Procesor ARM je mobilný procesor pre smartfóny a tablety.

Táto tabuľka zobrazuje všetky v súčasnosti známe procesory ARM. Tabuľka ARM procesorov sa bude dopĺňať a upgradovať, keď sa objavia nové modely. Táto tabuľka používa podmienený systém na vyhodnotenie výkonu CPU a GPU. Údaje o výkone procesora ARM boli prevzaté z rôznych zdrojov, najmä na základe výsledkov testov, ako napríklad: PassMark, Antutu, GFXBench.

Nenárokujeme si absolútnu presnosť. Úplne presne zaradiť a hodnotiť výkon procesorov ARM nemožné, a to z jednoduchého dôvodu, že každý z nich má v niečom výhody, ale v niečom zaostáva za ostatnými procesormi ARM. Tabuľka ARM procesorov umožňuje vidieť, hodnotiť a hlavne porovnať rôzne SoC (System-On-Chip) riešenia. Pomocou našej tabuľky môžete porovnať mobilné procesory a stačí presne zistiť, ako je umiestnené srdce ARM vášho budúceho (alebo súčasného) smartfónu alebo tabletu.

Tu sme porovnali procesory ARM. Pozreli sme sa a porovnali výkon CPU a GPU v rôznych SoC (System-on-Chip). Čitateľ však môže mať niekoľko otázok: Kde sa používajú procesory ARM? Čo je to procesor ARM? Ako sa architektúra ARM líši od x86 procesorov? Skúsme to všetko pochopiť bez toho, aby sme zachádzali príliš hlboko do detailov.

Najprv si definujme terminológiu. ARM je názov architektúry a zároveň názov spoločnosti, ktorá vedie jej vývoj. Skratka ARM znamená (Advanced RISC Machine alebo Acorn RISC Machine), čo sa dá preložiť ako: pokročilý RISC stroj. architektúra ARM kombinuje rodinu 32- a 64-bitových mikroprocesorových jadier vyvinutých a licencovaných spoločnosťou ARM Limited. Hneď by som rád poznamenal, že spoločnosť ARM Limited sa zaoberá výlučne vývojom jadier a nástrojov pre ne (nástroje na ladenie, kompilátory atď.), Ale nie výrobou samotných procesorov. Spoločnosť ARM Limited predáva licencie na výrobu ARM procesorov tretím stranám. Tu je čiastočný zoznam spoločností, ktoré majú dnes licenciu na výrobu procesorov ARM: AMD, Atmel, Altera, Cirrus Logic, Intel, Marvell, NXP, Samsung, LG, MediaTek, Qualcomm, Sony Ericsson, Texas Instruments, nVidia, Freescale... a mnoho ďalších.

Niektoré spoločnosti, ktoré získali licenciu na výrobu procesorov ARM, vytvárajú vlastné verzie jadier na báze architektúry ARM. Príklady zahŕňajú: 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 pracujú na procesoroch založených na ARM prakticky akákoľvek elektronika: PDA, mobilné telefóny a smartfóny, digitálne prehrávače, prenosné herné konzoly, kalkulačky, externé pevné disky a smerovače. Všetky obsahujú jadro ARM, takže to môžeme povedať ARM - mobilné procesory pre smartfóny a tablety.

procesor ARM predstavuje a SoC, alebo „systém na čipe“. Systém SoC alebo „systém na čipe“ môže v jednom čipe obsahovať okrem samotného CPU aj zvyšné časti plnohodnotného počítača. To zahŕňa radič pamäte, radič vstupno-výstupných portov, grafické jadro a systém určovania polohy (GPS). Môže obsahovať aj modul 3G, ako aj oveľa viac.

Ak vezmeme do úvahy samostatnú rodinu procesorov ARM, povedzme Cortex-A9 (alebo akúkoľvek inú), nemožno povedať, že všetky procesory rovnakej rodiny majú rovnaký výkon alebo sú všetky vybavené modulom GPS. Všetky tieto parametre silne závisia od výrobcu čipu a od toho, čo a ako sa rozhodol implementovať do svojho produktu.

Aký je rozdiel medzi procesormi ARM a X86?? Samotná architektúra RISC (Reduced Instruction Set Computer) zahŕňa redukovaný súbor inštrukcií. Čo teda vedie k veľmi nízkej spotrebe energie. Koniec koncov, vo vnútri každého čipu ARM je oveľa menej tranzistorov ako jeho náprotivok z radu x86. Nezabudnite, že v systéme SoC sú všetky periférne zariadenia umiestnené vo vnútri jedného čipu, čo umožňuje procesoru ARM byť ešte energeticky efektívnejší. Architektúra ARM bola pôvodne navrhnutá na výpočet iba celočíselných operácií, na rozdiel od x86, ktorý dokáže pracovať s výpočtami s pohyblivou rádovou čiarkou alebo FPU. Nie je možné jednoznačne porovnávať tieto dve architektúry. V niektorých ohľadoch bude mať ARM výhodu. A niekde je to naopak. Ak sa pokúsite odpovedať na otázku jednou frázou: aký je rozdiel medzi procesormi ARM a X86, odpoveď bude takáto: procesor ARM nepozná počet príkazov, ktoré pozná procesor x86. A tí, ktorí vedia, vyzerajú oveľa kratšie. To má svoje plusy aj mínusy. Nech je to akokoľvek, v poslednej dobe všetko nasvedčuje tomu, že ARM procesory začínajú pomaly, ale isto dobiehať a v niektorých smeroch dokonca prekonávajú bežné x86 procesory. Mnohí otvorene deklarujú, že procesory ARM čoskoro nahradia platformu x86 v segmente domácich PC. Ako už vieme, v roku 2013 viaceré svetoznáme spoločnosti úplne upustili od ďalšej výroby netbookov v prospech tablet PC. No, čo sa vlastne stane, ukáže čas.

Budeme sledovať procesory ARM, ktoré sú už na trhu dostupné.

Každý, kto sa zaujíma o mobilné technológie, už počul o architektúre ARM. Pre väčšinu ľudí je to však spojené s procesormi pre tablety alebo smartfóny. Iní ich opravujú a objasňujú, že nejde o samotný kameň, ale iba o jeho architektúru. Takmer nikoho z nich ale určite nezaujímalo, kde a kedy táto technológia vlastne vznikla.

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

Architektúra ARM pre figuríny

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

Ale je charakteristické, že samotná spoločnosť nevyrába mikroprocesory, ale iba vyvíja a licencuje svoju technológiu iným stranám. Architektúru mikrokontroléra ARM nakupujú najmä títo výrobcovia:

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

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

• ARM7 - hodinová frekvencia 60-72 MHz, ktorá je relevantná pre lacné mobilné telefóny.
• ARM9/ARM9E - frekvencia je už vyššia, cca 200 MHz. Takýmito mikroprocesormi sú vybavené funkčnejšie smartfóny a osobné digitálne asistenty (PDA).

Cortex a ARM11 sú modernejšie rodiny mikroprocesorov v porovnaní s predchádzajúcou architektúrou mikrokontrolérov ARM s rýchlosťou hodín až 1 GHz a pokročilými možnosťami digitálneho spracovania signálu.

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

Technológia ARM označuje 32-bitovú architektúru mikroprocesora obsahujúcu redukovanú inštrukčnú sadu, ktorá sa označuje ako RISC. Podľa výpočtov je použitie procesorov ARM 82% z celkového počtu vyrobených procesorov RISC, čo naznačuje pomerne širokú oblasť pokrytia 32-bitových systémov.

Mnoho elektronických zariadení je vybavených architektúrou procesorov ARM, a to nie sú len PDA a mobilné telefóny, ale aj vreckové herné konzoly, kalkulačky, počítačové periférie, sieťové zariadenia a mnoho ďalšieho.

Malý výlet späť v čase

Vráťme pomyselný stroj času o pár rokov späť a skúsme prísť na to, kde to všetko začalo. Dá sa povedať, že ARM je vo svojom odbore skôr monopolista. A potvrdzuje to aj fakt, že drvivá väčšina smartfónov a iných elektronických digitálnych zariadení je riadená mikroprocesormi vytvorenými pomocou tejto architektúry.

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

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

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

Od roku 1998 spoločnosť zmenila svoj názov na ARM Limited. A teraz sa špecialisti už nezapájajú do výroby a implementácie architektúry ARM. čo to dalo? To nijako neovplyvnilo vývoj spoločnosti, aj keď hlavným a jediným smerovaním spoločnosti bol vývoj technológií, ako aj predaj licencií firmám tretích strán, aby mohli využívať architektúru procesora. Niektoré spoločnosti zároveň získavajú práva na hotové jadrá, iné vybavujú procesory vlastnými jadrami na základe získanej licencie.

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

Oblasť použitia

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

Vrchol vývoja ARM nastal v roku 2007, kedy bolo obnovené jeho partnerstvo so značkou Apple. Potom bol spotrebiteľom predstavený prvý iPhone založený na procesore ARM. Odvtedy sa takáto architektúra procesora stala neoddeliteľnou súčasťou takmer každého vyrobeného smartfónu, ktorý možno nájsť iba na modernom mobilnom trhu.

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

Charakteristické črty x86 a ARM

Mnoho používateľov, ktorí veľa počuli o ARM a x86, si tieto dve architektúry navzájom mierne zamieňajú. Medzitým majú určité rozdiely. Existujú dva hlavné typy architektúr:

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

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

Spoločnosť Intel bola vždy známa výrobou procesorov s vysokým výkonom a šírkou pásma pre stolné počítače, notebooky, servery a dokonca aj superpočítače.

Tieto dve rodiny si svojím spôsobom získali srdcia používateľov. Aký je však ich rozdiel? Existuje niekoľko charakteristických čŕt alebo dokonca čŕt, pozrime sa na najdôležitejšie z nich.

Výkon spracovania

Začnime s týmto parametrom analyzovať rozdiely medzi architektúrami ARM a x86. Špecialitou profesorov RISC je používať čo najmenej výučby. Okrem toho by mali byť čo najjednoduchšie, čo im dáva výhody nielen pre inžinierov, ale aj pre vývojárov softvéru.

Filozofia je tu jednoduchá - ak sú pokyny jednoduché, potom požadovaný obvod nevyžaduje príliš veľa tranzistorov. V dôsledku toho sa uvoľní ďalší priestor pre niečo alebo sa zmenšia veľkosti čipov. Z tohto dôvodu začali mikroprocesory ARM integrovať periférne zariadenia, ako sú grafické procesory. Príkladom je počítač Raspberry Pi, ktorý má minimálny počet komponentov.

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

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

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

Ale toto je len časť charakteristických čŕt, prejdime k analýze iných čŕt.

Spotreba energie

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

Ďalším rozdielom medzi architektúrou arm a x86 je, že prvá z nich má spotrebu energie menšiu ako 5 W vrátane mnohých súvisiacich balíkov: GPU, periférie, pamäť. Tento nízky výkon je spôsobený menším počtom tranzistorov v kombinácii s relatívne nízkymi rýchlosťami (ak vezmeme paralelu s procesormi pre stolné PC). To má zároveň vplyv na produktivitu – dokončenie zložitých operácií trvá dlhšie.

Jadrá Intel majú zložitejšiu štruktúru a v dôsledku toho je ich energetická náročnosť výrazne vyššia. Napríklad vysoko výkonný procesor Intel I-7 spotrebuje asi 130 W energie, mobilné verzie - 6-30 W.

softvér

Je dosť ťažké porovnať tento parameter, pretože obe značky sú vo svojich kruhoch veľmi obľúbené. Zariadenia, ktoré sú založené na procesoroch arm-architecture, dokonale spolupracujú s mobilnými operačnými systémami (Android atď.).

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

Pri analýze rozdielov v architektúrach možno s istotou povedať jednu vec - procesory ARM riadia najmä spotrebu energie mobilných zariadení. Hlavným cieľom desktopových riešení je poskytovať vysoký výkon.

Nové úspechy

Spoločnosť ARM vďaka svojej kompetentnej politike úplne ovládla mobilný trh. V budúcnosti sa tam však nezastaví. Nie je to tak dávno, čo bol predstavený nový vývoj jadier: Cortex-A53 a Cortex-A57, ktoré dostali jednu dôležitú aktualizáciu – podporu pre 64-bitové výpočty.

Jadro A53 je priamym nástupcom ARM Cortex-A8, ktorý aj keď jeho výkon nebol príliš vysoký, mal minimálnu spotrebu. Ako poznamenávajú odborníci, spotreba energie architektúry je znížená 4-krát a z hľadiska výkonu nebude nižšia ako jadro Cortex-A9. A to aj napriek tomu, že jadrová plocha A53 je o 40 % menšia ako plocha A9.

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

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

Čo je však cennejšie je, že architektúra arm cortex a53 je komponent, ktorý vám umožní vyhnúť sa problémom spojeným s nedostatkom pamäte. Okrem toho bude zariadenie vybíjať batériu pomalšie. Vďaka novému produktu budú tieto problémy minulosťou.

Grafické riešenia

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

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

konkurencieschopnosť

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

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

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

Nakoniec spoločnosť uznala úplnú obludnosť tohto rozhodnutia a následne upustila od výroby procesorov pre mobilné zariadenia. Jediným veľkým výrobcom čipov Intel Atom je ASUS. Tieto procesory zároveň neupadli do zabudnutia, masovo sú nimi vybavené netbooky, nettopy a iné prenosné zariadenia.

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

V histórii vývoja spoločnosti ARM je jeden zaujímavý bod (na samom začiatku článku to bolo myslené). Kedysi bola ARM Limited založená na Apple a je pravdepodobné, že celá technológia ARM by patrila jej. Osud však rozhodol inak - v roku 1998 bol Apple v kríze a manažment bol nútený predať svoj podiel. V súčasnosti je na rovnakej úrovni ako ostatní výrobcovia a zostáva nakupovať technológiu od ARM Limited pre svoje zariadenia iPhone a iPad. Kto mohol vedieť, ako sa veci môžu vyvíjať?!

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

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

Ako záver

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

Konkurentom mobilnej značky bola istý čas spoločnosť MIPS s rovnomennou architektúrou. V súčasnosti je však v osobe Intel Corporation stále len jeden vážny konkurent, hoci jej vedenie neverí, že architektúra ramena môže predstavovať hrozbu pre jej podiel na trhu.

Podľa odborníkov z Intelu tiež ARM procesory nie sú schopné spúšťať desktopové verzie operačných systémov. Takéto tvrdenie však znie trochu nelogicky, pretože majitelia ultramobilných počítačov nepoužívajú „ťažký“ softvér. Vo väčšine prípadov potrebujete prístup na internet, úpravu dokumentov, počúvanie mediálnych súborov (hudba, filmy) a ďalšie jednoduché úkony. A riešenia ARM si s takýmito operáciami dobre poradia.

ARMv6 a ARMv7 sú generáciami architektúry mobilných procesorov spoločnosti ARM Limited na základe 32-bitových inštrukcií.

architektúra ARM celkom bežné na trhu, ktorý predtým patril výhradne desktopovým procesorom takých populárnych architektúr ako Intel x86/64 a AMD64. Dnes, vďaka ARMv6 alebo ARMv7, môže procesor moderných televízorov, domácich kín a ďalších známych zariadení padne do ruky.

Hlavným výklenkom pre mobilnú architektúru ARM sa stali smartfóny, tablety a iné podobné mobilné zariadenia. V súčasnosti už 95 % smartfónov používa procesory architektúry ARM, rovnako ako polovica inteligentných televízorov a 90 % pevných diskov. A vďaka svojej „možnosti prežitia“ na jedno nabitie batérie a prijateľnému výkonu nahradili zariadenia s procesormi s architektúrou ARM na palube celý rad „netbookov“ a stali sa z nich tablety s dokovacími stanicami, ktoré zariadeniu poskytli takmer celý deň práce. len pár hodín ako predtým a priniesol určitý skok vo výkone vďaka nízkej cene samotných procesorov, prítomnosti viacjadrových riešení a vysokému potenciálu pretaktovania.

Kľúčové vlastnosti týchto architektúr:

• ARMv6 oficiálne nepodporuje Flash.(V každom prípade, od polovice roku 2012 Google úplne opustil Flash na platforme Android, takže podpora tejto technológie už nie je relevantná).
• ARMv7 sa často vyskytuje vo viacjadrových mobilných procesoroch, zatiaľ čo šiesta generácia je obmedzená len na jedno fyzické a logické jadro.
• Aplikácie vytvorené pre ARMv7 majú väčšiu celkovú hmotnosť a vyžadujú viac vyhradenej pamäte RAM ako podobné programy, ktoré fungujú iba s ARMv6.
• Procesory ARMv7 sú výkonnejšie ako predchádzajúca generácia.
• Hry a programy vyvinuté pre ARMv6 sú štandardne kompatibilné s ARMv7, ale nie naopak.
• Skutočnosť, že jedna alebo druhá aplikácia podporuje ARMv6 a ARMv7 súčasne, nemusí vždy znamenať zlepšenie grafického výkonu na architektúre druhej. V tomto prípade odporúčame zamerať sa na procesory od Nvidie a Tegra. Majú samostatnú predajňu s hračkami s vyššími detailmi a ďalšími grafickými vychytávkami, ktoré nie sú dostupné na žiadnom inom zariadení, ktoré nepoužíva Tegra.
• Štandardná frekvencia ARMv7 takýchto procesorov sa udáva ako nominálna 1 GHz a vyššia, čo sa o ARMv6 povedať nedá.
• Hry pre armv7 podstatne viac ako pod armv6.
• Mnoho populárnych aplikácií na prehrávanie videa (napr mx prehrávač armv6) vyžaduje stiahnutie a inštaláciu ďalšej sady kodekov pre architektúry procesorov armv6 alebo armv7, bez ktorých hardvérovú akceleráciu nedosiahnete.

Často kladené otázky - odpovede:

Chcem si stiahnuť hru, ale popis obsahuje upozornenie, že táto hra je kompatibilná iba s ARMv7 alebo má dve verzie samostatne pre ARMv6 a ARMv7, čo si mám stiahnuť?

Zistite akýmkoľvek známym spôsobom presný názov procesora použitého vo vašom zariadení a potom ho nájdite na špeciálne určenej stránke vo Wikipédii a určte verziu použitej architektúry, jasným príkladom budú tentokrát procesory Snapdragon z známa spoločnosť Qualcomm, ktorej stránka sa nachádza na nasledujúcom odkaze:

Po nainštalovaní aplikácie pre Android zo zdrojov tretích strán sa odmietne spustiť, čo mám robiť?

Uistite sa, že verzia vášho operačného systému sa zhoduje s kompatibilnými verziami Android tejto aplikácie a tiež zistite, ktorej generácii architektúry ARM zodpovedá váš procesor, a ak je to ARMv7 a vyšší, tak na 99,9 % akýkoľvek relatívne nový program alebo hra musí aspoň Minimálne sa spustí, kým sa overí licencia, niektoré technické charakteristiky a ďalšie údaje o rozpoznávaní zariadení a v prípade potreby ďalšie údaje vyrovnávacej pamäte aplikácií Okrem toho nezaškodí predčasne uvoľniť RAM z aktívnych procesorov na pozadí, ak je voľný priestor nespĺňa minimálnu požiadavku konkrétnej hry. Odporúčame ponechať si 256 alebo ešte lepšie 512 megabajtov voľnej pamäte RAM.

Nájsť dnes telefóny armv7 oveľa jednoduchšie ako pred pár rokmi, pretože... Táto architektúra mikroprocesora už dosiahla rozpočtovú oblasť trhu mobilných smartfónov, ale pre majiteľov „starých“ môže byť tento článok skutočne užitočný.

Tu sme nezverejnili aktuálny zoznam zariadení rôznych verzií ARM, pretože tento zoznam je neustále aktualizovaný a je jednoducho nemožné ho sledovať. Odporúčame vám okamžite vyhľadať svoje zariadenie na stránkach Wikipédie venovaných jednému alebo druhému mobilnému procesoru.

V súčasnosti existujú dve najpopulárnejšie architektúry procesorov. Toto je x86, ktorý bol vyvinutý už v 80-tych rokoch a používa sa v osobných počítačoch a ARM - modernejší, vďaka čomu sú procesory menšie a ekonomickejšie. Používa sa vo väčšine mobilných zariadení alebo tabletov.

Obe architektúry majú svoje pre a proti, ako aj oblasti použitia, no nájdu sa aj spoločné črty. Mnoho odborníkov hovorí, že ARM je budúcnosť, ale stále má niektoré nevýhody, ktoré x86 nemá. V našom dnešnom článku sa pozrieme na to, ako sa architektúra ramena líši od x86. Pozrime sa na základné rozdiely medzi ARM a x86 a tiež sa pokúsme určiť, čo je lepšie.

Procesor je hlavnou súčasťou každého výpočtového zariadenia, či už ide o smartfón alebo počítač. Jeho výkon určuje, ako rýchlo bude zariadenie fungovať a ako dlho môže bežať na batériu. Zjednodušene povedané, architektúra procesora je súbor inštrukcií, ktoré možno použiť na zostavenie programov a sú implementované v hardvéri pomocou určitých kombinácií tranzistorov procesora. Umožňujú programom interagovať s hardvérom a určujú, ako sa budú dáta prenášať a čítať z pamäte.

V súčasnosti existujú dva typy architektúr: CISC (Complex Instruction Set Computing) a RISC (Reduced Instruction Set Computing). Prvý predpokladá, že procesor bude implementovať inštrukcie pre všetky príležitosti, druhý, RISC, kladie vývojárom za úlohu vytvoriť procesor so sadou minimálnych inštrukcií potrebných na prevádzku. Pokyny RISC sú menšie a jednoduchšie.

architektúra x86

Architektúra procesora x86 bola vyvinutá v roku 1978 a prvýkrát sa objavila v procesoroch Intel a je typu CISC. Jeho názov je prevzatý z modelu prvého procesora s touto architektúrou – Intel 8086. Postupom času, keď neexistovala lepšia alternatíva, začali túto architektúru podporovať aj iní výrobcovia procesorov, napríklad AMD. Teraz je štandardom pre stolné počítače, notebooky, netbooky, servery a ďalšie podobné zariadenia. Ale niekedy sa v tabletoch používajú procesory x86, to je celkom bežná prax.

Prvý procesor Intel 8086 mal 16-bitovú kapacitu, potom v roku 2000 vyšiel procesor s 32-bitovou architektúrou a ešte neskôr sa objavila 64-bitová architektúra. Podrobne sme to rozobrali v samostatnom článku. Počas tejto doby sa architektúra veľmi vyvinula, boli pridané nové sady inštrukcií a rozšírení, ktoré môžu výrazne zvýšiť výkon procesora.

x86 má niekoľko významných nevýhod. Po prvé, je to zložitosť príkazov, ich zmätok, ktorý vznikol v dôsledku dlhej histórie vývoja. Po druhé, takéto procesory z tohto dôvodu spotrebúvajú príliš veľa energie a generujú veľa tepla. Inžinieri x86 sa spočiatku vydali cestou získania maximálneho výkonu a rýchlosť si vyžaduje zdroje. Predtým, než sa pozrieme na rozdiely medzi arm x86, povedzme si niečo o architektúre ARM.

architektúra ARM

Táto architektúra bola predstavená o niečo neskôr po x86 - v roku 1985. Vyvinula ju slávna britská spoločnosť Acorn, vtedy sa táto architektúra volala Arcon Risk Machine a patrila k typu RISC, no potom bola vydaná jej vylepšená verzia Advanted RISC Machine, ktorá je dnes známa ako ARM.

Pri vývoji tejto architektúry si inžinieri dali za cieľ odstrániť všetky nedostatky x86 a vytvoriť úplne novú a najefektívnejšiu architektúru. Čipy ARM získali minimálnu spotrebu energie a nízku cenu, ale mali nízky výkon v porovnaní s x86, takže spočiatku si na osobných počítačoch nezískali veľkú popularitu.

Na rozdiel od x86 sa vývojári spočiatku snažili dosiahnuť minimálne náklady na zdroje, majú menej procesorových inštrukcií, menej tranzistorov, ale aj menej doplnkových funkcií. Ale výkon procesorov ARM sa v posledných rokoch zlepšuje. Vzhľadom na túto skutočnosť a nízku spotrebu energie sa stali veľmi rozšírenými v mobilných zariadeniach, ako sú tablety a smartfóny.

Rozdiely medzi ARM a x86

A teraz, keď sme sa pozreli na históriu vývoja týchto architektúr a ich zásadné rozdiely, urobme podrobné porovnanie ARM a x86 na základe ich rôznych charakteristík, aby sme určili, ktorá je lepšia a presnejšie pochopili, aké sú ich rozdiely.

Výroba

Produkcia x86 vs arm je odlišná. Procesory x86 vyrábajú iba dve spoločnosti: Intel a AMD. Spočiatku to bola jedna spoločnosť, ale to je úplne iný príbeh. Iba tieto spoločnosti majú právo vyrábať takéto procesory, čo znamená, že iba oni budú kontrolovať smerovanie rozvoja infraštruktúry.

ARM funguje úplne inak. Spoločnosť, ktorá vyvíja ARM, nič nevydáva. Jednoducho vydajú povolenie na vývoj procesorov tejto architektúry a výrobcovia si môžu robiť, čo potrebujú, napríklad vyrábať špecifické čipy s modulmi, ktoré potrebujú.

Počet pokynov

Toto sú hlavné rozdiely medzi architektúrou arm a x86. Procesory x86 sa rýchlo vyvíjali ako výkonnejšie a produktívnejšie. Vývojári pridali veľké množstvo inštrukcií procesora a nie je tu len základná sada, ale pomerne veľa príkazov, bez ktorých by sa dalo zaobísť. Spočiatku sa to robilo s cieľom znížiť množstvo pamäte obsadenej programami na disku. Taktiež bolo vyvinutých mnoho možností ochrany a virtualizácie, optimalizácie a mnoho ďalšieho. To všetko si vyžaduje dodatočné tranzistory a energiu.

ARM je jednoduchší. Inštrukcií procesora je tu oveľa menej, iba tých, ktoré operačný systém potrebuje a sú skutočne využívané. Ak porovnáme x86, tak tam je použitých len 30% všetkých možných inštrukcií. Učia sa ľahšie, ak sa rozhodnete písať programy ručne, a tiež vyžadujú menej tranzistorov na implementáciu.

Spotreba energie

Ďalší záver vyplýva z predchádzajúceho odseku. Čím viac tranzistorov je na doske, tým väčšia je jej plocha a spotreba energie a platí to aj naopak.

Procesory x86 spotrebujú oveľa viac energie ako ARM. Spotrebu energie ale ovplyvňuje aj veľkosť samotného tranzistora. Napríklad procesor Intel i7 spotrebuje 47 wattov a akýkoľvek procesor smartfónu ARM spotrebuje maximálne 3 watty. Predtým sa vyrábali dosky s veľkosťou jedného prvku 80 nm, potom Intel dosiahol zmenšenie na 22 nm a tento rok sa vedcom podarilo vytvoriť dosku s veľkosťou prvku 1 nanometer. To výrazne zníži spotrebu energie bez straty výkonu.

V posledných rokoch sa spotreba x86 procesorov výrazne znížila, napríklad nové procesory Intel Haswell vydržia dlhšie na batériu. Teraz sa rozdiel medzi arm vs x86 postupne stráca.

Odvod tepla

Počet tranzistorov ovplyvňuje ďalší parameter - tvorbu tepla. Moderné zariadenia nedokážu premeniť všetku energiu na účinnú činnosť; časť z nej sa rozptýli vo forme tepla. Účinnosť dosiek je rovnaká, čo znamená, že čím menej tranzistorov a čím menšia je ich veľkosť, tým menej tepla bude procesor generovať. Tu už nevyvstáva otázka, či ARM alebo x86 bude generovať menej tepla.

Výkon procesora

ARM nebol pôvodne navrhnutý pre maximálny výkon, v tomto x86 exceluje. Čiastočne je to spôsobené menším počtom tranzistorov. V poslednej dobe sa však zvyšuje výkon procesorov ARM a už sa dajú naplno využiť v notebookoch alebo serveroch.

závery

V tomto článku sme sa pozreli na to, ako sa ARM líši od x86. Rozdiely sú dosť vážne. V poslednej dobe sa však hranica medzi oboma architektúrami stiera. Procesory ARM sú čoraz produktívnejšie a rýchlejšie a procesory x86 vďaka zmenšeniu konštrukčného prvku dosky začnú spotrebovávať menej energie a generovať menej tepla. Procesory ARM už nájdete na serveroch a notebookoch a x86 na tabletoch a smartfónoch.

Čo si myslíte o týchto x86 a ARM? Aká technológia je podľa vás budúcnosť? Napíšte do komentárov! Mimochodom, .

Na záver videa o vývoji architektúry ARM:

V roku 2011 spoločnosť ARM Limited oznámila novú rodinu procesorov s názvom ARMv8. A v roku 2013 spoločnosť Apple vydala prvý procesor ARMv8 - jednočipový systém A7, ktorý sa používa v zariadeniach iPhone 5S, iPad Air a iPad mini Retina. Architektúra ARMv8 dostala 64-bitovú inštrukčnú sadu, čo však zďaleka nie je jej jediná výhoda oproti predchodcovi ARMv7. Ako sú navrhnuté 64-bitové procesory ARMv8 a aké sú, prečítajte si článok.

O histórii architektúry ARM, špecifikách činnosti ARM Limited a generáciách procesorov ARMv5, ARMv6 a ARMv7 sa dočítate v článku. A o populárnych modeloch čipov ARMv7 vyrábaných spoločnosťami Qualcomm, NVIDIA, Samsung, Apple, MediaTek atď. sú podrobne popísané v článkoch a.

Aktualizovaná architektúra rodiny procesorov ARMv8 bola nazvaná AArch64. Dostal 64-bitovú inštrukčnú sadu a schopnosť pracovať s veľkým množstvom pamäte RAM (4 GB alebo viac). Samozrejmosťou je kompatibilita s 32-bitovými aplikáciami (AArch32). Ďalšie dôležité inovácie ARMv8 boli:

- 31 všeobecných registrov, každý s dĺžkou 64 bitov, zatiaľ čo SP a PC nie sú všeobecné registre. Čím väčšia je bitová hĺbka registrov, tým viac čísel je možné do nich uložiť. A čím väčší je počet registrov, tým viac údajov je v nich umiestnených súčasne. Výsledkom je, že v jednej inštrukcii je možné spracovať väčšie množstvo údajov a celý algoritmus sa vykoná rýchlejšie;
— preklad virtuálnych adries zo 48-bitového formátu funguje pomocou mechanizmov LPAE vypožičaných z ARMv7;
— nový súbor pokynov s pevnou dĺžkou. Inštrukcie majú veľkosť 32 bitov a mnohé sú rovnaké ako inštrukcie AArch32, aj keď existuje menej podmienených inštrukcií;
— počet 128-bitových registrov (kompatibilných so 64-bitovými registrami) dostupných pre koprocesory SIMD NEON a VFP sa zvýšil zo 16 na 32 a pridali sa nové kryptografické inštrukcie AES a SHA. Inštrukčná sada SIMD NEON urýchľuje aplikácie spracovania médií a signálov. VFP je zase zodpovedný za výpočty s nízkou spotrebou energie na číslach s pohyblivou rádovou čiarkou;
— podpora výpočtov s číslami s pohyblivou rádovou čiarkou s dvojitou presnosťou a štandardom IEEE 754, čo je všeobecne akceptovaný formát na reprezentáciu čísel s pohyblivou rádovou čiarkou používaný v softvérových implementáciách aritmetických operácií.

Referenčné jadrá ARM Limited

Prvé procesorové jadrá ARMv8 vyvinuté priamo spoločnosťou ARM Limited boli Cortex-A53 a A57. Jadro A53 je riešením strednej triedy s výkonom 2,3 DMIPS/MHz, čo je približne polovica cesty medzi súčasným Cortex-A7 (1,9 DMIPS/MHz) a A9 (2,5 DMIPS/MHz). Zatiaľ čo A57 zaberá horný segment, pretože jeho výkon (4,1 DMIPS/MHz) prevyšuje výkon oboch 32-bitových vlajkových lodí: Cortex-A15 (3,5 DMIPS/MHz) a A17 (4 DMIPS/MHz).

Okrem licencovania referenčných procesorových jadier spoločnosť ARM Limited predáva rozšírené licencie, ktoré umožňujú výrobcom čipov upravovať architektúru ARM podľa vlastného uváženia. Takéto licencie majú napríklad Apple, Qualcomm a NVIDIA. Výrobcom procesorov teda nič nebráni vo vytváraní vlastných riešení založených na ARMv8, ktoré sa výrazne líšia od referenčných Cortex-A53 a A57.

Apple A7

Prvým a zatiaľ jediným 64-bitovým ARM procesorom, ktorý sa už používa v smartfónoch a tabletoch, je Apple A7. Je postavený na patentovanej architektúre Cyclone spoločnosti Apple, kompatibilnej s ARMv8. Toto je druhá interne vyvinutá architektúra procesorov spoločnosti; prvým bol Swift (čipy A6 a A6X, rodina ARMv7).

Jednočipový systém A7 má len dve jadrá procesora (frekvencia do 1,4 GHz), no nechýba grafický akcelerátor PowerVR G6430 so štyrmi klastrami jadier. Výkon čipu A7 v úlohách závislých od procesora vzrástol v porovnaní s A6 približne jedenapolkrát, pričom v rôznych grafických testoch ide o dvoj- až trojnásobný nárast.

Zariadenia so systémom iOS ale zatiaľ nepocítili teoretickú schopnosť pracovať s veľkým množstvom pamäte RAM vďaka 64-bitovej architektúre procesora A7. iPhone 5s, iPad Air a iPad mini Retina majú iba 1 GB RAM; a je nepravdepodobné, že v novej generácii mobilných zariadení Apple sa množstvo pamäte RAM viac ako zdvojnásobí.

Qualcomm Snapdragon 410, 610, 615, 808 a 810

Po Apple sa Qualcomm ponáhľal s uvedením svojich 64-bitových procesorov ARM s piatimi modelmi naraz. Pravda, zatiaľ sa ani jeden z nich nepoužíva v komerčných smartfónoch či tabletoch. Éra 64-bitových Android zariadení s najväčšou pravdepodobnosťou prekvitá začiatkom roka 2015 na CES a MWC.

Jednočipový systém Snapdragon 410 (MSM8916) je najmladší z ohláseného 64-bitového radu Qualcomm. Jeho súčasťou sú štyri jadrá Cortex-A53 s frekvenciou 1,2 GHz, grafický akcelerátor Adreno 306 a čo je najzaujímavejšie, navigačný modul s podporou GPS, GLONASS a dokonca aj čínskych satelitných sietí. Plánujú používať Snapdragon 410 v lacných smartfónoch založených na OS Android, Windows Phone a Firefox.

Rovnaké štyri jadrá Cortex-A53 ako 410 obsahujú čip Snapdragon 610 (MSM8936), len má vylepšenú grafiku Adreno 405. Snapdragon 615 (MSM8939) je síce podobný grafike 610, ale jadrá procesora Cortex sú Má dvakrát toľko A53 – osem Cortex-A53.

Na rozdiel od modelov 410, 610, 615 vyrobených 28nm procesnou technológiou budú čipy Snapdragon 808 (MSM8992) a 810 (MSM8994) vyrábané pokročilou 20nm technológiou. Obe sú postavené podľa schémy big.LITTLE: dve (model 808) alebo štyri (810) výkonné jadrá Cortex-A57 a štyri energeticky úsporné Cortex-A53. O grafiku sa stará Adreno 418, respektíve Adreno 430. Starší Snapdragon 810 má navyše zabudovaný radič RAM LPDDR4.

Hlavná otázka však znie: kedy presne Qualcomm predstaví vlastnú procesorovú architektúru založenú na ARMv8, ako to bolo v prípade Scorpion a Krait (upravený ARMv7)?

MediaTek MT6732, MT6752, MT6795

Ani MediaTek nemohol dlho zostať na okraji 64-bitovej rasy, za pár rokov sa pretransformoval z malého výrobcu procesorov pre čínske klony iPhone na jedného z najväčších svetových výrobcov čipov, aj keď bez výroby. Svoje však nemajú ani Apple a Qualcomm.

Jednočipové systémy MediaTek MT6732 a MT6752 by mali konkurovať čipom Snapdragon 610 a 615 Majú štyri a osem procesorových jadier Cortex-A53 (frekvencia 1,5, respektíve 2 GHz) a rovnakú grafiku Mali-T760 (vyvinutá spoločnosťou ARM Limited). Starší čip MT6795 bol odpoveďou na Snapdragon 810: architektúra big.LITTLE, štyri jadrá Cortex-A57 a A53 s frekvenciou 2,2 GHz, ako aj grafický akcelerátor PowerVR G6200.

NVIDIA Tegra K1 (Projekt Denver)

NVIDIA sa rozhodla previesť svoj existujúci čip Tegra K1 na 64-bitovú architektúru procesora. Jeho grafická zložka bola už azda najlepšia spomedzi svojich konkurentov – GK20A so 192 jadrami Kepler, výkonom 365 GFLOPS a podporou PC grafických štandardov DirectX 11.2 a OpenGL 4.4 (a nie ich mobilných náprotivkov).

Namiesto štyroch 32-bitových jadier Cortex-A15 (plus piate energeticky efektívne jadro) dostane aktualizovaný jednočipový systém Tegra K1 dve jadrá kompatibilné s ARMv8 proprietárnej architektúry NVIDIA Project Denver. Zvýši sa takt procesora na 2,5 GHz a zväčší sa aj veľkosť vyrovnávacej pamäte. Zábavný fakt: Grafika Tegra K1 je asi päťdesiatkrát výkonnejšia ako Tegra 2.

závery

Procesory s architektúrou ARMv8 sú schopné spracovať podstatne viac údajov v jednom hodinovom cykle. To zlepšuje celkový výkon procesora aj výkon na watt. Vzhľadom na obmedzenia technologických štandardov (maximálna povolená frekvencia hodín) je prechod na ARMv8 jediným možným spôsobom, ako zvýšiť výkon mobilných procesorov bez toho, aby ste prekročili rozumné hranice spotreby energie a zahrievania.

Prirodzene, z architektúry ARMv8 budú profitovať len tie aplikácie pre iOS a Android, ktoré dokážu využiť všetky zdroje nových procesorov. Optimalizácia programov pre novú architektúru môže byť manuálna alebo automatická, na úrovni kompilátora.
Prvým zariadením so systémom Android so 64-bitovým procesorom ARM a 4 GB RAM je phablet Samsung Galaxy Note 4 (. A druhým možno bude tabletový počítač série HTC.