říci, že ARM je ve svém oboru spíše monopolistou. A potvrzuje to i fakt, že naprostá většina smartphonů a dalších elektronických digitálních zařízení je řízena mikroprocesory vytvořenými pomocí této architektury.

V roce 1980 byla založena společnost Acorn Computers a začala vytvářet osobní počítače. Proto byl ARM dříve představen jako Acorn RISC Machines.

O rok později byla spotřebitelům představena domácí verze BBC Micro PC s vůbec první architekturou procesoru ARM. Byl to úspěch, ale čip si neporadil s grafickými úkoly a další možnosti jako procesory Motorola 68000 a National Semiconductor 32016 k tomu také nebyly vhodné.

Poté vedení společnosti uvažovalo o vytvoření vlastního mikroprocesoru. Inženýři se zajímali o novou architekturu procesoru, kterou vymysleli absolventi místní univerzity. Použil pouze redukovanou instrukční sadu nebo RISC. A poté, co se objevil první počítač, který byl řízen procesorem Acorn Risc Machine, přišel úspěch poměrně rychle - v roce 1990 byla uzavřena dohoda mezi britskou značkou a Apple. To znamenalo začátek vývoje nového čipsetu, který následně vedl k vytvoření celého vývojového týmu označovaného jako Advanced RISC Machines, neboli ARM.

Počínaje rokem 1998 se společnost přejmenovala na ARM Limited. A nyní se specialisté již nezabývají výrobou a implementací architektury ARM. co to dalo? To nijak neovlivnilo vývoj společnosti, i když hlavním a jediným směrem společnosti byl vývoj technologií a také prodej licencí společnostem třetích stran, aby mohly využívat procesorovou architekturu. Některé firmy přitom získávají práva na hotová jádra, jiné vybavují procesory vlastními jádry v rámci získané licence.

Podle některých údajů je zisk společnosti na každém takovém řešení 0,067 $. Tyto informace jsou ale průměrné a zastaralé. Počet jader v čipových sadách se každým rokem zvyšuje, a proto náklady na moderní procesory převyšují starší modely.

Rozsah použití

Právě vývoj mobilních zařízení přinesl společnosti ARM Limited obrovskou popularitu. A když se rozšířila výroba chytrých telefonů a dalších přenosných elektronických zařízení, energeticky úsporné procesory okamžitě našly uplatnění. Zajímalo by mě, jestli existuje Linux na architektuře arm?

Vrchol vývoje ARM nastal v roce 2007, kdy bylo obnoveno jeho partnerství se značkou Apple. Poté byl spotřebitelům představen první iPhone založený na procesoru ARM. Od té doby se taková architektura procesoru stala neměnnou součástí téměř každého vyrobeného smartphonu, který lze nalézt pouze na moderním mobilním trhu.

Dá se říci, že téměř každé moderní elektronické zařízení, které je potřeba řídit procesorem, je nějak vybaveno čipy ARM. A skutečnost, že taková architektura procesoru podporuje mnoho operačních systémů, ať už jde o Linux, Android, iOS a Windows, je nepopiratelnou výhodou. Mezi nimi je Windows embedded CE 6.0 Core; Tato platforma je určena pro kapesní počítače, mobilní telefony a vestavěné systémy.

Charakteristické rysy x86 a ARM

Mnoho uživatelů, kteří hodně slyšeli o ARM a x86, si tyto dvě architektury mezi sebou mírně pletou. Mají však určité rozdíly. Existují dva hlavní typy architektur:

• CISC (Complex Instruction Set Computing).
• výpočetní technika).

CISC zahrnuje procesory x86 (Intel nebo AMD), RISC, jak jste již pochopili, zahrnuje rodinu ARM. Architektura x86 a arm mají své fanoušky. Díky úsilí ARM specialistů, kteří kladli důraz na energetickou efektivitu a použití jednoduché sady instrukcí, z toho procesory velmi těžily – mobilní trh se začal rychle rozvíjet a mnohé smartphony se téměř vyrovnaly možnostem počítačů.

Společnost Intel byla vždy známá výrobou procesorů s vysokým výkonem a šířkou pásma pro stolní počítače, notebooky, servery a dokonce i superpočítače.

Tyto dvě rodiny si získaly srdce uživatelů svým vlastním způsobem. Ale jaký je jejich rozdíl? Existuje několik charakteristických rysů nebo dokonce rysů, podívejme se na nejdůležitější z nich.

Výkon zpracování

Začněme analyzovat rozdíly mezi architekturami ARM a x86 s tímto parametrem. Specialitou profesorů RISC je používat co nejméně výuky. Navíc by měly být co nejjednodušší, což jim přináší výhody nejen pro inženýry, ale také pro vývojáře softwaru.

Filozofie je zde jednoduchá - pokud jsou instrukce jednoduché, pak požadovaný obvod nevyžaduje příliš mnoho tranzistorů. V důsledku toho se uvolní další místo pro něco nebo se velikost čipů zmenší. Z tohoto důvodu mikroprocesory ARM začaly integrovat periferní zařízení, jako jsou grafické procesory. Příkladem je počítač Raspberry Pi, který má minimální počet komponent.

Jednoduché pokyny však něco stojí. K provedení určitých úkolů jsou nutné další pokyny, což obvykle vede ke zvýšení spotřeby paměti a času na dokončení úkolů.

Na rozdíl od architektury arm procesoru mohou instrukce čipů CISC, jako jsou řešení od Intelu, provádět složité úkoly s velkou flexibilitou. Jinými slovy, stroje založené na RISC provádějí operace mezi registry a obvykle vyžadují, aby program před provedením operace načetl proměnné do registru. Procesory CISC jsou schopny provádět operace několika způsoby:

• mezi registry;
• mezi registrem a paměťovým místem;
• mezi paměťovými buňkami.

Ale to je jen část charakteristických rysů, pojďme k analýze dalších rysů.

Spotřeba energie

V závislosti na typu zařízení může mít spotřeba energie různou míru významnosti. U systému, který je připojen ke zdroji konstantní energie (elektrické síti), prostě neexistuje žádné omezení spotřeby energie. Mobilní telefony a další elektronické vychytávky jsou však zcela závislé na správě napájení.

Další rozdíl mezi architekturou arm a x86 je v tom, že ta první má spotřebu energie nižší než 5 W, včetně mnoha souvisejících balíčků: GPU, periferie, paměti. Tento nízký výkon je dán menším počtem tranzistorů v kombinaci s relativně nízkými rychlostmi (pokud vezmeme paralelu s procesory pro stolní PC). To má zároveň dopad na produktivitu – dokončení složitých operací trvá déle.

Jádra Intel mají složitější strukturu a v důsledku toho je jejich energetická náročnost výrazně vyšší. Například vysoce výkonný procesor Intel I-7 spotřebuje asi 130 W energie, mobilní verze - 6-30 W.

Software

Srovnání tohoto parametru je poměrně obtížné, protože obě značky jsou ve svých kruzích velmi oblíbené. Zařízení, která jsou založena na procesorech arm-architecture, perfektně fungují s mobilními operačními systémy (Android atd.).

Stroje s procesory Intel jsou schopny provozovat platformy jako Windows a Linux. Obě rodiny mikroprocesorů jsou navíc přátelské k aplikacím napsaným v Javě.

Při analýze rozdílů v architekturách lze s jistotou říci jednu věc – procesory ARM zvládají především spotřebu energie mobilních zařízení. Hlavním cílem desktopových řešení je poskytovat vysoký výkon.

Nové úspěchy

Společnost ARM díky své kompetentní politice zcela ovládla mobilní trh. V budoucnu se tam ale nehodlá zastavit. Není to tak dávno, co byl představen nový vývoj jádra: Cortex-A53 a Cortex-A57, které dostaly jednu důležitou aktualizaci – podporu pro 64bitové výpočty.

Jádro A53 je přímým nástupcem ARM Cortex-A8, který ač jeho výkon nebyl příliš vysoký, měl minimální spotřebu. Jak odborníci poznamenávají, spotřeba energie architektury je snížena 4krát a z hlediska výkonu nebude horší než jádro Cortex-A9. A to i přesto, že jádrová plocha A53 je o 40 % menší než u A9.

Jádro A57 nahradí Cortex-A9 a Cortex-A15. Inženýři ARM zároveň tvrdí fenomenální nárůst výkonu – třikrát vyšší než u jádra A15. Jinými slovy, mikroprocesor A57 bude 6krát rychlejší než Cortex-A9 a jeho energetická účinnost bude 5krát lepší než u A15.

Abychom to shrnuli, řada cortex, konkrétně pokročilejší a53, se liší od svých předchůdců vyšším výkonem na pozadí stejně vysoké energetické účinnosti. Konkurovat nemohou ani procesory Cortex-A7, které jsou instalovány na většině smartphonů!

Co je ale cennější je, že architektura arm cortex a53 je komponenta, která vám umožní vyhnout se problémům spojeným s nedostatkem paměti. Kromě toho bude zařízení vybíjet baterii pomaleji. Díky novému produktu budou tyto problémy nyní minulostí.

Grafická řešení

Kromě vývoje procesorů ARM pracuje na implementaci grafických akcelerátorů řady Mali. A úplně první z nich je Mali 55. Tímto akcelerátorem byl vybaven telefon LG Renoir. A ano, je to ten nejobyčejnější mobilní telefon. Pouze v něm GPU nebyl zodpovědný za hry, ale pouze vykresloval rozhraní, protože podle moderních standardů má grafický procesor primitivní schopnosti.

Pokrok ale neúprosně letí kupředu, a proto, aby držel krok s dobou, má ARM také pokročilejší modely, které jsou relevantní pro smartphony střední ceny. Mluvíme o běžném GPU Mali-400 MP a Mali-450 MP. Přestože mají nízký výkon a omezenou sadu API, nebrání jim to najít uplatnění v moderních mobilních modelech. Pozoruhodným příkladem je telefon Zopo ZP998, ve kterém je osmijádrový čip MTK6592 spárován s grafickým akcelerátorem Mali-450 MP4.

Konkurenceschopnost

Aktuálně se ARMu zatím nikdo nebrání a je to dáno především tím, že tehdy padlo správné rozhodnutí. Ale kdysi dávno, na začátku své cesty, tým vývojářů pracoval na vytváření procesorů pro PC a dokonce se pokusil konkurovat takovému gigantu, jako je Intel. Ale i po změně směru činnosti měla společnost těžké časy.

A když se světoznámá počítačová značka Microsoft dohodla s Intelem, ostatní výrobci prostě neměli šanci – operační systém Windows odmítl spolupracovat s procesory ARM. Jak lze neodolat použití emulátorů gcam pro architekturu arm?! Pokud jde o Intel, sledujíc vlnu úspěchu ARM Limited, také se pokusil vytvořit procesor, který by byl důstojným konkurentem. Za tímto účelem byl čip Intel Atom zpřístupněn široké veřejnosti. Ale trvalo to mnohem delší dobu než ARM Limited. A čip šel do výroby až v roce 2011, ale drahocenný čas už byl ztracen.

Intel Atom je v podstatě procesor CISC s architekturou x86. Specialistům se podařilo dosáhnout nižší spotřeby než u ARM řešení. Veškerý software, který je vydán pro mobilní platformy, je však špatně přizpůsoben architektuře x86.

Nakonec společnost uznala naprostou obludnost tohoto rozhodnutí a následně opustila výrobu procesorů pro mobilní zařízení. Jediným velkým výrobcem čipů Intel Atom je ASUS. Tyto procesory přitom neupadly v zapomnění, masově jsou jimi vybaveny netbooky, nettopy a další přenosná zařízení.

Existuje však možnost, že se situace změní a všemi oblíbený operační systém Windows bude podporovat mikroprocesory ARM. Navíc se v tomto směru podnikají kroky, možná se opravdu objeví něco jako emulátory gcam na architektuře ARM pro mobilní řešení?! Kdo ví, čas ukáže a vše bude dáno na své místo.

V historii vývoje společnosti ARM je jeden zajímavý bod (to bylo myšleno na samém začátku článku). Kdysi byl ARM Limited založen na Applu a je pravděpodobné, že by mu patřila veškerá technologie ARM. Osud však rozhodl jinak – v roce 1998 byl Apple v krizi a management byl nucen svůj podíl prodat. V současné době je na stejné úrovni jako ostatní výrobci a zbývá nakupovat technologii od ARM Limited pro svá zařízení iPhone a iPad. Kdo mohl vědět, jak se věci mohou vyvinout?!

Moderní procesory ARM jsou schopny provádět složitější operace. A v blízké budoucnosti hodlá vedení společnosti vstoupit na serverový trh, o který má nepochybně zájem. Navíc v naší moderní době, kdy se blíží éra rozvoje internetu věcí (IoT), včetně „chytrých“ domácích spotřebičů, lze předvídat ještě větší poptávku po čipech s architekturou ARM.

Takže ARM Limited má před sebou daleko od bezútěšné budoucnosti! A je nepravděpodobné, že by se v blízké budoucnosti našel někdo, kdo by tohoto bezesporu mobilního giganta ve vývoji procesorů pro smartphony a další podobná elektronická zařízení vytlačil.

Jako závěr

Procesory ARM rychle ovládly trh mobilních zařízení, a to vše díky nízké spotřebě energie a sice nepříliš vysokému, ale stále dobrému výkonu. V současné době lze stav věcí v ARM jen závidět. Jeho technologie využívá mnoho výrobců, což staví Advanced RISC Machines na roveň takovým gigantům na poli vývoje procesorů, jako jsou Intel a AMD. A to i přesto, že firma nemá vlastní výrobu.

Konkurentem mobilní značky byla nějakou dobu společnost MIPS se stejnou architekturou. V současnosti však existuje pouze jeden vážný konkurent v osobě Intel Corporation, ačkoli její vedení nevěří, že architektura ramen může představovat hrozbu pro její podíl na trhu.

Také podle odborníků z Intelu nejsou procesory ARM schopny provozovat desktopové verze operačních systémů. Takové tvrzení však zní trochu nelogicky, protože majitelé ultramobilních počítačů nepoužívají „těžký“ software. Ve většině případů potřebujete přístup k internetu, úpravu dokumentů, poslech mediálních souborů (hudba, filmy) a další jednoduché úkony. A řešení ARM si s takovými operacemi dobře poradí.

ARMv6 a ARMv7 jsou generacemi architektury mobilních procesorů společnosti ARM Limited na základě 32bitových instrukcí.

Architektura ARM zcela běžné na trhu, který dříve patřil výhradně desktopovým procesorům tak populárních architektur jako Intel x86/64 a AMD64. Dnes, díky ARMv6 nebo ARMv7, může procesor moderních televizorů, domácích kin a dalšího známého vybavení padnou do ruky.

Hlavním výklenkem pro mobilní architekturu ARM se staly smartphony, tablety a další podobná mobilní zařízení. V dnešní době již 95 % smartphonů používá procesory architektury ARM, stejně jako polovina chytrých televizí a 90 % pevných disků. A díky jejich „přežití“ na jedno nabití baterie a přijatelnému výkonu nahradila zařízení s procesory architektury ARM na palubě celou řadu „netbooků“ a staly se z nich tablety s dokovacími stanicemi, které zařízení poskytly téměř celý den práce namísto jen pár hodin jako předtím a poskytl určitý skok ve výkonu díky nízkým nákladům na samotné procesory, přítomnosti vícejádrových řešení a vysokému potenciálu přetaktování.

Klíčové vlastnosti těchto architektur:

• ARMv6 oficiálně nepodporuje Flash.(Google každopádně od poloviny roku 2012 zcela opustil Flash na platformě Android, takže podpora této technologie již není aktuální).
• ARMv7 se často vyskytuje ve vícejádrových mobilních procesorech, zatímco šestá generace je omezena pouze na jedno fyzické a logické jádro.
• Aplikace vytvořené pro ARMv7 mají větší celkovou hmotnost a vyžadují více vyhrazené paměti RAM než podobné programy, které pracují pouze s ARMv6.
• Procesory ARMv7 jsou výkonnější než předchozí generace.
• Hry a programy vyvinuté pro ARMv6 jsou standardně kompatibilní s ARMv7, ale ne naopak.
• Skutečnost, že ta či ona aplikace podporuje ARMv6 a ARMv7 současně, nemusí vždy znamenat lepší grafický výkon na druhé uvedené architektuře. V tomto případě doporučujeme poohlédnout se po procesorech od Nvidie a Tegra. Mají samostatný obchod s hračkami s vyššími detaily a dalšími grafickými vychytávkami, které nejsou k dispozici na žádném jiném zařízení, které nepoužívá Tegru.
• Standardní frekvence ARMv7 takových procesorů se uvádí nominální 1 GHz a vyšší, což se o ARMv6 říci nedá.
• Hry pro armv7 výrazně více než pod armv6.
• Mnoho populárních aplikací pro přehrávání videa (např mx přehrávač armv6) vyžaduje stažení a instalaci další sady kodeků pro architektury procesorů armv6 nebo armv7, bez kterých hardwarové akcelerace nedosáhnete.

Často kladené otázky - odpovědi:

Chci si hru stáhnout, ale v popisu je upozornění, že tato hra je kompatibilní pouze s ARMv7 nebo má dvě verze zvlášť pro ARMv6 a ARMv7, co si mám stáhnout?

Zjistěte si libovolným vám známým způsobem přesný název procesoru použitého ve vašem zařízení a poté jej najděte na speciálně určené stránce ve Wikipedii a určete verzi použité architektury, jasným příkladem budou tentokrát procesory Snapdragon od známá společnost Qualcomm, jejíž stránka se nachází na následujícím odkazu:

Po instalaci aplikace pro Android ze zdrojů třetích stran se odmítne spustit, co mám dělat?

Ujistěte se, že verze vašeho operačního systému odpovídá kompatibilním verzím Android této aplikace, a také zjistěte, jaké generaci architektury ARM odpovídá váš procesor a pokud je to ARMv7 a vyšší, pak v 99,9 % jakýkoli relativně nový program nebo hra musí alespoň alespoň se spustí, dokud nebude ověřena licence, některé technické charakteristiky a další údaje o rozpoznání zařízení a v případě potřeby další data mezipaměti aplikací Kromě toho nebude na škodu předčasně uvolnit RAM z aktivních procesorů na pozadí, pokud je volné místo nesplňuje minimální požadavek konkrétní hry. Doporučujeme ponechat 256, nebo ještě lépe 512 megabajtů volné paměti RAM.

Najít dnes telefony armv7 mnohem jednodušší než před pár lety, protože... Tato architektura mikroprocesoru již dosáhla rozpočtové oblasti trhu s mobilními smartphony, ale pro majitele „oldies“ může být tento článek opravdu užitečný.

Zde jsme nezveřejnili aktuální seznam zařízení různých verzí ARM, protože tento seznam je neustále aktualizován a je prostě nemožné jej sledovat. Doporučujeme okamžitě vyhledat své zařízení na stránkách Wikipedie věnovaných jednomu nebo druhému mobilnímu procesoru.

V současné době existují dvě nejoblíbenější architektury procesorů. Jedná se o x86, který byl vyvinut již v 80. letech a používá se v osobních počítačích a ARM - modernějším, díky kterému jsou procesory menší a ekonomičtější. Používá se ve většině mobilních zařízení nebo tabletů.

Obě architektury mají svá pro a proti, stejně jako oblasti použití, ale jsou zde i společné rysy. Mnoho odborníků říká, že ARM je budoucnost, ale stále má některé nevýhody, které x86 nemá. V našem dnešním článku se podíváme na to, jak se architektura ramen liší od x86. Podívejme se na základní rozdíly mezi ARM a x86 a také se pokusíme určit, co je lepší.

Procesor je hlavní součástí jakéhokoli výpočetního zařízení, ať už je to chytrý telefon nebo počítač. Jeho výkon určuje, jak rychle bude zařízení fungovat a jak dlouho vydrží na baterii. Jednoduše řečeno, architektura procesoru je soubor instrukcí, které lze použít ke skládání programů a které jsou hardwarově implementovány pomocí určitých kombinací procesorových tranzistorů. Umožňují programům interakci s hardwarem a určují, jak budou data přenášena do paměti a čtena z paměti.

V současné době existují dva typy architektur: CISC (Complex Instruction Set Computing) a RISC (Reduced Instruction Set Computing). První předpokládá, že procesor bude implementovat instrukce pro všechny příležitosti, druhý, RISC, dává vývojářům za úkol vytvořit procesor se sadou minimálních instrukcí nutných pro provoz. RISC instrukce jsou menší a jednodušší.

architektura x86

Architektura procesoru x86 byla vyvinuta v roce 1978 a poprvé se objevila v procesorech Intel a je typu CISC. Jeho název je převzat z modelu prvního procesoru s touto architekturou – Intel 8086. Postupem času, při absenci lepší alternativy, začali tuto architekturu podporovat i další výrobci procesorů, například AMD. Nyní je standardem pro stolní počítače, notebooky, netbooky, servery a další podobná zařízení. Občas se ale v tabletech používají procesory x86, to je celkem běžná praxe.

První procesor Intel 8086 měl 16bitovou kapacitu, v roce 2000 pak vyšel procesor s 32bitovou architekturou a ještě později se objevila architektura 64bitová. Tomu jsme se podrobně věnovali v samostatném článku. Během této doby se architektura velmi vyvinula a byly přidány nové sady instrukcí a rozšíření, které mohou výrazně zvýšit výkon procesoru.

x86 má několik významných nevýhod. Za prvé je to složitost příkazů, jejich zmatenost, která vznikla díky dlouhé historii vývoje. Za druhé, takové procesory kvůli tomu spotřebovávají příliš mnoho energie a generují hodně tepla. Inženýři x86 se zpočátku vydali cestou získání maximálního výkonu a rychlost vyžaduje zdroje. Než se podíváme na rozdíly mezi arm x86, promluvme si o architektuře ARM.

Architektura ARM

Tato architektura byla představena o něco později po x86 - v roce 1985. Byla vyvinuta slavnou britskou společností Acorn, poté se tato architektura jmenovala Arcon Risk Machine a patřila k typu RISC, ale poté byla vydána její vylepšená verze Advanted RISC Machine, která je nyní známá jako ARM.

Při vývoji této architektury si inženýři dali za cíl odstranit všechny nedostatky x86 a vytvořit zcela novou a nejefektivnější architekturu. Čipy ARM získaly minimální spotřebu a nízkou cenu, ale měly nízký výkon ve srovnání s x86, takže zpočátku nezískaly velkou oblibu na osobních počítačích.

Na rozdíl od x86 se vývojáři zpočátku snažili dosáhnout minimálních nákladů na zdroje, mají méně instrukcí pro procesor, méně tranzistorů, ale také v důsledku toho méně doplňkových funkcí. Ale výkon ARM procesorů se v posledních letech zlepšuje. Vzhledem k tomu a nízké spotřebě energie se staly velmi široce používány v mobilních zařízeních, jako jsou tablety a smartphony.

Rozdíly mezi ARM a x86

A nyní, když jsme se podívali na historii vývoje těchto architektur a jejich zásadní rozdíly, pojďme provést podrobné srovnání ARM a x86 na základě jejich různých charakteristik, abychom určili, která je lepší, a přesněji pochopili, jaké jsou jejich rozdíly.

Výroba

Výroba x86 vs arm je jiná. Procesory x86 vyrábějí pouze dvě společnosti: Intel a AMD. Zpočátku to byla jedna společnost, ale to je úplně jiný příběh. Pouze tyto společnosti mají právo vyrábět takové procesory, což znamená, že pouze ony budou řídit směr rozvoje infrastruktury.

ARM funguje velmi odlišně. Společnost, která vyvíjí ARM, nic nevydává. Jednoduše vydají povolení k vývoji procesorů této architektury a výrobci si mohou dělat, co potřebují, například vyrábět konkrétní čipy s moduly, které potřebují.

Počet instrukcí

Toto jsou hlavní rozdíly mezi architekturou arm a x86. Procesory x86 se rychle vyvíjely jako výkonnější a produktivnější. Vývojáři přidali velké množství instrukcí procesoru a není zde jen základní sada, ale poměrně hodně příkazů, bez kterých by se dalo obejít. Zpočátku to bylo děláno pro snížení množství paměti obsazené programy na disku. Bylo také vyvinuto mnoho možností ochrany a virtualizace, optimalizace a mnoho dalšího. To vše vyžaduje další tranzistory a energii.

ARM je jednodušší. Instrukcí procesoru je zde mnohem méně, pouze těch, které operační systém potřebuje a jsou skutečně využívány. Pokud porovnáme x86, tak tam je použito pouze 30 % všech možných instrukcí. Snadněji se učí, pokud se rozhodnete psát programy ručně, a také vyžadují méně tranzistorů k implementaci.

Spotřeba energie

Další závěr vyplývá z předchozího odstavce. Čím více tranzistorů na desce, tím větší je její plocha a spotřeba energie a platí to i obráceně.

Procesory x86 spotřebují mnohem více energie než ARM. Spotřebu energie ale ovlivňuje i velikost samotného tranzistoru. Například procesor Intel i7 spotřebovává 47 wattů a jakýkoli procesor smartphonu ARM nespotřebovává více než 3 watty. Dříve se vyráběly desky s velikostí jednoho prvku 80 nm, Intel pak dosáhl snížení na 22 nm a letos vědci dokázali vytvořit desku s velikostí prvku 1 nanometr. To výrazně sníží spotřebu energie bez ztráty výkonu.

V posledních letech se spotřeba x86 procesorů velmi snížila, například nové procesory Intel Haswell vydrží déle na baterii. Nyní rozdíl mezi arm vs x86 postupně mizí.

Odvod tepla

Počet tranzistorů ovlivňuje další parametr – tvorbu tepla. Moderní zařízení nedokážou přeměnit veškerou energii na efektivní činnost; část z ní je rozptýlena ve formě tepla. Účinnost desek je stejná, to znamená, že čím méně tranzistorů a čím menší jejich velikost, tím méně tepla bude procesor generovat. Zde již nevyvstává otázka, zda bude méně tepla generovat ARM nebo x86.

Výkon procesoru

ARM nebyl původně navržen pro maximální výkon, tady x86 exceluje. To je částečně způsobeno menším počtem tranzistorů. V poslední době se ale výkon procesorů ARM zvyšuje a lze je již plně využít v noteboocích nebo serverech.

Závěry

V tomto článku jsme se podívali na to, jak se ARM liší od x86. Rozdíly jsou docela vážné. Ale v poslední době se hranice mezi oběma architekturami stírá. Procesory ARM jsou stále produktivnější a rychlejší a procesory x86 díky zmenšení konstrukčního prvku desky začínají spotřebovávat méně energie a generovat méně tepla. Procesory ARM již najdete na serverech a noteboocích a x86 na tabletech a chytrých telefonech.

Co si myslíte o těchto x86 a ARM? Jaká technologie je podle vás budoucností? Pište do komentářů! Mimochodem, .

Na závěr videa o vývoji architektury ARM:

V roce 2011 společnost ARM Limited oznámila novou rodinu procesorů s názvem ARMv8. A v roce 2013 Apple vydal první procesor ARMv8 - jednočipový systém A7, který se používá v iPhone 5S, iPad Air a iPad mini Retina. Architektura ARMv8 dostala 64bitovou instrukční sadu, ale to není zdaleka jediná její výhoda oproti předchůdci ARMv7. Přečtěte si článek o tom, jak jsou navrženy 64bitové procesory ARMv8 a jaké jsou.

O historii architektury ARM, specifikách činnosti ARM Limited a generacích procesorů ARMv5, ARMv6 a ARMv7 se dočtete v článku. A o populárních modelech čipů ARMv7 vyráběných společnostmi Qualcomm, NVIDIA, Samsung, Apple, MediaTek atd. jsou podrobně popsány v článcích a.

Aktualizovaná architektura procesorů rodiny ARMv8 byla nazvána AArch64. Dostal 64bitovou instrukční sadu a schopnost pracovat s velkým množstvím paměti RAM (4 GB a více). Samozřejmostí je kompatibilita s 32bitovými aplikacemi (AArch32). Další důležité inovace ARMv8 byly:

- 31 obecných registrů, každý o délce 64 bitů, zatímco SP a PC nejsou univerzální registry. Čím vyšší je bitová hloubka registrů, tím více čísel do nich lze uložit. A čím větší počet registrů, tím více dat je v nich umístěno současně. Výsledkem je, že v jedné instrukci lze zpracovat větší množství dat a celý algoritmus bude probíhat rychleji;
— překlad virtuálních adres ze 48bitového formátu funguje pomocí mechanismů LPAE vypůjčených z ARMv7;
— nový soubor instrukcí s pevnou délkou. Instrukce mají velikost 32 bitů a mnohé jsou stejné jako instrukce AArch32, i když je zde méně podmíněných instrukcí;
— počet 128bitových registrů (kompatibilních s 64bitovými registry) dostupných pro koprocesory SIMD NEON a VFP byl zvýšen z 16 na 32 a byly přidány nové kryptografické instrukce AES a SHA. Instrukční sada SIMD NEON urychluje aplikace pro zpracování médií a signálů. VFP je zase odpovědný za výpočty s nízkou spotřebou energie na číslech s pohyblivou řádovou čárkou;
— podpora výpočtů na číslech s pohyblivou řádovou čárkou s dvojitou přesností a standardu IEEE 754, což je obecně přijímaný formát pro reprezentaci čísel s pohyblivou řádovou čárkou používaný v softwarových implementacích aritmetických operací.

Referenční jádra ARM Limited

První procesorová jádra ARMv8 vyvinutá přímo společností ARM Limited byly Cortex-A53 a A57. Jádro A53 je řešení střední třídy s výkonem 2,3 DMIPS/MHz, což je přibližně polovina cesty mezi současným Cortex-A7 (1,9 DMIPS/MHz) a A9 (2,5 DMIPS/MHz). Zatímco A57 zabírá horní segment, protože jeho rychlost (4,1 DMIPS/MHz) překonává obě 32bitové vlajkové lodě: Cortex-A15 (3,5 DMIPS/MHz) a A17 (4 DMIPS/MHz).

Kromě licencování referenčních procesorových jader společnost ARM Limited prodává rozšířené licence, které umožňují výrobcům čipů upravovat architekturu ARM podle vlastního uvážení. Takové licence mají například Apple, Qualcomm a NVIDIA. Výrobcům procesorů tedy nic nebrání vytvářet vlastní řešení založená na ARMv8, která se výrazně liší od referenčních Cortex-A53 a A57.

Apple A7

První a zatím jediný 64bitový ARM procesor, který se již používá ve smartphonech a tabletech, je Apple A7. Je postaven na proprietární architektuře Cyclone společnosti Apple, kompatibilní s ARMv8. Toto je druhá interně vyvinutá architektura procesorů společnosti; první byl Swift (čipy A6 a A6X, rodina ARMv7).

Jednočipový systém A7 má pouze dvě procesorová jádra (frekvence až 1,4 GHz), zato je zde grafický akcelerátor PowerVR G6430 se čtyřmi jádrovými clustery. Výkon čipu A7 v úlohách závislých na procesoru vzrostl oproti A6 zhruba jedenapůlkrát, přičemž v různých grafických testech je nárůst dvou až trojnásobný.

Zařízení se systémem iOS ale zatím nepocítila teoretickou schopnost pracovat s velkým množstvím paměti RAM díky 64bitové architektuře procesoru A7. iPhone 5s, iPad Air a iPad mini Retina mají pouze 1 GB RAM; a je nepravděpodobné, že v nové generaci mobilních zařízení Apple se množství paměti RAM více než zdvojnásobí.

Qualcomm Snapdragon 410, 610, 615, 808 a 810

Po Apple si Qualcomm pospíšil s uvedením svých 64bitových procesorů ARM s pěti modely najednou. Pravda, zatím se žádný z nich nepoužívá v komerčních smartphonech či tabletech. S největší pravděpodobností se rozkvět éry 64bitových Android zařízení odehraje začátkem roku 2015 na CES a MWC.

Jednočipový systém Snapdragon 410 (MSM8916) je nejmladší z ohlášené 64bitové řady Qualcomm. Jeho součástí jsou čtyři jádra Cortex-A53 s frekvencí 1,2 GHz, grafický akcelerátor Adreno 306 a co je nejzajímavější, navigační modul s podporou GPS, GLONASS a dokonce i čínských satelitních sítí. Plánují používat Snapdragon 410 v levných smartphonech založených na Androidu, Windows Phone a Firefox OS.

Stejná čtyři jádra Cortex-A53 jako 410 obsahují čip Snapdragon 610 (MSM8936), jen má vylepšenou grafiku Adreno 405. Zatímco Snapdragon 615 (MSM8939) je podobný grafice 610, ale jádra procesoru Cortex jsou Má dvakrát tolik A53 – osm Cortex-A53.

Na rozdíl od modelů 410, 610, 615 vyrobených 28nm procesní technologií budou čipy Snapdragon 808 (MSM8992) a 810 (MSM8994) vyráběny pomocí pokročilých 20nm technologických standardů. Oba jsou postaveny podle schématu big.LITTLE: dvě (model 808) nebo čtyři (810) výkonná jádra Cortex-A57 a čtyři energeticky úsporné Cortex-A53. O grafiku se stará Adreno 418 a Adreno 430. Starší Snapdragon 810 má navíc vestavěný řadič RAM LPDDR4.

Hlavní otázka ale zní: kdy přesně Qualcomm představí svou vlastní procesorovou architekturu založenou na ARMv8, jako to udělal u Scorpion a Krait (upravený ARMv7)?

MediaTek MT6732, MT6752, MT6795

Ani MediaTek nemohl zůstat na okraji 64bitového závodu dlouho, za pár let se z malého výrobce procesorů pro čínské klony iPhonu stal jedním z největších světových výrobců čipů, i když bez výroby. Svůj však nemají ani Apple a Qualcomm.

Jednočipové systémy MediaTek MT6732 a MT6752 by měly konkurovat čipům Snapdragon 610 a 615 Mají čtyři a osm procesorových jader Cortex-A53 (frekvence 1,5, respektive 2 GHz) a stejnou grafiku Mali-T760 (vyvinutá ARM Limited). Starší čip MT6795 byl odpovědí na Snapdragon 810: architektura big.LITTLE, čtyři jádra Cortex-A57 a A53 s frekvencí 2,2 GHz a také grafický akcelerátor PowerVR G6200.

NVIDIA Tegra K1 (projekt Denver)

NVIDIA se rozhodla převést svůj stávající čip Tegra K1 na 64bitovou procesorovou architekturu. Jeho grafická složka už byla snad nejlepší mezi svými konkurenty – GK20A se 192 jádry Kepler, výkonem 365 GFLOPS a podporou PC grafických standardů DirectX 11.2 a OpenGL 4.4 (a ne jejich mobilních protějšků).

Namísto čtyř 32bitových jader Cortex-A15 (plus pátého energeticky účinného jádra) dostane aktualizovaný jednočipový systém Tegra K1 dvě jádra kompatibilní s ARMv8 proprietární architektury NVIDIA Project Denver. Zvýší se takt procesoru na 2,5 GHz a zvětší se i velikost mezipaměti. Zajímavost: Grafika Tegra K1 je asi padesátkrát výkonnější než Tegra 2.

Závěry

Procesory architektury ARMv8 jsou schopny zpracovat podstatně více dat v jednom taktu. To zlepšuje celkový výkon procesoru i výkon na watt. S ohledem na omezení technologických standardů (maximální přípustná taktovací frekvence) je přechod na ARMv8 jedinou možnou cestou, jak zvýšit výkon mobilních procesorů bez překračování rozumných mezí spotřeby a zahřívání.

Z architektury ARMv8 budou samozřejmě těžit pouze ty aplikace pro iOS a Android, které dokážou využít všechny zdroje nových procesorů. Optimalizace programů pro novou architekturu může být buď manuální, nebo automatická, na úrovni kompilátoru.
Prvním zařízením Android s 64bitovým procesorem ARM a 4 GB RAM je phablet Samsung Galaxy Note 4 (. A druhým možná bude tabletový počítač řady HTC.