Procesorul ARM este un procesor mobil pentru smartphone-uri și tablete.

Acest tabel prezintă toate procesoarele ARM cunoscute în prezent. Tabelul procesoarelor ARM va fi suplimentat și actualizat pe măsură ce apar noi modele. Acest tabel folosește un sistem condiționat pentru evaluarea performanței CPU și GPU. Datele privind performanța procesorului ARM au fost preluate dintr-o varietate de surse, în principal pe baza rezultatelor unor teste precum: Nota de trecere, Antutu, GFXBench.

Nu pretindem acuratețe absolută. Clasează absolut exact și evaluează performanța procesoarelor ARM imposibil, din simplul motiv că fiecare dintre ele are avantaje în anumite privințe, dar într-un fel rămâne în urmă față de alte procesoare ARM. Tabelul procesoarelor ARM vă permite să vedeți, să evaluați și, cel mai important, comparați diferite SoC-uri (System-On-Chip) solutii. Folosind masa noastră, poți compara procesoarele mobileși este suficient să afli exact cum este poziționată inima ARM a viitorului (sau prezent) smartphone-ului sau tabletei tale.

Aici am comparat procesoarele ARM. Am analizat și am comparat performanța procesorului și a GPU-urilor în diferite SoC-uri (Sistem pe cip). Dar cititorul poate avea mai multe întrebări: Unde sunt folosite procesoarele ARM? Ce este un procesor ARM? Prin ce diferă arhitectura ARM de procesoarele x86? Să încercăm să înțelegem toate acestea fără a intra prea adânc în detalii.

Mai întâi, să definim terminologia. ARM este numele arhitecturii și, în același timp, numele companiei care conduce dezvoltarea acesteia. Abrevierea ARM înseamnă (Advanced RISC Machine sau Acorn RISC Machine), care poate fi tradusă ca: advanced RISC machine. Arhitectura ARM combină o familie de nuclee de microprocesoare pe 32 și 64 de biți dezvoltate și licențiate de ARM Limited. Aș dori să remarc imediat că compania ARM Limited este angajată exclusiv în dezvoltarea de nuclee și instrumente pentru acestea (instrumente de depanare, compilatoare etc.), dar nu și în producția procesoarelor în sine. Companie ARM Limited vinde licențe pentru producția de procesoare ARM către terți. Iată o listă parțială a companiilor autorizate să producă procesoare ARM astăzi: AMD, Atmel, Altera, Cirrus Logic, Intel, Marvell, NXP, Samsung, LG, MediaTek, Qualcomm, Sony Ericsson, Texas Instruments, nVidia, Freescale... și multe altele.

Unele companii care au primit o licență pentru a produce procesoare ARM își creează propriile versiuni de nuclee bazate pe arhitectura ARM. Exemplele includ: 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 și HiSilicon K3.

Astăzi lucrează pe procesoare bazate pe ARM aproape orice electronică: PDA, telefoane mobile și smartphone-uri, playere digitale, console de jocuri portabile, calculatoare, hard disk-uri externe și routere. Toate conțin un nucleu ARM, așa că putem spune asta ARM - procesoare mobile pentru smartphone-uriși tablete.

procesor ARM reprezintă a SoC, sau „sistem pe un cip”. Un sistem SoC, sau „sistem pe un cip”, poate conține într-un singur cip, pe lângă procesorul în sine, părțile rămase ale unui computer cu drepturi depline. Acesta include un controler de memorie, un controler de port I/O, un nucleu grafic și un sistem de geopoziționare (GPS). Poate conține, de asemenea, un modul 3G, precum și multe altele.

Dacă luăm în considerare o familie separată de procesoare ARM, să zicem Cortex-A9 (sau oricare alta), nu se poate spune că toate procesoarele din aceeași familie au aceleași performanțe sau sunt toate echipate cu un modul GPS. Toți acești parametri depind foarte mult de producătorul de cip și de ce și cum a decis să implementeze în produsul său.

Care este diferența dintre procesoarele ARM și X86?? Arhitectura RISC (Reduced Instruction Set Computer) în sine implică un set redus de instrucțiuni. Ceea ce duce, în consecință, la un consum de energie foarte moderat. La urma urmei, în interiorul oricărui cip ARM există mult mai puține tranzistoare decât omologul său din linia x86. Nu uitați că într-un sistem SoC toate dispozitivele periferice sunt amplasate în interiorul unui singur cip, ceea ce permite procesorului ARM să fie și mai eficient energetic. Arhitectura ARM a fost concepută inițial pentru a calcula numai operațiuni cu numere întregi, spre deosebire de x86, care poate funcționa cu calcule în virgulă mobilă sau FPU. Este imposibil să comparăm clar aceste două arhitecturi. În anumite privințe, ARM va avea un avantaj. Și undeva este invers. Dacă încercați să răspundeți la întrebare într-o singură frază: care este diferența dintre procesoarele ARM și X86, atunci răspunsul va fi următorul: procesorul ARM nu cunoaște numărul de comenzi pe care le cunoaște procesorul x86. Și cei care știu par mult mai scurti. Acest lucru are atât avantajele, cât și dezavantajele sale. Oricum ar fi, în ultimul timp totul sugerează că procesoarele ARM încep să ajungă lent, dar sigur din urmă, și în unele privințe chiar depășesc procesoarele x86 convenționale. Mulți declară deschis că procesoarele ARM vor înlocui în curând platforma x86 în segmentul PC-urilor de acasă. După cum știm deja, în 2013 mai multe companii de renume mondial au abandonat complet producția ulterioară de netbook-uri în favoarea tabletelor. Ei bine, ce se va întâmpla de fapt, timpul va spune.

Vom monitoriza procesoarele ARM deja disponibile pe piață.

Toți cei care sunt interesați de tehnologiile mobile au auzit despre arhitectura ARM. Cu toate acestea, pentru majoritatea oamenilor acest lucru este asociat cu procesoarele pentru tablete sau smartphone-uri. Alții le corectează, clarificând că aceasta nu este piatra în sine, ci doar arhitectura ei. Dar aproape niciunul dintre ei nu a fost cu siguranță interesat de unde și când a apărut de fapt această tehnologie.

Între timp, această tehnologie este răspândită printre numeroasele gadget-uri moderne, dintre care sunt din ce în ce mai multe în fiecare an. În plus, pe calea dezvoltării companiei, care a început să dezvolte procesoare ARM, există un caz interesant, care nu este un păcat de menționat; poate că va deveni o lecție pentru viitor pentru cineva.

Arhitectura ARM pentru manechini

Abrevierea ARM ascunde o companie britanică ARM Limited de destul succes în domeniul tehnologiilor IT. Acesta reprezintă Advanced RISC Machines și este unul dintre cei mai importanți dezvoltatori și licențiatori ai arhitecturii de procesor RISC pe 32 de biți care alimentează majoritatea dispozitivelor portabile.

Dar, în mod caracteristic, compania în sine nu produce microprocesoare, ci doar dezvoltă și își acordă licențe tehnologia altor părți. În special, arhitectura microcontrolerului ARM este achiziționată de următorii producători:

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

Unele dintre ele sunt cunoscute unui public larg de consumatori de gadgeturi digitale. Potrivit corporației britanice ARM, numărul total de microprocesoare produse folosind tehnologia lor este de peste 2,5 miliarde. Există mai multe serii de pietre mobile:

• ARM7 - frecvența de ceas 60-72 MHz, care este relevantă pentru telefoanele mobile de buget.
• ARM9/ARM9E - frecventa este deja mai mare, aproximativ 200 MHz. Telefoanele inteligente mai funcționale și asistenții digitali personali (PDA) sunt echipate cu astfel de microprocesoare.

Cortex și ARM11 sunt familii de microprocesoare mai moderne în comparație cu arhitectura anterioară de microcontroler ARM, cu viteze de ceas de până la 1 GHz și capabilități avansate de procesare a semnalului digital.

Popularele microprocesoare xScale de la Marvell (până la mijlocul verii 2007, proiectul a fost la dispoziția Intel) sunt de fapt o versiune extinsă a arhitecturii ARM9, completată de setul de instrucțiuni Wireless MMX. Această soluție de la Intel a fost axată pe suportarea aplicațiilor multimedia.

Tehnologia ARM se referă la o arhitectură de microprocesor pe 32 de biți care conține un set de instrucțiuni redus, care este denumit RISC. Conform calculelor, utilizarea procesoarelor ARM reprezintă 82% din numărul total de procesoare RISC produse, ceea ce indică o zonă de acoperire destul de largă a sistemelor de 32 de biți.

Multe dispozitive electronice sunt echipate cu arhitectură de procesor ARM, iar acestea nu sunt doar PDA-uri și telefoane mobile, ci și console de jocuri portabile, calculatoare, periferice de computer, echipamente de rețea și multe altele.

O mică călătorie înapoi în timp

Să luăm o mașină a timpului imaginară cu câțiva ani înapoi și să încercăm să ne dăm seama de unde a început totul. Este sigur să spunem că ARM este mai degrabă un monopolist în domeniul său. Și acest lucru este confirmat de faptul că marea majoritate a smartphone-urilor și a altor dispozitive electronice digitale sunt controlate de microprocesoare create folosind această arhitectură.

În 1980, Acorn Computers a fost fondată și a început să creeze computere personale. Prin urmare, ARM a fost introdus anterior ca Acorn RISC Machines.

Un an mai târziu, o versiune de acasă a BBC Micro PC cu prima arhitectură de procesor ARM a fost prezentată consumatorilor. A fost un succes, cu toate acestea, cipul nu a putut face față sarcinilor grafice, iar alte opțiuni sub formă de procesoare Motorola 68000 și National Semiconductor 32016 nu erau potrivite pentru acest lucru.

Apoi conducerea companiei s-a gândit să-și creeze propriul microprocesor. Inginerii au fost interesați de o nouă arhitectură de procesor inventată de absolvenții unei universități locale. A folosit doar setul de instrucțiuni redus sau RISC. Și după apariția primului computer, care a fost controlat de procesorul Acorn Risc Machine, succesul a venit destul de repede - în 1990, a fost încheiat un acord între marca britanică și Apple. Acest lucru a marcat începutul dezvoltării unui nou chipset, care, la rândul său, a condus la formarea unei întregi echipe de dezvoltare denumită Advanced RISC Machines, sau ARM.

Începând cu 1998, compania și-a schimbat numele în ARM Limited. Și acum specialiștii nu mai sunt implicați în producția și implementarea arhitecturii ARM. Ce a dat? Acest lucru nu a afectat în niciun fel dezvoltarea companiei, deși principala și singura direcție a companiei a fost dezvoltarea tehnologiilor, precum și vânzarea de licențe către companii terțe pentru ca acestea să poată utiliza arhitectura procesorului. În același timp, unele companii dobândesc drepturile asupra nucleelor ​​gata făcute, în timp ce altele echipează procesoarele cu propriile nuclee sub o licență achiziționată.

Potrivit unor date, câștigurile companiei pentru fiecare astfel de soluție sunt de 0,067 $. Dar aceste informații sunt medii și depășite. Numărul de nuclee din chipset-uri crește în fiecare an și, în consecință, costul procesoarelor moderne depășește modelele mai vechi.

Zona de aplicare

Dezvoltarea dispozitivelor mobile a adus o popularitate enormă pentru ARM Limited. Și când producția de smartphone-uri și alte dispozitive electronice portabile s-a răspândit, procesoarele eficiente din punct de vedere energetic și-au găsit imediat utilizare. Mă întreb dacă există Linux pe arhitectura brațului?

Punctul culminant al dezvoltării ARM a avut loc în 2007, când parteneriatul său cu marca Apple a fost reînnoit. După aceea, primul iPhone bazat pe un procesor ARM a fost prezentat consumatorilor. De atunci, o astfel de arhitectură de procesor a devenit o componentă invariabilă a aproape oricărui smartphone fabricat care poate fi găsit doar pe piața mobilă modernă.

Putem spune că aproape fiecare dispozitiv electronic modern care trebuie controlat de un procesor este echipat cumva cu cipuri ARM. Și faptul că o astfel de arhitectură de procesor acceptă multe sisteme de operare, fie că este vorba despre Linux, Android, iOS și Windows, este un avantaj incontestabil. Printre acestea se numără Windows embedded CE 6.0 Core; arhitectura brațului este, de asemenea, susținută de acesta. Această platformă este concepută pentru computere portabile, telefoane mobile și sisteme încorporate.

Caracteristici distinctive ale x86 și ARM

Mulți utilizatori care au auzit multe despre ARM și x86 confundă ușor aceste două arhitecturi între ele. Cu toate acestea, au anumite diferențe. Există două tipuri principale de arhitecturi:

• CISC (Complex Instruction Set Computing).
• Tehnica de calcul).

CISC include procesoare x86 (Intel sau AMD), RISC, după cum puteți înțelege deja, include familia ARM. Arhitecturile x86 și arm au fanii lor. Datorită eforturilor specialiștilor ARM, care au pus accentul pe eficiența energetică și pe utilizarea unui set simplu de instrucțiuni, procesoarele au beneficiat foarte mult de acest lucru - piața de telefonie mobilă a început să se dezvolte rapid, iar multe smartphone-uri aproape egalau capacitățile computerelor.

La rândul său, Intel a fost întotdeauna renumit pentru producerea de procesoare cu performanță ridicată și lățime de bandă pentru PC-uri desktop, laptopuri, servere și chiar supercomputere.

Aceste două familii au câștigat inimile utilizatorilor în felul lor. Dar care este diferența lor? Există mai multe caracteristici distinctive sau chiar caracteristici; să ne uităm la cele mai importante dintre ele.

Putere de procesare

Să începem să analizăm diferențele dintre arhitecturile ARM și x86 cu acest parametru. Specialitatea profesorilor RISC este de a folosi cât mai puțină instruire. Mai mult, acestea ar trebui să fie cât mai simple posibil, ceea ce le oferă avantaje nu numai pentru ingineri, ci și pentru dezvoltatorii de software.

Filosofia de aici este simplă - dacă instrucțiunile sunt simple, atunci circuitul dorit nu necesită prea mulți tranzistori. Ca rezultat, spațiu suplimentar este eliberat pentru ceva sau dimensiunile cipurilor devin mai mici. Din acest motiv, microprocesoarele ARM au început să integreze dispozitive periferice precum procesoarele grafice. Un exemplu este computerul Raspberry Pi, care are un număr minim de componente.

Cu toate acestea, instrucțiunile simple au un cost. Pentru a efectua anumite sarcini, sunt necesare instrucțiuni suplimentare, ceea ce duce de obicei la o creștere a consumului de memorie și a timpului de finalizare a sarcinilor.

Spre deosebire de arhitectura procesorului braț, instrucțiunile cipurilor CISC, cum ar fi soluțiile de la Intel, pot îndeplini sarcini complexe cu o mare flexibilitate. Cu alte cuvinte, mașinile bazate pe RISC efectuează operații între registre și, de obicei, necesită programului să încarce variabile în registru înainte de a efectua operația. Procesoarele CISC sunt capabile să efectueze operațiuni în mai multe moduri:

• între registre;
• între registru și locația de memorie;
• între celulele de memorie.

Dar aceasta este doar o parte din caracteristicile distinctive; să trecem la analiza altor caracteristici.

Consumul de energie

În funcție de tipul de dispozitiv, consumul de energie poate avea grade diferite de semnificație. Pentru un sistem care este conectat la o sursă de energie constantă (rețea electrică), pur și simplu nu există o limită a consumului de energie. Cu toate acestea, telefoanele mobile și alte gadgeturi electronice depind complet de gestionarea energiei.

O altă diferență între arhitecturile arm și x86 este că prima are un consum de energie mai mic de 5 W, inclusiv multe pachete aferente: GPU-uri, periferice, memorie. Această putere redusă se datorează numărului mai mic de tranzistori combinat cu viteze relativ mici (dacă facem o paralelă cu procesoarele desktop). În același timp, acest lucru are un impact asupra productivității - operațiunile complexe durează mai mult pentru a fi finalizate.

Nucleele Intel au o structură mai complexă și, ca urmare, consumul lor de energie este semnificativ mai mare. De exemplu, un procesor Intel I-7 de înaltă performanță consumă aproximativ 130 W de energie, versiunile mobile - 6-30 W.

Software

Este destul de dificil să faci o comparație cu acest parametru, deoarece ambele mărci sunt foarte populare în cercurile lor. Dispozitivele care se bazează pe procesoare cu arhitectură armă funcționează perfect cu sistemele de operare mobile (Android etc.).

Mașinile care rulează procesoare Intel sunt capabile să ruleze platforme precum Windows și Linux. În plus, ambele familii de microprocesoare sunt prietenoase cu aplicațiile scrise în Java.

Analizând diferențele dintre arhitecturi, un lucru poate fi spus cu siguranță - procesoarele ARM gestionează în principal consumul de energie al dispozitivelor mobile. Scopul principal al soluțiilor desktop este de a oferi performanțe ridicate.

Realizări noi

Compania ARM, datorită politicii sale competente, a preluat complet controlul asupra pieței mobile. Dar în viitor ea nu se va opri aici. Nu cu mult timp în urmă, a fost prezentată o nouă dezvoltare a nucleelor: Cortex-A53 și Cortex-A57, care au primit o actualizare importantă - suport pentru calcul pe 64 de biți.

Nucleul A53 este un succesor direct al ARM Cortex-A8, care, deși performanța sa nu era foarte mare, avea un consum minim de energie. După cum notează experții, consumul de energie al arhitecturii este redus de 4 ori, iar din punct de vedere al performanței nu va fi inferior nucleului Cortex-A9. Și asta în ciuda faptului că zona centrală a lui A53 este cu 40% mai mică decât cea a lui A9.

Nucleul A57 va înlocui Cortex-A9 și Cortex-A15. În același timp, inginerii ARM susțin o creștere fenomenală a performanței - de trei ori mai mare decât cea a nucleului A15. Cu alte cuvinte, microprocesorul A57 va fi de 6 ori mai rapid decât Cortex-A9, iar eficiența sa energetică va fi de 5 ori mai bună decât A15.

Pentru a rezuma, seria cortex, și anume a53 mai avansat, diferă de predecesorii săi prin performanțe mai mari pe fundalul unei eficiențe energetice la fel de ridicate. Nici măcar procesoarele Cortex-A7, care sunt instalate pe majoritatea smartphone-urilor, nu pot concura!

Dar ceea ce este mai valoros este că arhitectura arm cortex a53 este componenta care vă va permite să evitați problemele asociate cu lipsa memoriei. În plus, dispozitivul va descărca bateria mai lent. Datorită noului produs, aceste probleme vor fi acum un lucru din trecut.

Soluții grafice

Pe lângă dezvoltarea procesoarelor, ARM lucrează la implementarea acceleratoarelor grafice din seria Mali. Și primul dintre ele este Mali 55. Telefonul LG Renoir a fost echipat cu acest accelerator. Și da, acesta este cel mai obișnuit telefon mobil. Numai în ea, GPU-ul nu era responsabil pentru jocuri, ci doar a redate interfața, deoarece judecând după standardele moderne, procesorul grafic are capacități primitive.

Dar progresul zboară inexorabil înainte și, prin urmare, pentru a ține pasul cu vremurile, ARM are și modele mai avansate care sunt relevante pentru smartphone-urile cu preț mediu. Vorbim despre GPU comune Mali-400 MP și Mali-450 MP. Deși au performanțe scăzute și un set limitat de API-uri, acest lucru nu îi împiedică să găsească aplicații în modelele mobile moderne. Un exemplu izbitor este telefonul Zopo ZP998, în care cipul MTK6592 cu opt nuclee este asociat cu un accelerator grafic Mali-450 MP4.

Competitivitate

În prezent, nimeni nu se opune încă ARM, iar acest lucru se datorează în principal faptului că a fost luată decizia corectă la momentul respectiv. Dar cândva, la începutul călătoriei sale, o echipă de dezvoltatori a lucrat la crearea de procesoare pentru PC-uri și chiar a încercat să concureze cu un astfel de gigant precum Intel. Dar chiar și după ce s-a schimbat direcția de activitate, compania a avut o perioadă grea.

Și când marca de computere de renume mondial Microsoft a încheiat un acord cu Intel, alți producători pur și simplu nu au avut nicio șansă - sistemul de operare Windows a refuzat să lucreze cu procesoare ARM. Cum să nu rezistați utilizării emulatoarelor gcam pentru arhitectura brațului?! În ceea ce privește Intel, observând valul de succes al ARM Limited, a încercat și să creeze un procesor care să fie un concurent demn. În acest scop, cipul Intel Atom a fost pus la dispoziția publicului larg. Dar a durat mult mai mult decât ARM Limited. Și cipul a intrat în producție abia în 2011, dar timp prețios a fost deja pierdut.

În esență, Intel Atom este un procesor CISC cu arhitectură x86. Specialiștii au reușit să obțină un consum mai mic de energie decât în ​​soluțiile ARM. Totuși, tot software-ul care este lansat pentru platformele mobile este slab adaptat la arhitectura x86.

În cele din urmă, compania a recunoscut enormitatea completă a deciziei și, ulterior, a abandonat producția de procesoare pentru dispozitive mobile. Singurul producător major de cipuri Intel Atom este ASUS. În același timp, aceste procesoare nu au căzut în uitare; netbook-urile, nettop-urile și alte dispozitive portabile sunt echipate cu ele în masă.

Cu toate acestea, există posibilitatea ca situația să se schimbe și sistemul de operare Windows preferat al tuturor să accepte microprocesoare ARM. În plus, se fac pași în această direcție, poate chiar vor apărea ceva de genul emulatoare gcam pe arhitectura ARM pentru soluții mobile?! Cine știe, timpul va spune și totul va fi pus la locul lui.

Există un punct interesant în istoria dezvoltării companiei ARM (la începutul articolului acesta era ceea ce se referea). Pe vremuri, ARM Limited se baza pe Apple și este probabil că toată tehnologia ARM i-ar fi aparținut. Cu toate acestea, soarta a decis altfel - în 1998, Apple era în criză, iar conducerea a fost nevoită să-și vândă pachetul. În prezent, este la egalitate cu alți producători și rămâne să achiziționeze tehnologie de la ARM Limited pentru dispozitivele sale iPhone și iPad. Cine ar fi putut să știe cum ar putea decurge lucrurile?!

Procesoarele ARM moderne sunt capabile să efectueze operațiuni mai complexe. Și în viitorul apropiat, conducerea companiei își propune să intre pe piața serverelor, de care este, fără îndoială, interesată. Mai mult, în vremurile noastre moderne, când se apropie era dezvoltării Internetului lucrurilor (IoT), inclusiv a aparatelor electrocasnice „inteligente”, putem prezice o cerere și mai mare de cipuri cu arhitectură ARM.

Deci, ARM Limited are un viitor departe de a fi sumbru în față! Și este puțin probabil ca în viitorul apropiat să existe cineva care să îl poată înlocui pe acest, fără îndoială, gigantul mobil în dezvoltarea procesoarelor pentru smartphone-uri și alte dispozitive electronice similare.

Drept concluzie

Procesoarele ARM au preluat rapid piața de dispozitive mobile, totul datorită consumului redus de energie și, deși nu foarte mare, dar totuși bune performanțe. În prezent, starea de fapt la ARM nu poate fi decât de invidiat. Mulți producători folosesc tehnologiile sale, ceea ce pune Advanced RISC Machines la egalitate cu asemenea giganți în domeniul dezvoltării procesoarelor precum Intel și AMD. Și asta în ciuda faptului că compania nu are producție proprie.

De ceva vreme, concurenta brandului de mobil a fost compania MIPS cu arhitectura cu acelasi nume. Dar, în prezent, există încă un singur concurent serios în persoana Intel Corporation, deși conducerea acesteia nu crede că arhitectura brațului poate reprezenta o amenințare pentru cota sa de piață.

De asemenea, potrivit experților de la Intel, procesoarele ARM nu sunt capabile să ruleze versiuni desktop ale sistemelor de operare. Cu toate acestea, o astfel de afirmație sună puțin ilogic, deoarece proprietarii de computere ultramobile nu folosesc software „greu”. În cele mai multe cazuri, aveți nevoie de acces la Internet, editarea documentelor, ascultarea fișierelor media (muzică, filme) și alte sarcini simple. Iar soluțiile ARM fac față bine unor astfel de operațiuni.

ARMv6 și ARMv7 sunt generații ale arhitecturii de procesoare mobile a companiei ARM Limited bazat pe instrucțiuni pe 32 de biți.

Arhitectura ARM destul de comun pe o piață care anterior aparținea exclusiv procesoarelor desktop cu arhitecturi atât de populare precum Intel x86/64 și AMD64. Astăzi, datorită ARMv6 sau ARMv7, procesorul televizoarelor moderne, sistemelor home theater și a altor echipamente familiare poate incap in mana ta.

Principala nișă pentru arhitectura mobilă ARM a devenit smartphone-uri, tablete și alte dispozitive mobile similare. În zilele noastre, 95% dintre smartphone-uri rulează deja procesoare cu arhitectură ARM, precum și jumătate dintre televizoarele inteligente și 90% dintre hard disk-uri. Și datorită „supraviețuirii” lor la o singură încărcare a bateriei și a performanței acceptabile, dispozitivele cu procesoare cu arhitectură ARM la bord au înlocuit întreaga linie de „netbook-uri”, devenind tablete cu stații de andocare, ceea ce a oferit dispozitivului aproape o zi întreagă de lucru în loc de doar câteva ore ca înainte și a dat un oarecare salt în performanță datorită costului scăzut al procesoarelor în sine, prezenței soluțiilor multi-core și potențialului mare de overclocking.

Caracteristicile cheie ale acestor arhitecturi:

• ARMv6 nu acceptă oficial Flash.(În orice caz, de la jumătatea anului 2012, Google a abandonat complet Flash pe platforma Android, așa că suportul pentru această tehnologie nu mai este relevant).
• ARMv7 se găsește adesea în procesoarele mobile multi-core, în timp ce a șasea generație este limitată la un singur nucleu fizic și logic.
• Aplicațiile create pentru ARMv7 au o greutate totală mai mare și necesită mai multă RAM dedicată decât programele similare care funcționează numai cu ARMv6.
• Procesoarele ARMv7 sunt mai puternice decât generația anterioară.
• Jocurile și programele dezvoltate pentru ARMv6 sunt compatibile cu ARMv7 în mod implicit, dar nu invers.
• Faptul că una sau alta aplicație acceptă ARMv6 și ARMv7 în același timp nu înseamnă întotdeauna o performanță grafică îmbunătățită pe cea din urmă arhitectură. În acest caz, vă recomandăm să priviți către procesoarele de la Nvidia și Tegra. Au un magazin separat cu jucării cu detalii mai mari și alte bunătăți grafice care nu sunt disponibile pe niciun alt dispozitiv care nu rulează Tegra.
• Frecvența standard ARMv7 a unor astfel de procesoare este de 1 GHz nominal și mai mare, ceea ce nu se poate spune despre ARMv6.
• Jocuri pentru armv7 semnificativ mai mult decât sub armv6.
• Multe aplicații populare de player video (cum ar fi mx player armv6) necesită descărcarea și instalarea unui set suplimentar de codecuri pentru arhitecturile de procesor armv6 sau armv7, fără de care nu veți obține accelerarea hardware.

Întrebări frecvente - răspunsuri:

Vreau să descarc jocul, dar descrierea conține un avertisment că acest joc este compatibil doar cu ARMv7 sau are două versiuni separat atât pentru ARMv6, cât și, respectiv, ARMv7, ce ar trebui să descarc?

Aflați în orice mod cunoscut de dvs. numele exact al procesorului folosit în dispozitivul dvs., apoi găsiți-l pe o pagină special desemnată din Wikipedia și determinați versiunea arhitecturii utilizate; un exemplu bun de data aceasta vor fi procesoarele Snapdragon de la cunoscuta companie Qualcomm, a cărei pagină se află la următorul link:

După ce instalează o aplicație Android din resurse terțe, aceasta refuză să se lanseze, ce ar trebui să fac?

Asigurați-vă că versiunea sistemului dvs. de operare se potrivește cu versiunile Android compatibile ale acestei aplicații și, de asemenea, aflați ce generație de arhitectură ARM îi corespunde procesorul dvs. și, dacă este ARMv7 sau mai mare, atunci în 99,9% orice program sau joc relativ nou. trebuie cel puțin să pornească până la verificarea licenței, a unor caracteristici tehnice și a altor date de recunoaștere a dispozitivului, precum și date suplimentare de cache a aplicației, dacă este necesar.În plus, nu va strica să eliberați prematur RAM de la procesoarele active de fundal dacă spațiul liber este disponibil. nu îndeplinește cerințele minime ale unui anumit joc. Vă recomandăm să păstrați 256, sau mai bine 512 megaocteți de RAM liberă.

Găsiți astăzi telefoane armv7 mult mai ușor decât acum câțiva ani, pentru că... Această arhitectură cu microprocesor a ajuns deja în zona bugetară a pieței smartphone-urilor mobile, dar pentru proprietarii de „vechi” acest articol poate fi cu adevărat util.

Aici nu am postat lista curentă de dispozitive ale diferitelor versiuni de ARM, deoarece această listă este actualizată în mod constant și este pur și simplu imposibil să ținem evidența acesteia. Vă recomandăm să căutați imediat dispozitivul dvs. pe paginile Wikipedia dedicate unuia sau altuia procesor mobil.

În zilele noastre, există două arhitecturi de procesoare cele mai populare. Acesta este x86, care a fost dezvoltat în anii 80 și este folosit în computerele personale și ARM - unul mai modern, care face procesoarele mai mici și mai economice. Este folosit pe majoritatea dispozitivelor mobile sau tabletelor.

Ambele arhitecturi au avantajele și dezavantajele lor, precum și domenii de aplicare, dar există și caracteristici comune. Mulți experți spun că ARM este viitorul, dar are încă câteva dezavantaje pe care x86 nu le are. În articolul nostru de astăzi ne vom uita la modul în care arhitectura brațului diferă de x86. Să ne uităm la diferențele fundamentale dintre ARM și x86 și, de asemenea, să încercăm să stabilim care este mai bun.

Procesorul este componenta principală a oricărui dispozitiv de calcul, fie că este un smartphone sau un computer. Performanța sa determină cât de repede va funcționa dispozitivul și cât de mult poate funcționa pe baterie. Mai simplu spus, o arhitectură de procesor este un set de instrucțiuni care pot fi folosite pentru a compune programe și sunt implementate în hardware folosind anumite combinații de tranzistori de procesor. Acestea sunt cele care permit programelor să interacționeze cu hardware-ul și să determine modul în care datele vor fi transferate și citite din memorie.

În prezent, există două tipuri de arhitecturi: CISC (Complex Instruction Set Computing) și RISC (Reduced Instruction Set Computing). Primul presupune că procesorul va implementa instrucțiuni pentru toate ocaziile, al doilea, RISC, stabilește dezvoltatorilor sarcina de a crea un procesor cu un set de instrucțiuni minime necesare pentru funcționare. Instrucțiunile RISC sunt mai mici și mai simple.

arhitectura x86

Arhitectura procesorului x86 a fost dezvoltată în 1978 și a apărut pentru prima dată în procesoarele Intel și este de tip CISC. Numele său este preluat de la modelul primului procesor cu această arhitectură - Intel 8086. De-a lungul timpului, în lipsa unei alternative mai bune, alți producători de procesoare, de exemplu, AMD, au început să susțină această arhitectură. Acum este standardul pentru computere desktop, laptopuri, netbook-uri, servere și alte dispozitive similare. Dar uneori procesoarele x86 sunt folosite în tablete, aceasta este o practică destul de comună.

Primul procesor Intel 8086 a avut o capacitate de 16 biți, apoi în 2000 a fost lansat un procesor cu arhitectură de 32 de biți și chiar mai târziu a apărut o arhitectură de 64 de biți. Am discutat acest lucru în detaliu într-un articol separat. În acest timp, arhitectura s-a dezvoltat foarte mult; au fost adăugate noi seturi de instrucțiuni și extensii, care pot crește foarte mult performanța procesorului.

x86 are mai multe dezavantaje semnificative. În primul rând, aceasta este complexitatea comenzilor, confuzia lor, care a apărut din cauza istoriei lungi de dezvoltare. În al doilea rând, astfel de procesoare consumă prea multă energie și generează multă căldură din această cauză. Inginerii x86 au luat inițial calea obținerii de performanțe maxime, iar viteza necesită resurse. Înainte de a ne uita la diferențele dintre brațul x86, să vorbim despre arhitectura ARM.

Arhitectura ARM

Această arhitectură a fost introdusă puțin mai târziu în spatele x86 - în 1985. A fost dezvoltat de celebra companie britanică Acorn, apoi această arhitectură s-a numit Arcon Risk Machine și a aparținut tipului RISC, dar apoi a fost lansată versiunea sa îmbunătățită Advanted RISC Machine, care acum este cunoscută sub numele de ARM.

La dezvoltarea acestei arhitecturi, inginerii și-au stabilit obiectivul de a elimina toate deficiențele x86 și de a crea o arhitectură complet nouă și cea mai eficientă. Cipurile ARM au primit un consum minim de energie și un preț scăzut, dar au avut performanțe scăzute în comparație cu x86, așa că inițial nu au câștigat prea multă popularitate pe computerele personale.

Spre deosebire de x86, dezvoltatorii au încercat inițial să obțină costuri minime de resurse; au mai puține instrucțiuni de procesor, mai puțini tranzistori, dar și, în consecință, mai puține funcții suplimentare. Dar performanța procesoarelor ARM s-a îmbunătățit în ultimii ani. Având în vedere acest lucru și consumul redus de energie, acestea au devenit foarte utilizate pe dispozitivele mobile precum tablete și smartphone-uri.

Diferențele dintre ARM și x86

Și acum că ne-am uitat la istoria dezvoltării acestor arhitecturi și la diferențele lor fundamentale, să facem o comparație detaliată a ARM și x86 pe baza diferitelor caracteristici ale acestora, pentru a determina care este mai bine și să înțelegem mai precis care sunt diferențele lor.

Productie

Producția x86 vs arm este diferită. Doar două companii produc procesoare x86: Intel și AMD. Inițial, aceasta a fost o singură companie, dar aceasta este o cu totul altă poveste. Doar aceste companii au dreptul să producă astfel de procesoare, ceea ce înseamnă că numai ele vor controla direcția dezvoltării infrastructurii.

ARM funcționează foarte diferit. Compania care dezvoltă ARM nu lansează nimic. Ei pur și simplu eliberează permisiunea de a dezvolta procesoare cu această arhitectură, iar producătorii pot face orice au nevoie, de exemplu, să producă cipuri specifice cu modulele de care au nevoie.

Numărul de instrucțiuni

Acestea sunt principalele diferențe dintre arhitectura arm și x86. Procesoarele x86 s-au dezvoltat rapid ca mai puternice și mai productive. Dezvoltatorii au adăugat un număr mare de instrucțiuni pentru procesor și nu există doar un set de bază, ci destul de multe comenzi de care ar putea fi făcute fără. Inițial, acest lucru a fost făcut pentru a reduce cantitatea de memorie ocupată de programele de pe disc. Au fost dezvoltate și multe opțiuni pentru protecție și virtualizare, optimizare și multe altele. Toate acestea necesită tranzistori și energie suplimentare.

ARM este mai simplu. Există mult mai puține instrucțiuni de procesor aici, doar cele de care sistemul de operare are nevoie și sunt efectiv folosite. Dacă comparăm x86, atunci doar 30% din toate instrucțiunile posibile sunt folosite acolo. Sunt mai ușor de învățat dacă decideți să scrieți programe manual și, de asemenea, necesită mai puțini tranzistori pentru a fi implementați.

Consumul de energie

O altă concluzie reiese din paragraful precedent. Cu cât sunt mai mulți tranzistori pe placă, cu atât suprafața și consumul de energie sunt mai mari, iar inversul este, de asemenea, adevărat.

Procesoarele x86 consumă mult mai multă energie decât ARM. Dar consumul de energie este afectat și de dimensiunea tranzistorului în sine. De exemplu, un procesor Intel i7 consumă 47 de wați, iar orice procesor pentru smartphone ARM nu consumă mai mult de 3 wați. Anterior, au fost produse plăci cu dimensiunea unui singur element de 80 nm, apoi Intel a realizat o reducere la 22 nm, iar anul acesta oamenii de știință au reușit să creeze o placă cu dimensiunea elementului de 1 nanometru. Acest lucru va reduce foarte mult consumul de energie fără a pierde performanța.

În ultimii ani, consumul de energie al procesoarelor x86 a scăzut foarte mult, de exemplu, noile procesoare Intel Haswell pot dura mai mult pe baterie. Acum, diferența dintre arm vs x86 dispare treptat.

Disiparea căldurii

Numărul de tranzistori afectează un alt parametru - generarea de căldură. Dispozitivele moderne nu pot transforma toată energia în acțiune eficientă; o parte din ea este disipată sub formă de căldură. Eficiența plăcilor este aceeași, ceea ce înseamnă că cu cât sunt mai puține tranzistoare și cu cât dimensiunea lor este mai mică, cu atât procesorul va genera mai puțină căldură. Aici nu se mai pune întrebarea dacă ARM sau x86 vor genera mai puțină căldură.

Performanța procesorului

ARM nu a fost conceput inițial pentru performanță maximă, aici excelează x86. Acest lucru se datorează parțial numărului mai mic de tranzistori. Dar recent, performanța procesoarelor ARM a crescut și pot fi deja utilizate pe deplin în laptopuri sau servere.

concluzii

În acest articol, ne-am uitat la modul în care ARM diferă de x86. Diferentele sunt destul de serioase. Dar în ultima vreme linia dintre ambele arhitecturi s-a estompat. Procesoarele ARM devin din ce în ce mai productive și mai rapide, iar procesoarele x86, datorită reducerii dimensiunii elementului structural al plăcii, încep să consume mai puțină energie și să genereze mai puțină căldură. Puteți găsi deja procesoare ARM pe servere și laptopuri și x86 pe tablete și smartphone-uri.

Ce părere aveți despre aceste x86 și ARM? Ce tehnologie este viitorul în opinia dumneavoastră? Scrieți în comentarii! Apropo, .

Pentru a încheia videoclipul despre dezvoltarea arhitecturii ARM:

În 2011, ARM Limited a anunțat o nouă familie de procesoare numită ARMv8. Și în 2013, Apple a lansat primul procesor ARMv8 - sistemul A7 cu un singur cip, care este utilizat în iPhone 5S, iPad Air și iPad mini Retina. Arhitectura ARMv8 a primit un set de instrucțiuni pe 64 de biți, dar acesta este departe de singurul său avantaj față de predecesorul său ARMv7. Citiți articolul despre cum sunt proiectate procesoarele ARMv8 pe 64 de biți și cum sunt.

Puteți citi despre istoria arhitecturii ARM, specificul activităților ARM Limited și generațiile de procesoare ARMv5, ARMv6 și ARMv7 în articol. Și despre modelele populare de cipuri ARMv7 produse de Qualcomm, NVIDIA, Samsung, Apple, MediaTek etc. sunt descrise în detaliu în articole și.

Arhitectura actualizată a familiei de procesoare ARMv8 a fost numită AArch64. A primit un set de instrucțiuni pe 64 de biți și abilitatea de a lucra cu o cantitate mare de RAM (4 GB sau mai mult). Desigur, este asigurată compatibilitatea cu aplicațiile pe 32 de biți (AArch32). Alte inovații importante ale ARMv8 au fost:

- 31 de registre de uz general, fiecare cu lungimea de 64 de biți, în timp ce SP și PC nu sunt registre de uz general. Cu cât este mai mare adâncimea de biți a registrelor, cu atât mai multe numere pot fi stocate în ele. Și cu cât numărul de registre este mai mare, cu atât mai multe date sunt plasate în ele în același timp. Ca rezultat, o cantitate mai mare de date poate fi procesată într-o singură instrucțiune și întreg algoritmul se va executa mai rapid;
— traducerea adreselor virtuale dintr-un format de 48 de biți funcționează folosind mecanisme LPAE împrumutate de la ARMv7;
— un nou set de instrucțiuni cu o lungime fixă. Instrucțiunile au dimensiunea de 32 de biți și multe sunt aceleași cu instrucțiunile AArch32, deși există mai puține instrucțiuni condiționate;
— numărul de registre de 128 de biți (compatibile cu registrele de 64 de biți) disponibile pentru coprocesoarele SIMD NEON și VFP a fost crescut de la 16 la 32 și au fost adăugate noi instrucțiuni criptografice AES și SHA. Setul de instrucțiuni SIMD NEON accelerează aplicațiile media și de procesare a semnalului. La rândul său, VFP este responsabil pentru calculele de putere redusă asupra numerelor în virgulă mobilă;
— suport pentru calcule privind numerele în virgulă mobilă cu precizie dublă și standardul IEEE 754, care este un format general acceptat pentru reprezentarea numerelor în virgulă mobilă utilizat în implementările software ale operațiilor aritmetice.

ARM Miezuri de referință limitate

Primele nuclee de procesor ARMv8 dezvoltate direct de ARM Limited au fost Cortex-A53 și A57. Nucleul A53 este o soluție mid-range cu o performanță de 2,3 DMIPS/MHz, care este aproximativ la jumătatea distanței dintre actualele Cortex-A7 (1,9 DMIPS/MHz) și A9 (2,5 DMIPS/MHz). În timp ce A57 ocupă segmentul superior, deoarece performanța sa (4,1 DMIPS/MHz) o depășește pe cea a ambelor flagship-uri pe 32 de biți: Cortex-A15 (3,5 DMIPS/MHz) și A17 (4 DMIPS/MHz).

Pe lângă licențierea nucleelor ​​de procesor de referință, ARM Limited vinde licențe extinse care permit producătorilor de cipuri să modifice arhitectura ARM la discreția lor. De exemplu, Apple, Qualcomm și NVIDIA au astfel de licențe. Prin urmare, nimic nu îi împiedică pe producătorii de procesoare să-și creeze propriile soluții bazate pe ARMv8, care sunt semnificativ diferite de referința Cortex-A53 și A57.

Apple A7

Primul și până acum singurul procesor ARM pe 64 de biți care este deja folosit în smartphone-uri și tablete este Apple A7. Este construit pe arhitectura Apple Cyclone, compatibilă cu ARMv8. Aceasta este a doua arhitectură de procesor dezvoltată intern a companiei; primul a fost Swift (cipuri A6 și A6X, familia ARMv7).

Sistemul A7 cu un singur cip are doar două nuclee de procesor (frecvență de până la 1,4 GHz), dar există un accelerator grafic PowerVR G6430 cu patru clustere de nuclee. Performanța cipului A7 în sarcinile dependente de procesor a crescut de aproximativ o dată și jumătate față de A6, în timp ce la diverse teste de grafică creșterea este de la două la trei ori.

Dar dispozitivele iOS nu au simțit încă capacitatea teoretică de a lucra cu o cantitate mare de RAM datorită arhitecturii pe 64 de biți a procesorului A7. iPhone 5s, iPad Air și iPad mini Retina au doar 1 GB RAM; și este puțin probabil ca în noua generație de dispozitive mobile Apple cantitatea de RAM să se dubleze mai mult.

Qualcomm Snapdragon 410, 610, 615, 808 și 810

După Apple, Qualcomm s-a grăbit să-și anunțe procesoarele ARM pe 64 de biți, cu cinci modele simultan. Adevărat, până acum niciunul dintre ele nu este folosit în smartphone-uri sau tablete comerciale. Cel mai probabil, epoca dispozitivelor Android pe 64 de biți va înflori la începutul lui 2015 la CES și MWC.

Sistemul Snapdragon 410 cu un singur cip (MSM8916) este cel mai tânăr din linia Qualcomm pe 64 de biți anunțată. Include patru nuclee Cortex-A53 cu o frecvență de 1,2 GHz, un accelerator grafic Adreno 306 și, cel mai interesant, un modul de navigație cu suport pentru GPS, GLONASS și chiar rețele de satelit chineze. Ei plănuiesc să folosească Snapdragon 410 în smartphone-uri ieftine bazate pe Android, Windows Phone și Firefox OS.

Aceleași patru nuclee Cortex-A53 ca și 410 conțin cipul Snapdragon 610 (MSM8936), doar că are grafică îmbunătățită Adreno 405. În timp ce Snapdragon 615 (MSM8939) este similar cu grafica 610, dar procesorul Cortex are nuclee de două ori. tot atâtea A53 – opt Cortex-A53.

Spre deosebire de modelele 410, 610, 615 realizate folosind o tehnologie de proces de 28 nm, cipurile Snapdragon 808 (MSM8992) și 810 (MSM8994) vor fi produse folosind tehnologia avansată de 20 nm. Ambele sunt construite conform schemei big.LITTLE: două (modelul 808) sau patru (810) nuclee Cortex-A57 puternice și patru Cortex-A53 eficiente din punct de vedere energetic. Grafica este furnizată de Adreno 418 și, respectiv, Adreno 430. În plus, vechiul Snapdragon 810 are un controler RAM LPDDR4 încorporat.

Dar întrebarea principală este: când exact va introduce Qualcomm propria arhitectură de procesor bazată pe ARMv8, așa cum a făcut cu Scorpion și Krait (ARMv7 modificat)?

MediaTek MT6732, MT6752, MT6795

Nici MediaTek nu a putut rămâne mult timp pe marginea cursei pe 64 de biți; în doar câțiva ani s-a transformat dintr-un mic producător de procesoare pentru clone de iPhone din China într-unul dintre cei mai mari producători de cipuri din lume, deși unul fără fabrică. Cu toate acestea, nici Apple și Qualcomm nu au propriile lor.

Sistemele MediaTek MT6732 și MT6752 cu un singur cip ar trebui să concureze cu cipurile Snapdragon 610 și 615. Au patru și opt nuclee de procesor Cortex-A53 (frecvență 1,5 și, respectiv, 2 GHz) și aceeași grafică Mali-T760 (dezvoltată de ARM Limited). Cipul MT6795 mai vechi a fost răspunsul la Snapdragon 810: arhitectură big.LITTLE, patru nuclee Cortex-A57 și A53 cu o frecvență de 2,2 GHz, precum și un accelerator grafic PowerVR G6200.

NVIDIA Tegra K1 (Proiect Denver)

NVIDIA a decis să-și convertească cipul Tegra K1 existent într-o arhitectură de procesor pe 64 de biți. Componenta sa grafică a fost deja poate cea mai bună dintre concurenții săi - GK20A cu 192 de nuclee Kepler, performanță de 365 GFLOPS și suport pentru standardele grafice pentru PC DirectX 11.2 și OpenGL 4.4 (și nu omologii lor mobile).

În loc de patru nuclee Cortex-A15 pe 32 de biți (plus un al cincilea nucleu eficient din punct de vedere energetic), sistemul actualizat Tegra K1 cu un singur cip va primi două nuclee compatibile ARMv8 ale arhitecturii proprietare NVIDIA Project Denver. Viteza procesorului va crește la 2,5 GHz, iar dimensiunea cache-ului va crește, de asemenea. Fapt distractiv: grafica Tegra K1 este de aproximativ cincizeci de ori mai puternică decât Tegra 2.

concluzii

Procesoarele cu arhitectură ARMv8 sunt capabile să proceseze mult mai multe date într-un singur ciclu de ceas. Acest lucru îmbunătățește atât performanța generală a procesorului, cât și performanța pe watt. Având în vedere limitările standardelor tehnologice (frecvența maximă admisă de ceas), trecerea la ARMv8 este singura modalitate posibilă de a crește performanța procesoarelor mobile fără a depăși limitele rezonabile de consum de energie și încălzire.

Desigur, doar acele aplicații pentru iOS și Android care sunt capabile să folosească toate resursele noilor procesoare vor beneficia de arhitectura ARMv8. Optimizarea programelor pentru o nouă arhitectură poate fi fie manuală, fie automată, la nivel de compilator.
Primul dispozitiv Android cu procesor ARM pe 64 de biți și 4 GB RAM este phableta Samsung Galaxy Note 4 (. Și al doilea, poate, va fi tableta din seria HTC.