Arm процессоры что это такое: В чем разница между двумя архитектурами процессоров? / Хабр

В чем разница между двумя архитектурами процессоров? / Хабр

Вы наверняка знаете, что мир процессоров разбит на два лагеря. Если вы смотрите это видео со смартфона, то для вас работает процессор на архитектуре ARM, а если с ноутбука, для вас трудится чип на архитектуре x86.

А теперь еще и Apple объявила, что переводит свои Mac на собственные процессоры Apple Silicon на архитектуре ARM. Мы уже рассказывали, почему так происходит. А сегодня давайте подробно разберемся, в чем принципиальные отличия x86 и ARM. И зачем Apple в это все вписалась?

Итак, большинство мобильных устройств, iPhone и Android’ы работают на ARM’е. Qualcomm, HUAWEI Kirin, Samsung Exynos и Apple A13/A14 Bionic — это все ARM-процессоры.

А вот на компьютере не так — там доминирует x86 под крылом Intel и AMD. Именно поэтому на телефоне мы не можем запустить Word с компьютера.

x86 — так называется по последним цифрам семейства классических процессоров Intel 70-80х годов.

Чем же они отличаются?

Есть два ключевых отличия.

Первое — это набор инструкций, то есть язык который понимает процессор

x86 процессоры используют сложный набор инструкций, который называется CISC — Complex Instruction Set Computing.

ARM процессоры наоборот используют упрощенный набор инструкций — RISC — Reduced Instruction Set Computing.

Кстати ARM расшифровывается как Продвинутые RISC машины — Advanced RISC Machines.

Наборы инструкций ещё принято назвать архитектурой или ISA — Instruction Set Architecture.

Второе отличие — это микроархитектура. Что это такое?

От того на каком языке говорят процессоры, зависит и то, как они проектируются. Потому как для выполнения каждой инструкции на процессоре нужно расположить свой логический блок. Соответственно, разные инструкции — разный дизайн процессора. А дизайн — это и есть микроархитектура.

• x86 — CISC
• ARM — RISC

Итак, запомнили. Говорим x86 — подразумеваем архитектуру CISC, ARM — это RISC.

Но как так произошло, что процессоры стали говорить на разных языках?

История CISC

Памятка программиста, 1960-е годы. Цифровой (машинный) код «Минск-22».

Всё началось в 1960-х. Поначалу программисты работали с машинным кодом, то есть реально писали нолики и единички. Это быстро всех достало и появился Assembler. Низкоуровневый язык программирования, который позволял писать простые команды типа сложить, скопировать и прочее. Но программировать на Assembler’е тоже было несладко. Потому как приходилось буквально “за ручку” поэтапно описывать процессору каждое его действие.

Поэтому, если бы вы ужинали с процессором, и попросили передать его вам соль, это выглядело бы так:

• Эй процессор, посмотри в центр стола.
• Видишь соль? Возьми её.
• Теперь посмотри на меня.
• Отдай мне соль. — Ага, спасибо!
• А теперь снова возьми у меня соль.
• Поставь её откуда взял
• Спасибо большое! Продолжай свои дела.
• Кхм… Процессор, видишь перец?
• И так далее….

В какой-то момент это всё задолбало программистов. И они решили: Хей, а почему бы нам просто не не написать инструкцию «Передай мне соль»? Так и сделали. Набор таких комплексных инструкций назвали CISC.

Этот подход стал настоящим спасением как для разработчиков, так и для бизнеса. Захотел клиент новую инструкцию — не проблема, были бы деньги — мы сделаем. А деньги у клиентов были.

Недостатки CISC

Но был ли такой подход оптимальным??? С точки зрения разработчиков — да. Но вот микроархитектура страдала.

Представьте, вы купили квартиру и теперь вам нужно обставить её мебелью. Площади мало, каждый квадратный метр на счету.  И вот представьте, если бы CISC-процессор обставил мебелью вам гостиную, он бы с одной стороны позаботился о комфорте каждого потенциального гостя и выделил бы для него своё персональное место.

С другой стороны, он бы не щадил бюджет. Диван для одного человека, пуф для другого, кушетка для третьего, трон из Игры Престолов для вашей Дейенерис. В этом случае площадь комнаты бы очень быстро закончилась. Чтобы разместить всех вам бы пришлось увеличивать бюджет и расширять зал. Это не рационально. Но самое главное, CISC-архитектура существует очень давно и те инструкции, которые были написаны в 60-х годах сейчас уже вообще не актуальны. Поэтому часть мебели, а точнее исполнительных блоков, просто не будут использоваться. Но многие из них там остаются. Поэтому появился RISC…

Преимущества RISC

С одной стороны писать на Assembler’е под RISC процессоры не очень-то удобно. Если в лоб сравнивать код, написанный под CISC и RISC процессоры, очевидно преимущество первого.

Так выглядит код одной и той же операции для x86 и ARM.

x86

• MOV AX, 15; AH = 00, AL = 0Fh
• AAA; AH = 01, AL = 05
• RET

ARM

• MOV R3, #10
• AND R2, R0, #0xF
• CMP R2, R3
• IT LT
• BLT elsebranch
• ADD R2. #6
• ADD R1. #1
• elsebranch:
• END

Но так было раньше. На ассемблере уже давно никто не пишет.  Сейчас за программистов всё это делают компиляторы, поэтому никаких сложностей с написанием кода под RISC-процессоры нет. Зато есть преимущества.

Представьте, что вы проектируете процессор. Расположение блоков на х86 выглядело бы так.

Каждый цветной квадрат — это отдельные команды. Их много и они разные. Как вы поняли, здесь мы уже говорим про микроархитектуру, которая вытекает из набора команд. А вот ARM-процессор скорее выглядит так.

Ему не нужны блоки, созданные для функций, написанных 50 лет назад.

По сути, тут блоки только для самых востребованных команд. Зато таких блоков много. А это значит, что можно одновременно выполнять больше базовых команд. А раритетные не занимают место.

Еще один бонус сокращенного набора RISC: меньше места на чипе занимает блок по декодированию команд. Да, для этого тоже нужно место. Архитектура RISC проще и удобнее, загибайте пальцы:

• проще работа с памятью,
• более богатая регистровая архитектура,
• легче делать 32/64/128 разряды,
• легче оптимизировать,
• меньше энергопотребление,
• проще масштабировать и делать отладку.

Для примера вот два процессора одного поколения. ARM1 и Intel 386. При схожей производительности ARM вдвое меньше по площади. А транзисторов на нем в 10 раз меньше: 25 тысяч против 275 тысяч. Энергопотребление тоже отличается на порядок: 0.1 Ватт против 2 Ватт у Intel. Шок.

Поэтому наши смартфоны, которые работают на ARM процессорах с архитектурой RISC, долго живут, не требуют активного охлаждения и такие быстрые.

Лицензирование

Но это все отличия технические. Есть отличия и организационные. Вы не задумывались почему для смартфонов так много производителей процессоров, а в мире ПК на x86 только AMD и Intel? Все просто — ARM это компания которая занимается лицензированием, а не производством.

Даже Apple приложила руку к развитию ARM. Вместе с Acorn Computers и VLSI Technology. Apple присоединился к альянсу из-за их грядущего устройства — Newton. Устройства, главной функцией которого было распознавание текста.

Даже вы можете начать производить свои процессоры, купив лицензию. А вот производить процессоры на x86 не может никто кроме синей и красной компании. А это значит что? Правильно, меньше конкуренции, медленнее развитие. Как же так произошло?

Ну окей. Допустим ARM прекрасно справляется со смартфонами и планшетами, но как насчет компьютеров и серверов, где вся поляна исторически поделена? И зачем Apple вообще ломанулась туда со своим Apple Silicon.

Что сейчас?

Допустим мы решили, что архитектура ARM более эффективная и универсальная. Что теперь? x86 похоронен?

На самом деле, в Intel и AMD не дураки сидят. И сейчас под капотом современные CISC-процессоры очень похожи на RISC. Постепенно разработчики CISC-процессоров все-таки пришли к этому и начали делать гибридные процессоры, но старый хвост так просто нельзя сбросить.

Но уже достаточно давно процессоры Intel и AMD разбивают входные инструкции на более мелкие микро инструкции (micro-ops), которые в дальнейшем — сейчас вы удивитесь — исполняются RISC ядром.

Да-да, ребята! Те самые 4-8 ядер в вашем ПК — это тоже RISC-ядра!

Надеюсь, тут вы окончательно запутались. Но суть в том, что разница между RISC и CISC-дизайнами уже сейчас минимальна.

А что остается важным — так это микроархитектура. То есть то, насколько эффективно все организовано на самом камне.

Ну вы уже наверное знаете, что Современные iPad практически не уступают 15-дюймовым MacBook Pro с процессорами Core i7 и Core i9.

А что с компьютерами?

Недавно компания Ampere представила свой 80-ядерный ARM процессор. По заявлению производителя в тестах процессор Ampere показывает результат на 4% лучше, чем самый быстрый процессор EPYC от AMD и потребляет на 14% меньше энергии.

Компания Ampere лезет в сегменты Cloud и Workstation, и показывает там отличные цифры. Самый быстрый суперкомпьютер в мире сегодня работает на ARM ISA. С обратной стороны, Intel пытается все таки влезть в сегмент low power и для этого выпускает новый интересный процессор на микроархитектуре lakefield.

Пока у ноутбуков и процессоров от Intel есть одно неоспоримое достоинство — (охлаждение и) единство архитектуры. Пока на рынке ARM-процессоров существуют Qualcomm, Samsung, MediaTek, в мире x86 творится монополия и разработчикам сильно легче делать софт и игры под “взрослые” процессоры.

И Apple та компания, которая способна мотивировать достаточное количество разработчиков пилить под свой ARM. Но суть этого перехода скорее не в противостоянии CISC и RISC. Поскольку оба подхода сближаются, акцент смещается на микроархитектуру, которую делает Apple для своих мобильных устройств. И судя по всему микроархитектура у них крута. И они хотели бы ее использовать в своих компьютерах.

И если бы Intel лицензировал x86 за деньги другим людям, то вероятно Apple просто адаптировали свою текущую микроархитектуру под x86. Но так как они не могут этого сделать, они решили просто перейти на ARM. Проблема для нас с микроархитектурой в том, что она коммерческая тайна. И мы про нее ничего не знаем.

Итоги

Спрос на ARM в итоге вырастет. Для индустрии это не просто важный шаг, а архиважный. Линус Торвальдс говорил, что пока рабочие станции не станут работать на ARM — на рынке серверов будут использовать x86.

И вот это случилось — в перспективе это миллионы долларов, вложенных в серверные решения. Что, конечно, хорошо и для потребителей. Нас ждет светлое будущее и Apple, действительно, совершила революцию!

Редактор материала: Антон Евстратенко. Этот материал помогли подготовить наши зрители Никита Куликов и Григорий Чирков. Спасибо ребята!

Что такое процессор ARM? Все, что Вам нужно знать

Если вы обратили какое-либо внимание на смартфоны и планшеты, вы наверняка слышали о термине «ARM», который используется для обозначения аппаратного обеспечения внутри. Он разбросан по левому и правому краю, часто в отличие от ноутбуков и настольных компьютеров, использующих Intel x86.

Но что такое ARM? Архитектура процессора? Марка оборудования? Или что-то другое? Это редко объясняется. Давайте рассмотрим путаницу и приступим к основам. Но прежде чем сделать это, вы можете освежить основы процессора

,

Ключ к ARM — RISC

ARM — это сокращение, обозначающее Advanced RISC Machine. В названии есть еще одна аббревиатура (да, вложенная аббревиатура!), Которая обозначает «Сокращение набора команд».

RISC в своей самой широкой форме — философия дизайна для процессоров. Это вытекает из убеждения, что процессор с относительно простым набором команд будет более эффективным, чем более сложный. Термин первоначально вошел в употребление еще в 1980-х годах в исследовательском проекте под названием Berkeley RISC, который исследовал возможности этого подхода к проектированию, а затем создал процессоры на его основе.

Все процессоры ARM считаются проектами RISC, но это мало что значит, поскольку сам RISC — это просто подход к проектированию, а не технологический стандарт или архитектура процессора. Тем не менее, базовое понимание RISC правильно формирует ARM.

Основы ARM

ARM называет себя архитектурой, которая может вызвать недоразумение по сравнению с Intel. Корпорация Intel придает каждому новому дизайну чипов свой уникальный код и говорит о каждом из них как о новой архитектуре — даже если часто существует много общих черт, и все они используют один и тот же набор инструкций (x86). ARM, с другой стороны, рассматривает свои проекты как непрерывную семью. Обновления все еще являются частью архитектуры ARM. Им только что дали новый номер версии.

Особенность, которая наиболее актуальна для потребителей, это не микроархитектура (физический дизайн чипа), а набор команд. Набор команд — это базовый набор возможностей и возможностей, которые процессор делает доступными для программного обеспечения. Он определяет, какую арифметику можно использовать, как следует размещать кеш и порядок, в котором должны выполняться инструкции. Программное обеспечение, разработанное для одного набора инструкций, не может использоваться в другом, если оно не пересмотрено.

Микроархитектуры и наборы команд не могут быть разделены, потому что архитектура является физическим выражением набора команд. Вот почему процессоры на базе ARM имеют тенденцию быть небольшими, эффективными и относительно медленными. Простой набор команд требует небольшой, простой конструкции с меньшим количеством транзисторов. Транзисторы потребляют энергию и увеличивают размер кристалла (что увеличивает производственные затраты), поэтому при выборе процессора для смартфона или планшета идеально подходит как можно меньше.

Бизнес ARM отличается

Говорить о процессорах ARM в целом может быть сложно, потому что их так много и производительность варьируется. Это нелогично. Как Apple может иметь процессоры ARM, которые быстрее, чем у конкурентов, если они используют ту же архитектуру?

Это происходит из-за того, что ARM Holdings, компания, которая отвечает за ARM, ведет бизнес. ARM Holdings — это только дизайнерская компания. Они управляют набором инструкций и разрабатывают новые версии базовой архитектуры, а затем лицензируют их для других компаний. Эти компании могут затем улучшить его и соединить с любым оборудованием, которое кажется подходящим.

Это помогает понять, что основная архитектура ARM

это только процессор. Он не поддерживает беспроводное соединение. Это не обрабатывает графику. Он не обрабатывает USB

или другие формы проводного подключения. Все это является обязанностью других аппаратных лицензиатов, соединяющих архитектуру.

Вот почему на рынке так много вариантов ARM и почему они работают по-разному. У Apple есть весь штат инженеров, которые работают над процессорами ARM. Другие компании, такие как Qualcomm и Texas Instruments, выступают в качестве посредников. Они берут архитектуру ARM, соединяют ее с различными аппаратными средствами, а затем перепродают ее как «систему на кристалле» для смартфонов и планшетов.

Что значит ARM для потребителей

Для потребителя ARM можно рассматривать как экосистему. Программное обеспечение, разработанное для ARM, будет работать только на ARM. Windows RT

приложения, например, не работают на ПК с Windows 8. Необходимо внести изменения в программу для перехода с ARM на x86.

Операционные системы, которые работают на одном устройстве ARM, должны работать на других. Вот почему существует так много модификаций Android и почему Android потенциально можно загрузить на планшеты от HP и BlackBerry. Однако Apple немного портит экосистему, поскольку исходный код iOS недоступен. Попытка портировать iOS на другие устройства ARM практически невозможна без него.

ARM также означает более низкое энергопотребление и более низкую производительность по сравнению с x86. Однако это не заложено в камне, потому что обе архитектуры меняются со временем. Intel усердно работает над созданием версий своих процессоров с крайне низким энергопотреблением. А ARM Holdings усердно работает над улучшением производительности своих проектов.

Будет ли ARM в вашем компьютере?

Было несколько попыток продать традиционные устройства с процессорами ARM, которые работают как традиционные ПК. Motorola продала док-клавиатуру для смартфона Atrix и рекламировала его как замену ноутбуку. ASUS продает линейку планшетов Android с клавиатурными док-станциями. И Samsung теперь продает Chromebook

который работает на ARM.

Такие попытки предвещают шторм потенциального окружения ARM, но предсказать путь и интенсивность шторма невозможно. Современные архитектуры ARM значительно отстают от производительности самых медленных процессоров Intel (не говоря уже о своей основной линейке процессоров Core). Nvidia говорит, что работает на процессоре, использующем архитектуру ARM, которая будет конкурировать с Intel, но неясно, как это достигается или когда может быть выпущен готовый продукт.

На данный момент потенциальная угроза ARM остается темным облаком на горизонте потенциального пространства ПК. Это выглядит угрожающе, но конкретная угроза еще должна проявиться. Является ли ARM грозным штормом или просто несколькими затененными облаками, которые в конечном итоге рассеются? Это еще предстоит выяснить.

Процессоры ARM: особенности архитектуры, отличия и перспективы

Первые чипы ARM появились еще три десятилетия назад благодаря стараниям британской компании Acorn Computers (ныне ARM Limited), но долгое время пребывали в тени своих более именитых собратьев – процессоров архитектуры х86. Все перевернулось с ног на голову с переходом IT-индустрии в пост-компьютерную эпоху, когда балом стали править уже не ПК, а мобильные гаджеты.

Особенности архитектуры ARM

Начать стоит, пожалуй, с того, что в процессорной архитектуре x86, которую сейчас используют компании Intel и AMD, применяется набор команд CISC (Complex Instruction Set Computer), хоть и не в чистом виде. Так, большое количество сложных по своей структуре команд, что долгое время было отличительной чертой CISC, сначала декодируются в простые, и только затем обрабатываются. Понятное дело, на всю эту цепочку действий уходит немало энергии.

Чип ARM1 – первенец компании Acorn Computers, который производился на фабриках VLSI

В качестве энергоэффективной альтернативы выступают чипы архитектуры ARM с набором команд RISC (Reduced Instruction Set Computer). Его преимущество в изначально небольшом наборе простых команд, которые обрабатываются с минимальными затратами. Как результат, сейчас на рынке потребительской электроники мирно (на самом деле, не очень мирно) уживаются две процессорные архитектуры – х86 и ARM, каждая из которых имеет свои преимущества и недостатки.

Первым в истории устройством на базе процессора архитектуры ARM был персональный компьютер BBC Micro

Архитектура х86 позиционируется как более универсальная с точки зрения посильных ей задач, включая даже столь ресурсоемкие, как редактирование фотографий, музыки и видео, а также шифрование и сжатие данных. В свою очередь архитектура ARM «выезжает» за счет крайне низкого энергопотребления и в целом-то достаточной производительности для важнейших на сегодня целей: прорисовки веб-страниц и воспроизведения медиaконтента.

Архитектурные отличия процессоров x86 (набор команд CISC) и ARM (набор команд RISC)

Бизнес-модель компании ARM Limited

Сейчас компания ARM Limited занимается лишь разработкой референсных процессорных архитектур и их лицензированием. Создание же конкретных моделей чипов и их последующее массовое производство – это уже дело лицензиатов ARM, которых насчитывается превеликое множество. Есть среди них как известные лишь в узких кругах компании вроде STMicroelectronics, HiSilicon и Atmel, так и IT-гиганты, имена которых у всех на слуху – Samsung, NVIDIA и Qualcomm. С полным списком компаний-лицензиатов можно ознакомиться на соответствующей странице официального сайта ARM Limited.

Только компаний, получивших лицензию на производство чипов семейства ARM Cortex-A, насчитается несколько десятков, а ведь в портфолио ARM Limited есть и другие разработки

Столь большое число лицензиатов вызвано в первую очередь обилием сфер применения ARM-процессоров, причем мобильные гаджеты – это лишь вершина айсберга. Недорогие и энергоэффективные чипы используется во встраиваемых системах, сетевом оборудовании и измерительных приборах. Платежные терминалы, внешние 3G-модемы и спортивные пульсометры – все эти устройства основаны на процессорной архитектуре ARM.

Российская компания «ПКК Миландр» со штаб-квартирой в Зеленограде, что интересно, тоже получила лицензию на производство чипов архитектуры ARM

По подсчетам аналитиков, сама ARM Limited зарабатывает на каждом произведенном чипе $0,067 в виде роялти. Но это сильно усредненная сумма, ведь по себестоимости новейшие многоядерные процессоры значительно превосходят одноядерные чипы устаревшей архитектуры.

Однокристальная система

С технической точки зрения называть чипы архитектуры ARM процессорами не совсем верно, ведь помимо одного или нескольких вычислительных ядер они включают целый ряд сопутствующих компонентов. Более уместными в данном случае являются термины однокристальная система и система-на-чипе (от англ. system on a chip).

Так, новейшие однокристальные системы для смартфонов и планшетных компьютеров включают контроллер оперативной памяти, графический ускоритель, видеодекодер, аудиоокодек и опционально модули беспроводной связи. Узкоспециализированные чипы могут включать дополнительные контроллеры для взаимодействия с периферийными устройствами, например датчиками.

Схема строения однокристальной системы с четырьмя ядрами ARM Cortex-A9

Отдельные компоненты однокристальной системы могут быть разработаны как непосредственно ARM Limited, так и сторонними компаниями. Ярким тому примером являются графические ускорители, разработкой которых помимо ARM Limited (графика Mali) занимаются Qualcomm (графика Adreno) и NVIDIA (графика GeForce ULP).

Не стоит забывать и про компанию Imagination Technologies, которая ничем другим, кроме проектирования графических ускорителей PowerVR, вообще не занимается. А ведь именно ей принадлежит чуть ли не половина глобального рынка мобильной графики: гаджеты Apple и Amazon, планшетники Samsung Galaxy Tab 2, а также недорогие смартфоны на базе процессоров MTK.

Устаревшие поколения чипов

Морально устаревшими, но все еще широко распространенными процессорными архитектурами являются ARM9 и ARM11, которые принадлежат к семействам ARMv5 и ARMv6 соответственно.

ARM9. Чипы ARM9 могут достигать тактовой частоты 400 МГц и, скорее всего, именно они установлены внутри вашего беспроводного маршрутизатора и старенького, но все еще надежно работающего мобильного телефона вроде Sony Ericsson K750i и Nokia 6300. Критически важным для чипов ARM9 является набор инструкций Jazelle, который позволяет комфортно работать с Java-приложениями (Opera Mini, Jimm, Foliant и др.).

ARM11. Процессоры ARM11 могут похвастаться расширенным по сравнению с ARM9 набором инструкций и куда более высокой тактовой частотой (вплоть до 1 ГГц), хотя для современных задач их мощности тоже не достаточно. Тем не менее, благодаря невысокому энергопотреблению и, что не менее важно, себестоимости, чипы ARM11 до сих пор применяются в смартфонах начального уровня: Samsung Galaxy Pocket и Nokia 500.

Чип Broadcom Thunderbird – один из немногочисленных представителей поколения ARM11, который до сих пор применяется в Android-смартфонах

Современные поколения чипов

Все более-менее новые чипы архитектуры ARM принадлежат к семейству ARMv7, флагманские представители которого уже достигли отметки в восемь ядер и тактовой частоты свыше 2 ГГц. Разработанные непосредственно ARM Limited процессорные ядра принадлежат к линейке Cortex и большинство производителей однокристальных систем используют их без существенных изменений. Лишь компании Qualcomm и Apple создали собственные модификации на основе ARMv7 – первая назвала свои творения Scorpion и Krait, а вторая – Swift.

Чип Apple A6 (ядро Swift) – первая попытка Купертино собственноручно модифицировать архитектуру ARMv7

ARM Cortex-A8. Исторически первым процессорным ядром семейства ARMv7 было Cortex-A8, которое легло в основу таких известных SoC своего времени как Apple A4 (iPhone 4 и iPad) и Samsung Hummingbird (Samsung Galaxy S и Galaxy Tab). Оно демонстрирует примерно вдвое более высокую производительность по сравнению с предшествующим ARM11. К тому же, ядро Cortex-A8 получило сопроцессор NEON для обработки видео высокого разрешения и поддержку плагина Adobe Flash.

Правда, все это негативно сказалось на энергопотреблении Cortex-A8, которое значительно выше чем у ARM11. Несмотря на то, что чипы ARM Cortex-A8 до сих пор применяются в бюджетных планшетниках (однокристальная система Allwiner Boxchip A10), их дни пребывания на рынке, по всей видимости, сочтены.

Однокристальная система TI OMAP 3 – представитель некогда популярного, но сейчас уже угасающего поколения ARM Cortex-A8

ARM Cortex-A9. Вслед за Cortex-A8 компания ARM Limited представила новое поколение чипов – Cortex-A9, которое сейчас является самым распространенным и занимает среднюю ценовую нишу. Производительность ядер Cortex-A9 выросла примерно втрое по сравнению с Cortex-A8, да еще и появилась возможность объединять их по два или даже четыре на одном чипе.

Сопроцессор NEON стал уже необязательным: компания NVIDIA в своей однокристальной системе Tegra 2 его упразднила, решив освободить побольше места для графического ускорителя. Правда, ничего хорошего из этого не вышло, ведь большинство приложений-видеопроигрывателей все равно ориентировались на проверенный временем NEON.

Почти все флагманские планшетные компьютеры образца 2011 года были построены на базе чипа NVIDIA Tegra 2

Именно во времена «царствования» Cortex-A9 появились первые реализации предложенной ARM Limited концепции big.LITTLE, согласно которой однокристальные системы должны иметь одновременно мощные и слабые, но энергоэффективные процессорные ядра. Первой реализацией концепции big.LITTLE стала система-на-чипе NVIDIA Tegra 3 с четырьмя ядрами Cortex-A9 (до 1,7 ГГц) и пятым энергоэффективным ядром-компаньоном (500 МГц) для выполнения простеньких фоновых задач.

ARM Cortex-A5 и Cortex-A7. При проектировании процессорных ядер Cortex-A5 и Cortex-A7 компания ARM Limited преследовала одно и ту же цель – добиться компромисса между минимальным энергопотреблением ARM11 и приемлемым быстродействием Cortex-A8. Не забыли и про возможность объединения ядер по два-четыре – многоядерные чипы Cortex-A5 и Cortex-A7 мало-помалу появляются в продаже (Qualcomm MSM8625 и MTK 6589).

Схема строения однокристальной системы c четырьмя ядрами ARM Cortex-A5

ARM Cortex-A15. Процессорные ядра Cortex-A15 стали логическим продолжением Cortex-A9 – как результат, чипам архитектуры ARM впервые в истории удалось примерно сравниться по быстродействию с Intel Atom, а это уже большой успех. Не зря ведь компания Canonical в системных требования к версии ОС Ubuntu Touch с полноценной многозадачностью указала двухъядерный процессор ARM Cortex-A15 или аналогичный Intel Atom.

Первой массовой однокристальной системой Cortex-A15 стала двухъядерная Exynos 5250, которая применяется в планшетнике Google Nexus 10 и лэптопе Samsung Chromebook

Очень скоро в продажу поступят многочисленные гаджеты на базе NVIDIA Tegra 4 с четырьмя ядрами ARM Cortex-A15 и пятым ядром-компаньоном Cortex-A7. Вслед за NVIDIA концепцию big.LITTLE подхватила компания Samsung: «сердцем» смартфона Galaxy S4 стал чип Exynos 5 Octa с четырьмя ядрами Cortex-A15 и таким же количеством энергоэффективных ядер Cortex-A7.

Схема однокристальной системы big.LITTLE с процессорными ядрами ARM Cortex-A15 (big) и Cortex-A7 (LITTLE)

Дальнейшие перспективы

Мобильные гаджеты на базе чипов Cortex-A15 еще толком не появились в продаже, а основные тенденции дальнейшего развития архитектуры ARM уже известны. Компания ARM Limited уже официально представила следующее семейство процессоров ARMv8, представители которого в обязательном порядке будут 64-разрядными. Открывают новую эпоху RISC-процессоров ядра Cortex-A53 и Cortex-A57: первое энергоэффективное, а второе высокопроизводительное, но оба способны работать с большими объемами оперативной памяти.

Производители потребительской электроники семейством процессоров ARMv8 пока особо-то не заинтересовались, но на горизонте вырисовались новые лицензиаты, планирующие вывести чипы ARM на серверный рынок: AMD и Calxeda. Идея новаторская, но вполне имеет право на жизнь: те же графические ускорители NVIDIA Tesla, состоящие из большого числа простых ядер, на практике доказали свою эффективность как серверных решений.

Что лучше — x86 или ARM?

25.03.2021 | VAS Experts

Две самые популярные процессорные архитектуры в мире — ARM и x86. Очевидно, что простого ответа на вопрос из заголовка нет. Но в этом тексте мы кратко перечислим плюсы и минусы обеих платформ и их перспективы на ближайшее будущее.

В чем разница

Приоритет процессоров x86 — максимальная производительность, а у ARM — высокая энергоэффективность. Совместить оба этих свойства в одном виде процессоров пока не получается. Поэтому первые чаще всего используют в настольных ПК, а вторые — в мобильных устройствах. На этот счет есть разные мнения, но в целом, эксперты сходятся во мнении, что разница в энергоэффективности все-таки есть.

Также важно помнить, что эти два типа процессоров сильно отличаются, поэтому одно и то же ПО не сможет работать с обоими одновременно. Каждая программа должна быть разработана под конкретный тип процессора. А теперь рассмотрим каждый тип подробнее.

x86

Этот тип архитектуры был создан в 1978 году и относится к разновидности CISC (Complex Instruction Set Computing). Если упрощенно, он предполагает, что в процессоре есть инструкции для большинства задач. Он применяется в настольных ПК, ноутбуках и других устройствах, которым нужна максимальная производительность без экономии на питании.

Так как история развития этих процессоров дольше, чем у ARM, они имеют больший набор команд. Это делает их очень сложными и продвинутыми, позволяющими выполнять множество сложных вычислений за короткое время. Здесь лучше виртуализация, предусмотрены разнообразные защитные методики. В случае с ARM-процессором, командный ассортимент пока более скудный, но разрыв постепенно сокращается. Причина — уменьшение техпроцесса и развитие производственных технологий.

Кроме повышенных энергопотребления и генерации тепла к минусам можно отнести сложность и запутанность команд из-за долгой истории развития.

ARM

ARM был создан в 1985 году британской компанией Acorn и принадлежит к типу RISC (Reduced Instruction Set Computing). Здесь другой подход — процессор содержит минимальное количество необходимых для работы команд. За счет этого инструкции здесь проще и меньше.

Перед разработчиками ARM стояла цель создать архитектуру, свободную от недостатков x86. Можно точно сказать, что им удалось сделать крайне эффективную и недорогую архитектуру. Популярности ARM-процессоров на рынке мобильных устройств способствовало не только это. Вот ряд дополнительных преимуществ :

• они дешевле в производстве и развертывании;
• архитектура ARM позволяет крупным поставщикам создать свои собственные решения на ARM-архитектуре для разных ниш;
• гибкие возможности настройки.

Кроме того, эффективное потребление энергии и отсутствие перегрева делают такие процессоры оптимальным выбором для серверных задач, а также для использования в маршрутизаторах и высокопроизводительных решениях хранения данных.

Если же говорить о недостатках, то они заключаются в следующем — из-за минимизации размеров и фокуса на автономности, данные обрабатываются медленнее и менее производительно, чем x86. Кроме того, если какая-то существующая часть ИТ-инфраструктуры построена на решениях от x86, следует учитывать это при выборе ARM. Одно и то же ПО на обоих решениях не запустится, для одного из них его точно придется адаптировать.

Таким образом, позволим себе сделать осторожный прогноз: похоже, все идет к победе ARM-архитектуры, но утверждать это с вероятностью в 100 % пока нельзя. В любом случае, на сегодняшний день ARM точно не выглядит универсальным решением для любых задач.

Поделиться в социальных сетях

Архитектура ARM — это… Что такое Архитектура ARM?

Архитектура ARM

(ранее Advanced RISC Machine — усовершенствованная ARM Limited. Эта архитектура широко используется в разработке встраиваемых систем. Это связанно с тем, что данные процессоры используют технологии энергосбережения. Процессоры ARM доминируют в мобильных устройствах, для которых важным качеством является их низкое энергопотребление.

На сегодняшней день семейство ARM по подсчетом достигает 75 % от всех «встроенных» 32-битных RISC процессоров, сделав тем самым его одной из самых широко распространенных 32-битных архитектур. Процессоры ARM нашли себе место во множестве электронных устройств — КПК (PDA), сотовые телефоны, медиа-плееры, карманные игровые устройства, калькуляторы, компьютерная периферия (роутеры) и т. д.

По лицензии британской корпорации микропроцессоры производят Intel (до 27 июня 2006 г. ^[1]), Marvell (en), xScale (en), NXP (en), Samsung, Sony Ericsson, Texas Instruments, nVidia.

Режимы

Процессор может находится в одном из следующих режимов выполнения операций:

• User mode — «обычный» режим выполнения программ. В этом режиме выполняется большинство программ.
• Fast Interrupt (FIQ) — режим, оптимизированный для передачи данных.
• Interrupt (IRQ) — основной режим для управления прерываниями.
• Supervisor mode — защищённый режим для использования операционной системой.
• Abort mode — режим, в который процессор переходит при возникновении ошибки доступа к памяти (доступ к данным или к инструкции на этапе prefetch конвейера).
• System mode — привилегированный пользовательский режим.
• Undefined mode — режим, в который процессор входит при попытке выполнить неизвестную ему инструкцию.

Переключение режима процессора происходит при возникновении соответствующего исключения или модификацией регистра статуса.

Регистры

ARM предоставляет 31 регистр общего назначения разрядностью 32 бит. В зависимости от режима и состояния процессора пользователь имеет доступ только к строго определенному набору регистров. В ARM state разработчику постоянно доступны 17 регистров:

• 13 регистров общего назначения (r0..r12).
• Stack Pointer (r13) — содержит указатель стека выполняемой программы.
• Link register (r14) — содержит адрес возврата в инструкциях ветвления.
• Program Counter (r15) — биты [31:1] содержат адрес выполняемой инструкции.
• Current Program Status Register (CPSR) — содержит флаги, описывающие текущее состояние процессора. Модифицируется при выполнении многих инструкций: логических, арифметических, и др.

Во всех режимах кроме User mode и System mode доступен также Saved Program Status Register (SPSR). После возникновения исключения регистр CPSR сохраняется в SPSR. Тем самым фиксируется состояние процессора (режим, состояние; флаги арифметических, логических операций, разрешения прерываний) на момент непосредственно перед прерыванием ^[2].

Источники

http://phrack.org/issues.html?issue=63&id=6#article

Wikimedia Foundation. 2010.

• Тельжанов, Канафий Темир Булатович
• Индустриальная улица (Липецк)

Полезное

Смотреть что такое «Архитектура ARM» в других словарях:

• ARM (архитектура) — Эту статью следует викифицировать. Пожалуйста, оформите её согласно правилам оформления статей. У этого термина существуют и другие значения, см. ARM …   Википедия

• ARM — ARM: ARM (архитектура) (англ. Advanced RISC Machine)  микропроцессорная архитектура с сокращённым набором команд (RISC), разрабатываемая ARM Limited. ARM (компания) (ARM Ltd.)  британская корпорация, один из крупнейших… …   Википедия

• ARM (компания) — У этого термина существуют и другие значения, см. ARM. ARM Limited …   Википедия

• MIPS (архитектура) — У этого термина существуют и другие значения, см. MIPS. MIPS (англ. Microprocessor without Interlocked Pipeline Stages)  микропроцессор, разработанный компанией MIPS Computer Systems (в настоящее время MIPS Technologies) в соответствии… …   Википедия

• Debian — …   Википедия

• POWER — (сокр. от англ. Performance Optimization With Enhanced RISC)  микропроцессорная архитектура с ограниченным набором команд (RISC), разработанная и развиваемая компанией IBM. Название позже было расшифровано как Performance Optimization… …   Википедия

• Tegra 3 — <<   Tegra 3      Центральный процессор Производство: 2011 год Производитель: NVIDIA Частота ЦП: 1.2 1.7 GHz Технология производства: 40 нм Микроархитектура: ARM Cortex A9 MPCore Число ядер: 4 NVIDIA… …   Википедия

• Free Pascal — Compiler Free Pas …   Википедия

• Разработка приложений для мобильных устройств — Разработка приложений для мобильных устройств  это процесс при котором приложения разрабатываются для небольших портативных устройств таких как КПК, смартфоны или сотовые телефоны. Эти приложения могут быть предустановлены на устройство в… …   Википедия

• Windows 8 — Windows 8 …   Википедия

Huawei представляет самый высокопроизводительный процессор на базе ARM

Huawei представляет самый высокопроизводительный процессор на базе ARM

Компания Huawei анонсировала самый высокопроизводительный в отрасли процессор на базе Advanced RISC Machine (ARM), названный Kunpeng 920. Новый процессор предназначен для ускорения развития вычислений в больших объемах данных, распределенном хранилище и в сценариях приложений на основе ARM. Huawei присоединится к игрокам отрасли, чтобы продвинуть индустрию ARM и создать открытую, совместную и беспроигрышную экосистему.

«Компания Huawei постоянно внедряет инновации в области развития вычислительной техники, чтобы создавать ценность для клиентов. Мы считаем, что с появлением интеллектуального общества, в будущем рынок вычислительной техники будет постоянно расти. Соответсвенно повышаются требования к вычислительной технике. Huawei давно сотрудничает с Intel, чтобы добиться больших высот. Вместе мы внесли свой вклад в развитие отрасли ИКТ. Huawei и Intel продолжат долгосрочное стратегическое партнерство в создании инноваций», — сказал Уильям Сю, член Совета директоров и директор по стратегическому маркетингу Huawei.

«В то же время в отрасли ARM открываются новые возможности для разработок. Процессоры Kunpeng 920 и серверы TaiShan, анонсированные Huawei, в основном используются для работы с большими данными, распределенным хранением и ARM. Мы будем работать с глобальными партнерами в духе открытости, сотрудничества и общего успеха, который будет способствовать развитию экосистемы ARM, расширению вычислительного пространства и переходу в эру диверсифицированных вычислений».

Уильям Сю, член Совета директоров и директор по стратегическому маркетингу Huawei презентует самый высокопроизводительный процессор Kunpeng 920 на базе ARM.

Самый высокопроизводительный в отрасли процессор на базе ARM

Kunpeng 920 — это самый высокопроизводительный серверный процессор на базе ARM. Используя ультрасовременный 7-нм процесс, процессор был независимо разработан Huawei на основе лицензии архитектуры ARMv8. Это значительно повышает производительность процессора за счет оптимизации алгоритмов прогнозирования ветвлений, увеличения количества OP-модулей и улучшения архитектуры подсистемы памяти. На типичной частоте процессор Kunpeng 920 набирает более 930 баллов в тесте SPECint Benchmarks, что на 25% выше отраслевого эталона. В то же время энергоэффективность на 30% выше, чем у отраслевых аналогов. Kunpeng 920 обеспечивает гораздо более высокую производительность вычислений для центров обработки данных при снижении энергопотребления.

Kunpeng 920 объединяет 64 ядра на частоте 2,6 ГГц. Этот чипсет интегрирует 8-канальный DDR4, а пропускная способность памяти превышает существующие предложения на 46%. Системная интеграция также значительно увеличена благодаря двум портам 100G RoCE. Kunpeng 920 поддерживает интерфейсы PCIe 4.0 и CCIX и обеспечивает общую пропускную способность 640 Гбит / с. Кроме того, скорость одного слота вдвое выше, чем у действующего предложения, что эффективно повышает производительность хранилища и различных ускорителей.

Huawei TaiShan, сервер на базе ARM с лучшей в отрасли производительностью

Сегодня Huawei также выпустила свои серверы серии TaiShan, работающие на Kunpeng 920, в том числе три модели: одна с акцентом на хранилище, другая с высокой плотностью и третья с балансировкой обоих требований. Серверы TaiShan созданы для сценариев больших данных, распределенного хранения и ARM-приложений. Архитектура ARM лучше всего подходит для этих сценариев с преимуществами в многоядерности и производительности на ватт.

TaiShan предоставит вычислительные платформы с высокой производительностью и низким энергопотреблением для предприятий. Например, в сценариях больших данных серверы TaiShan настроены для оптимального многоядерного высокопроизводительного параллелизма и планирования ресурсов, чтобы обеспечить повышение производительности вычислений на 20%. На основе серверов TaiShan Huawei Cloud также предоставляет услуги эластичного облака, сервисы «голого железа» и услуги облачных телефонов.

Создание открытой и совместной экосистемы ARM, основанной на общем успехе

Huawei постоянно развивает отраслевое сотрудничество в области аппаратного обеспечения, базового программного обеспечения и приложений. Huawei сотрудничает с такими отраслевыми организациями, как Green Computing Consortium (GCC), Linaro и Open Edge and HPC Initiative (OEHI), чтобы создать открытую совместную отраслевую экосистему вместе с такими партнерами, как Hortonworks, Microsoft, Oracle, SAP, SUSE, Ubuntu и China Standard Software.

Касательно аппаратного обеспечения, Huawei является основным участником Linaro. Что касается базового программного обеспечения, Huawei является платиновым членом OpenStack Foundation и одним из основателей Cloud Native Computing Foundation (CNCF), а в сфере разработок приложений, Huawei присоединился к GCC. Компания GCC выпустила Отчет о технических стандартах для серверов консорциума по «зеленым» вычислениям, а также принимает участие по созданию экологичного сообщества с открытым исходным кодом. Huawei также является членом OEHI.

Huawei считает, что интеллектуальное общество со всеми связанными, осязаемыми и интеллектуальными вещами находится в процессе развития, и эта тенденция набирает обороты. Разработка и конвергенция приложений на базе ARM на интеллектуальных терминалах ускоряется вместе с совместным использованием облачных устройств. Кроме того, новые приложения в облачных вычислениях стимулирует появление разнообразия данных. Например, приложения для больших данных, распределенное хранилище и некоторые граничные вычислительные сценарии предъявляют особые требования к энергоэффективности для многоядерных высокопроизводительных вычислений. В этом контексте системы ARM отличаются уникальными преимуществами по производительности и энергопотреблению.

Поэтому с учетом тенденций отрасли и требований к приложениям, начинается новая эра диверсифицированных вычислений. Множество типов данных и сценариев стимулируют оптимизацию вычислительной архитектуры. Объединение нескольких вычислительных архитектур для оптимальной производительности становится обязательным.

«С помощью Kirin 980 Huawei вывела смартфоны на новый уровень интеллекта. Благодаря продуктам и услугам (например, Huawei Cloud), разработанным на основе Ascend 310, Huawei позволяет использовать искусственный интеллект для отраслей», — отметил Уильям Сюй. «Сегодня, с Kunpeng 920, мы вступаем в эру диверсифицированных вычислений, включающих в себя несколько ядер и неоднородность. Huawei терпеливо и интенсивно вкладывает средства в вычислительные инновации, чтобы постоянно совершать прорывы. Мы будем работать с нашими клиентами и партнерами для создания полностью подключенного интеллектуального мира.»

Что это — ARM-архитектура?

Про ARM-архитектуру слышал каждый, кто интересуется мобильными технологиями. При этом для большинства людей это ассоциируется с процессорами планшетов или смартфонов. Другие же поправляют их, уточняя, что это не сам камень, а лишь его архитектура. Но практически никто из них уж точно не интересовался, откуда и собственно когда возникла эта технология.

А между тем данная технология широко распространена среди многочисленных современных гаджетов, которых с каждым годом становится все больше и больше. К тому же на пути развития компании, которая занялась разработкой ARM-процессоров, есть один интересный случай, о котором не грех упомянуть, возможно, для кого-то он станет уроком на будущее.

ARM-архитектура для чайников

Под аббревиатурой ARM скрывается довольно успешная британская компания ARM Limited в области IT-технологий. Расшифровывается она как Advanced RISC Machines и является одним из крупных мировых разработчиков и лицензиаров 32-разрядной архитектуры RISC-процессоров, которыми оснащается большинство портативных устройств.

Но, что характерно, сама компания не занимается производством микропроцессоров, а лишь разрабатывает и лицензирует свою технологию другим сторонам. В частности ARM-архитектура микроконтролеров закупается такими производителями:

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

Некоторые из них известны широкой аудитории потребителей цифровых гаджетов. По заверениям британской корпорации ARM, общая численность произведенных по их технологии микропроцессоров — более 2,5 миллиарда. Существует несколько серий мобильных камней:

• ARM7 – тактовая частота 60-72 МГц, что актуально для мобильных бюджетных телефонов.
• ARM9/ ARM9E – частота уже более высокая около 200 МГц. Такими микропроцессорами оснащаются более функциональные смартфоны и карманные компьютеры (КПК).

Cortex и ARM11 являются уже более современными семействами микропроцессоров в сравнении с прошлой архитектурой микроконтроллеров ARM, с тактовой частотой до 1 ГГц и расширенными возможностями обработки цифровых сигналов.

Популярные микропроцессоры xScale от компании Marvell (до середины лета 2007 года проект находился в распоряжении Intel) на самом деле представляют собой расширенный вариант архитектуры ARM9, дополненный набором инструкций Wireless MMX. Данное решение от Intel было ориентировано на поддержку мультимедийных приложений.

ARM-технология относится к 32-битной микропроцессорной архитектуре, содержащая сокращенный набор команд, что именуется как RISC. По проведенным подсчетам, применение процессоров ARM – это 82% от всего количества производимых RISC-процессоров, что говорит о довольно широкой зоне охвата 32-битных систем.

Многие электронные устройства оснащаются ARM-архитектурой процессора, и это не только PDA и сотовые телефоны, но и портативные игровые консоли, калькуляторы, компьютерная периферия, сетевое оборудование и многое другое.

Небольшое путешествие назад в прошлое

Отправимся на воображаемой машине времени на несколько лет назад и попробуем разобраться, с чего же все начиналось. Можно с уверенностью сказать, что компания ARM – это, скорее, монополист в своей области. И это подтверждается тем, что подавляющее большинство смартфонов и прочих электронных цифровых устройств работают под управлением микропроцессоров, созданных по данной архитектуре.

В 1980 году была основана компания Acorn Computers, которая начала создавать персональные компьютеры. Поэтому ранее ARM была представлена как Acorn RISC Machines.

Год спустя на суд потребителей была представлена домашняя версия ПК BBC Micro с самой первой ARM-архитектурой процессора. Это был успех, тем не менее чип не справлялся с графическими задачами, а прочие варианты в лице процессоров Motorola 68000 и National Semiconductor 32016 тоже не годились для этого.

Тогда руководство компании задумалось над созданием своего микропроцессора. Инженеров заинтересовала новая процессорная архитектура, придуманная выпускниками местного университета. В ней как раз использовался сокращенный набор команд, или RISC. И после появления первого компьютера, который управлялся процессором Acorn Risc Machine, успех пришел довольно быстро – в 1990 году между британским брендом и Apple был заключен договор. Это положило началу разработки нового чипсета, что, в свою очередь, привело к образованию целой команды разработчиков, именуемой как Advanced RISC Machines, или ARM.

Начиная с 1998 года, компания сменила название на ARM Limited. И теперь специалисты не занимаются производством и реализацией ARM-архитектуры. Что это дало? На развитии компании это никоим образом не сказалось, хоть основным и единственным направлением компании стала разработка технологий, а также продажа лицензий сторонним фирмам, чтобы те могли пользоваться процессорной архитектурой. При этом некоторые компании приобретают права на готовые ядра, другие же по приобретенной лицензии оснащают процессоры своими ядрами.

Согласно некоторым данным заработок компании на каждом подобном решении составляет 0,067 $. Но эти сведения усредненные и устаревшие. Ежегодно количество ядер в чипсетах растет, соответственно и себестоимость современных процессоров превосходит старые образцы.

Область применения

Именно развитие мобильных устройств и принесло компании ARM Limited огромную популярность. А когда производство смартфонов и прочих портативных электронных устройств приобрело массовый характер, энергоэффективным процессорам тут же нашлось применение. Вот интересно, а есть ли linux на arm-архитектуре?

Кульминационный период развития компании ARM приходится на 2007 год, когда были возобновлены партнерские отношения с брендом Apple. После этого на суд потребителей был представлен первый iPhone на базе ARM процессора. Начиная с этого времени подобная процессорная архитектура стала неизменной составляющей практически любого выпускаемого смартфона, которые только можно найти на современном мобильном рынке.

Можно сказать, что практически каждое современное электронное устройство, которое нуждается в управлении процессором, так или иначе оснащенном чипами ARM. А тот факт, что такая процессорная архитектура поддерживает многие операционные системы, будь то Linux, Android, iOS, и Windows, является неоспоримым преимуществом. Среди них числиться и Windows embedded CE 6.0 Core, архитектура arm тоже ею поддерживается. Данная платформа рассчитана на наладонные компьютеры, мобильные телефоны и встраиваемые системы.

Отличительные особенности x86 и ARM

Многие пользователи, которые наслышаны о ARM и x86, немного путают эти две архитектуры между собой. А между тем у них есть определенные различия. Существует два основных типа архитектур:

• CISC (Complex Instruction Set Computing).
• RISC (Reduced Instruction Set Computing).

К CISC относятся процессоры x86 (Intel либо AMD), к RISC, как уже можно понять, семейство ARM. У архитектуры x86, и arm есть свои почитатели. Благодаря стараниям специалистов ARM, которые делали упор на энергоэффективность и использование простого набора инструкций, процессоры сильно выиграли от этого – мобильный рынок начал стремительно развиваться, а многие смартфоны практически почти приравнялись с возможностями компьютеров.

В свою очередь Intel всегда славилась выпуском процессоров с высокой производительностью и пропускной способностью для настольных ПК, ноутбуков, серверов и даже суперкомпьютеров.

Эти два семейства по-своему завоевывали сердца пользователей. Но в чем их различие? Отличительных признаков или даже особенностей несколько, разберем наиболее важные из них.

Мощность обработки

Начнем разбор различий архитектур ARM и x86 с этого параметра. Особенность профессоров RISC заключается в использовании как можно меньшего количества инструкций. Причем они должны быть максимально простыми, что наделяет их преимуществами не только для инженеров, но и разработчиков программного обеспечения.

Философия здесь несложная – если инструкция простая, то для нужной схемы не нужно слишком большое количество транзисторов. Как результат, освобождается дополнительное пространство для чего-либо или же размеры чипов становятся меньше. По этой причине микропроцессоры ARM стали объединять в себе периферийные устройства, вроде графических процессоров. Показательный пример – компьютер Raspberry Pi, у которого минимальное количество компонентов.

Однако простота инструкций обходится дорого. Чтобы выполнять те или иные задачи необходимы дополнительные инструкции, что обычно приводит к росту потребления памяти и времени на выполнение задач.

В отличие от arm-архитектуры процесора инструкции чипов CISC, коими являются решения от Intel, могут выполнять сложные задачи с большой гибкостью. Иными словами, машины на базе RISC производят операции между регистрами, и обычно требуется, чтобы программа загружала переменные в регистр, перед выполнением операции. Процессоры CISC способны на выполнение операций несколькими способами:

• между регистрами;
• между регистром и местом памяти;
• между ячейками памяти.

Но это лишь часть отличительных особенностей, перейдем к разбору других признаков.

Потребляемая мощность

В зависимости от типа устройства потребляемая мощность может иметь разную степень значимости. Для той системы, которая подключена к постоянному источнику питания (электросеть) ограничения потребления энергии попросту нет. Однако мобильные телефоны и прочие электронные гаджеты в полной мере зависят от управления питанием.

Еще одно различие архитектуры arm и x86 в том, что у первой энергопотребление меньше чем 5 Вт, включая многие сопутствующие пакеты: графические процессоры, периферийные устройства, память. Такая малая мощность обусловлена меньшей численностью транзисторов в совокупности с относительно низкими скоростями (если провести параллель с процессорами для настольных ПК). В то же время это нашло отпечаток на производительности – для выполнения сложных операций требуется больше времени.

Ядра Intel отличаются сложность структурой и в силу этого потребление энергии у них существенно выше. К примеру, процессор Intel I-7 с высокой производительностью потребляет около 130 Вт энергии, мобильные версии – 6-30 Вт.

Программное обеспечение

Проводить сравнение по этому параметру довольно трудно, поскольку оба бренда очень популярны в своих кругах. Устройства, которые основываются на процессорах arm-архитектуры, прекрасно работают с мобильными операционными системами (Android и прочее).

Машины под управлением процессоров от Intel способны работать с платформами наподобие Windows и Linux. К тому же оба семейства микропроцессоров дружат с приложениями, написанными на языке Java.

Разбирая различия архитектур, можно однозначно сказать одно – процессоры ARM главным образом управляют энергопотреблением мобильных устройств. Задача же настольных решений большего всего заключается в обеспечении высокой производительности.

Новые достижения

Компания ARM за счет ведения грамотной политики, полностью прибрала к рукам мобильный рынок. Но в дальнейшем она не собирается останавливаться на достигнутом. Не так давно была представлена новая разработка ядер: Cortex-A53, и Cortex-A57, в которых было проведено одно важное обновление – поддержка 64-битных вычислений.

Ядро A53 является прямым последователем ARM Cortex-A8, у которого хоть и была не очень высокая производительность, но энергопотребление на минимальном уровне. Как отмечают специалисты, у архитектуры arm cortex a53 энергопотребление снижено в 4 раза, а по производительности она не будет уступать ядру Cortex-A9. И это притом, что площадь ядра A53 на 40% меньше, чем у A9.

Ядро A57 придет на замену Cortex-A9 и Cortex-A15. При этом инженеры ARM заявляют о феноменальном приросте производительности – в три раза выше, чем у ядра A15. Иными словами микропроцессор A57 будет в 6 раз быстрее Cortex-A9, а его энергоэффективность будет в 5 раз лучше, чем у A15.

Если подытожить, то серия cortex, а именно более совершенная a53, отличается от своих предшественников более высокой производительностью на фоне не менее высокой энергоэффективности. Даже процессоры Cortex-A7, которые ставятся на большинство смартфонов, не выдерживают конкуренции!

Но что более ценно это то, что архитектура arm cortex a53 – это та составляющая, которая позволит избежать проблем, связанных с нехваткой памяти. К тому же и устройство будет медленнее разряжать батарею. Благодаря новинке эти проблемы теперь останутся в далеком прошлом.

Графические решения

Помимо разработки процессоров, компания ARM трудится над воплощением графических ускорителей серии Mali. И самый первый из них – это Mali 55. Этим ускорителем оснастили телефон LG Renoir. И да, это самый обычный мобильник. Только в нем GPU отвечала не за игры, а лишь отрисовывал интерфейс, ведь если судить по современным меркам, графический процессор отличается примитивными возможностями.

Но прогресс неумолимо летит вперед и поэтому, чтобы идти в ногу со временем, у компании ARM есть и более совершенные модели, которые актуальны для смартфонов средней ценовой категории. Речь идет о распространенных GPU Mali-400 MP и Mali-450 MP. Хоть у них и небольшая производительность и ограниченный набор API, это не мешает им находить применение в современных мобильных моделях. Яркий пример – телефон Zopo ZP998, в котором восьмиядерный чип MTK6592 работает в паре с графическим ускорителем Mali-450 MP4.

Конкурентоспособность

В настоящее время компании ARM пока еще никто не противостоит и главным образом это обусловлено тем, что в свое время было принято верное решение. Но когда-то давно еще в начале своего пути команда разработчиков трудилась над созданием процессоров для ПК и даже предприняла попытку конкурировать с таким гигантом как Intel. Но даже после того, как направление деятельности было сменено, компании приходилось тяжело.

А когда всемирно известный компьютерный бренд Microsoft заключил договор с Intel, у остальных производителей просто не было шансов – операционная система Windows отказывалась работать с процессорами ARM. Как тут не удержаться от использования эмуляторов gcam на архитектуру arm?! Что касательно компании Intel, то наблюдая волну успеха ARM Limited, тоже попыталась создать процессор, который бы составил достойную конкуренцию. Для этого широкой публике был предоставлен чип Intel Atom. Но заняло это намного больший промежуток времени, чем у ARM Limited. И в производство чип ушел лишь в 2011 году, но драгоценное время было уже потеряно.

По сути, Intel Atom – это CISC-процессор с архитектурой x86. Специалистам удалось добиться более низкого энергопотребления, чем в ARM решениях. Тем не менее весь тот софт, который выходит под мобильные платформы, плохо адаптирован к архитектуре x86.

В конечном итоге компания признала полную повальность принятого решения и в дальнейшем отказалась от производства процессоров под мобильные устройства. Единственный крупный производитель чипов Intel Atom – это компания ASUS. В то же время эти процессоры не канули в лету, ими в массовом порядке оснащали нетбуки, неттопы и прочие портативные устройства.

Однако существует вероятность, что ситуация изменится и любимая всеми операционная система Windows станет поддерживать микропроцессоры ARM. К тому же шаги в этом направлении делаются, может и правда появятся что-то наподобие эмуляторов gcam на ARM-архитектуру для мобильных решений?! Кто знает, время покажет и все расставит по местам.

Перспективы на будущее

В истории развития компании ARM есть один интересный момент (в самом начале статьи именно он имелся ввиду). Когда-то в основе ARM Limited находилась компания Apple и вероятно, что вся технология ARM принадлежала бы именно ей. Однако судьба распорядилась иначе – в 1998 году Apple находилась в кризисном положении, и руководство было вынуждено продать свою долю. В настоящее время она находится наравне с прочими производителями и остается для своих устройств iPhone и iPad закупать технологии у ARM Limited. Кто же мог знать, как все может обернуться?!

Современные процессоры ARM способны выполнять боле сложные операции. А в ближайшем будущем руководство компании нацелилось выйти на серверный рынок, в чем она, несомненно, заинтересована. К тому же в наше современное время, когда близится эпоха развития интернет вещей (IoT), в числе которых и «умные» бытовые приборы, можно прогнозировать еще большую востребованность чипов с ARM-архитектурой.

Так что у компании ARM Limited впереди далеко не беспросветное будущее! И вряд ли в ближайшее время найдется кто-нибудь, кто может потеснить такого, вне всякого сомнения, мобильного гиганта по разработке процессоров для смартфонов и прочих подобных электронных устройств.

В качестве заключения

Процессоры ARM довольно быстро захватили рынок мобильных устройств и все благодаря низкому энергопотреблению и пусть не очень высокой, но все же, хорошей производительности. В настоящее время положению дел у компании ARM можно только позавидовать. Многие производители пользуются ее технологиями, что ставит Advanced RISC Machines наравне с такими гигантами в области разработок процессоров как Intel и AMD. И это притом, что компания не имеет собственного производства.

Какое-то время конкурентом мобильного бренда была компания MIPS с одноименной архитектурой. Но в настоящее время есть пока единственный серьезный конкурент в лице корпорации Intel, правда ее руководство не считает, что arm-архитектура может представлять угрозу для ее рыночной доли.

Также, по мнению специалистов из Intel, процессоры ARM не способны обеспечить запуск настольных версий операционных систем. Однако такое заявление звучит немного нелогично, ведь владельцы ультрамобильных ПК не пользуются «тяжеловесным» программным обеспечением. В большинстве случаев нужен выход в сеть интернет, редактирование документов, прослушивание медиафайлов (музыка, кино) и прочие несложные задачи. А ARM решения прекрасно справляются с такими операциями.

ARM против процессоров Intel: в чем разница?

Выбирая смартфон или планшет, можно заметить, что в некоторых моделях используются процессоры Intel, а в других — конкурирующая архитектура ARM. В этот последний лагерь входят платформы Samsung Exynos, Qualcomm Snapdragon, Nvidia Tegra и Apple A7.

Оба семейства микросхем предназначены для работы с низким энергопотреблением, чтобы обеспечить мобильным устройствам необходимое время автономной работы. Однако технически они представляют разные философии: архитектура ARM спроектирована так, чтобы быть максимально простой, чтобы свести к минимуму потери энергии, тогда как в линейке Intel используется более сложная конструкция, которая выигрывает от совместимости с компанией (гораздо более энергоемкой ) процессоры для настольных ПК и ноутбуков.

Также стоит отметить, что ARM уже несколько десятилетий поддерживает портативные устройства, в то время как Intel является относительным новичком в этой области. На данный момент ARM является в значительной степени доминирующей архитектурой: iPad и iPhone используют исключительно ARM, как и устройства Windows Phone, поэтому, если вас интересуют эти платформы, различие между ARM и Intel в настоящее время не является тем, о чем вам нужно беспокоиться. .

Что такое процессоры ARM и Intel?

Процессоры — это небольшая микросхема, которая обеспечивает, так сказать, входную и выходную связь компьютера.Процессоры ARM — это разновидность архитектуры, и поэтому у них нет только одного производителя. Производители Apple и Android используют эту технологию в своих мобильных устройствах, тогда как Intel обычно используется в компьютерах.

В этой статье мы рассмотрим различные различия и приложения каждого типа.

CISC против RISC

Процессоры Intel (обычно называемые X86 в связи с 32-разрядными программами Windows) используют вычисления со сложным набором инструкций, в то время как ARM использует вычисление с сокращенным набором инструкций.В то время как оба выполняют команды довольно быстро в 2020 году, первый использует немного более сложную инструкцию с несколькими циклами.

Процессоры ARM используют только один цикл для выполнения команды, следовательно, это сокращает количество функций. Хотя процессоры Intel используют более простой командный код, он должен пройти несколько циклов, прежде чем действие будет завершено.

Мобильные устройства и настольные компьютеры

Процессоры Intel обычно используются в более крупных технологиях, таких как настольные компьютеры, в то время как ARM часто используется в мобильных устройствах.Одним из факторов, способствующих этому, является то, что процессоры ARM в значительной степени полагаются на программное обеспечение для обеспечения производительности, в то время как Intel полагается на оборудование.

ARM (как правило) лучше работает в небольших технологиях, которые не имеют постоянного доступа к источнику питания, и Intel уделяет больше внимания производительности, делая его лучшим процессором для более крупных технологий. Но ARM также делает большие успехи в технологической индустрии, и, как ожидается, в ближайшем будущем некоторые эксперты значительно превзойдут Intel по производительности.

Энергопотребление

Процессоры ARM не только потребляют меньшее время автономной работы благодаря одноцикловой вычислительной системе, но и имеют более низкую рабочую температуру, чем процессоры Intel.Процессоры Intel ориентированы на производительность, и для большинства пользователей ПК или ноутбуков это совсем не проблема, потому что компьютер постоянно подключен к источнику питания. С другой стороны, процессоры

ARM идеально подходят для мобильных устройств, поскольку они снижают количество энергии, необходимое для поддержания работоспособности системы и выполнения задач, запрошенных пользователем.

Скорость

Чипы ARM обычно медленнее своих аналогов Intel. Во многом это связано с тем, что они предназначены для вычислений с низким энергопотреблением.Хотя большинство пользователей не заметят разницы в своих устройствах, процессоры Intel созданы для более быстрых вычислений.

Процессоры Android

Когда-то Intel входила в состав нескольких мобильных устройств Android, но процессоры ARM по-прежнему доминируют на этом рынке.

Устройства на базе Intel могут запускать весь спектр приложений Android, даже те, которые изначально были написаны для архитектуры ARM. Однако, если приложение содержит код, специфичный для ARM, он должен быть переведен, прежде чем его можно будет выполнить.

Это требует времени и энергии, поэтому срок службы батареи и общая производительность могут пострадать. Вопрос о том, является ли это серьезной проблемой, остается предметом споров: наши обзоры показывают, что Intel, как правило, отстает от ARM по времени автономной работы, но разрыв невелик, а общая производительность в целом очень хорошая.

Как бы то ни было, Intel прилагает все усилия, чтобы побудить разработчиков выпускать собственные версии своих приложений для Intel, поэтому, надеюсь, перевод станет все меньше проблем.

Лучший процессор для Windows

На разницу между ARM и Intel также стоит обратить внимание, если вы собираетесь купить планшет Windows.Здесь доминирующей архитектурой является Intel — в прошлом, если вы выбирали планшет на базе ARM, вы получали урезанный вариант Windows под названием Windows RT, который может запускать полноэкранные приложения из Windows Store, но не обычные. настольное программное обеспечение.

В 2019 году все изменилось с выпуском Surface Pro X. Хотя корпус планшета не сильно изменился по сравнению с предыдущими версиями, Microsoft не отказалась от процессора ARM. Surface Pro X — это планшет с процессором ARM, работающий под управлением полной Windows, а не упрощенной версии.

Приложение освобождает пользователей из одного выбора приложений в Microsoft Store к большему количеству приложений с одним ограничением. Чтобы запускать приложения на Surface Pro X, пользователям необходимо найти 32-разрядное совместимое приложение, поскольку 64-разрядные версии пока несовместимы. Мы рады видеть, что Microsoft не отказывается от процессоров ARM как части своей линейки мобильных продуктов, но есть еще несколько вещей, которые могут помешать вам использовать их.

В зависимости от того, для чего вам нужен планшет на базе Windows, процессор ARM может работать нормально.Но если вы геймер или хотите большего от своего планшета, вероятно, лучше остаться с Intel.

Какой процессор лучше?

На данный момент процессоры ARM и Intel имеют свои преимущества и недостатки. Выбор того, что лучше для вас, во многом зависит от того, что вы хотите делать со своими техническими устройствами и совместимы ли они с другим оборудованием и программным обеспечением.

Intel быстрее и мощнее процессоров ARM. Но процессоры ARM более удобны для мобильных устройств, чем процессоры Intel (в большинстве случаев).

Последние два года вызвали разочарование у людей, которые в том или ином виде были несгибаемыми. Вскоре будут выпущены компьютеры Mac на базе Intel с собственными процессорами ARM от Apple, хотя мы уже видели некоторые замечательные вещи, исходящие от Microsoft. Только время покажет, но оба процессора постоянно совершенствуются, а это означает, что то, что хорошо сейчас, может стать не таким хорошим через год. Компания утверждает, что с появлением на рынке чипа M1 от Apple в 2021 году этот чип ARM будет производить вдвое большую мощность при потреблении одной трети заряда батареи.

Что такое чип ARM и почему для компьютеров Mac так важно их получить?

Вы, вероятно, в последнее время много видели о возможном выпуске компьютеров Mac с процессорами ARM где-то в 2021 году. Многие из нас ожидают, что Apple перейдет на собственные процессоры, по крайней мере, для части своей линейки Mac, но до недавнего времени подробности были Свет на то, как может выглядеть это движение.

Даже сейчас, когда начинает вырисовываться более ясная картина перехода к ARM, люди могут задаваться вопросом, что все это означает.Что означает для Apple переход от Intel к ARM? Что особенно важно, что делает этот переход таким важным для будущего Mac?

Что ж, я думаю, вы обнаружите, что в целом это меньше связано с ARM, а больше связано с усилением контроля Apple над своей вычислительной судьбой, но я забегаю вперед.

VPN-предложения: пожизненная лицензия за 16 долларов, ежемесячные планы за 1 доллар и более

Так что же такое ARM и какое отношение оно имеет к Apple?

ARM Holdings — британская компания, которая разрабатывает и создает собственные наборы процессоров и других микросхем.Хотя чипы ARM уже давно используются в различных устройствах (таких как Acorn Archimedes), сегодня чипы, разработанные компанией и большинством ее лицензиатов, используются во встроенных системах по всему миру.

Но помимо создания собственных микросхем, ARM также лицензирует свои архитектуры набора команд (архитектура набора команд, по сути, сообщает микросхеме, как выполнять код на конкретном процессоре или типе процессора). Это означает, что компании покупают лицензию, которая позволяет им создавать собственные процессорные ядра, реализующие набор инструкций ARM, вместо того, чтобы покупать или изменять сами процессоры ARM.

Микросхемы

Apple, хотя и используют набор инструкций ARM, полностью настраиваются.

Вот как Apple делает то, что она делает со своими системами на кристалле серии A, и различие здесь имеет решающее значение. Apple разрабатывает собственные процессоры и ядра процессоров, которые реализуют наборы инструкций ARM. Работа компании полностью кастомная, а не перепаковка процессоров ARM. Теоретически Apple могла бы лицензировать x86, архитектуру набора инструкций, используемую в процессорах Intel и AMD, и таким образом создавать собственные чипы для настольных ПК и ноутбуков, но команда к настоящему времени разбирается в ARM, а чипы, созданные с помощью набора инструкций ARM, известны тем, что их меньшее энергопотребление по сравнению с x86.

Это все означает, что «переход на ARM», хотя и является удобным сокращением, не полностью описывает то, что мы ожидаем от будущих компьютеров Mac. Мы ожидаем, что, как и чипы A-серии в iPhone, iPad и Apple TV, процессоры Apple Mac будут полностью кастомными.

ЦП

и система на кристалле

Когда мы говорим о микросхеме, разработанной Apple по индивидуальному заказу, мы обычно используем такие фразы, как «процессор A13» или «процессор A13», но эта терминология неточна. В нестандартных микросхемах Apple, хотя, безусловно, преобладает центральный процессор, они представляют собой нечто большее, чем просто отдельные процессоры.Они представляют собой набор основных компонентов, необходимых для работы большинства компьютеров, включая iPhone и iPad от Apple.

Система на кристалле серии A состоит из процессора, памяти (RAM, а не хранилища) и графического процессора (GPU) на одном кристалле. Такие компоненты, как накопитель, аккумулятор, радиомодули для Bluetooth и Wi-Fi и многое другое, расположены за пределами системы на кристалле.

Система на кристалле отлично подходит для мобильных устройств из-за своей компактности. Кроме того, он потребляет меньше энергии, чем более отдельные системы.Однако в таких системах, как ноутбуки, принцип «система на кристалле» не является распространенным способом работы. Вместо этого процессор, память и графический процессор обычно имеют свои отдельные места на материнской плате.

Поскольку команда разработчиков микросхем в Apple осталась безупречной, создавая небольшие автономные системы, такие как серии A и S, мы должны задаться вопросом, перенесется ли это на Mac. Вряд ли. В конце концов, оперативная память на ноутбуках и настольных компьютерах имеет доступ к большему количеству доступной мощности, чем память на смартфоне, поэтому вполне вероятно, что Apple захочет воспользоваться этим в своих чипах Mac.

Кроме того, в недавнем отчете указывается, что Apple в настоящее время работает над чипом на базе еще не анонсированного чипа A14, который, как ожидается, появится в новой линейке iPhone, которая будет запущена позже в 2020 году. -производительные ядра и четыре высокоэффективных ядра, всего 12 ядер. Напротив, Apple A12X и A12Z имеют самое большое количество ядер среди систем Apple на кристалле — восемь, с четырьмя высокопроизводительными ядрами и четырьмя высокоэффективными ядрами.

Учитывая, что A13, входящий в линейку iPhone 11, имеет шесть ядер (два высокопроизводительных, четыре высокоэффективных), вполне вероятно, что фраза «на основе» очень важна в отчете Bloomberg. A14, который мы увидим осенью, скорее всего, является более низким по сравнению с 12-ядерной версией, которая, как сообщается, тестируется для Mac. Рискну предположить, что чип Mac является более мощным вариантом A14, во многом похожим на X-варианты, найденные в линейке iPad Pro (A12 был шестиядерным чипом, A12X и A12Z — восьмиъядерным. ).Но все они, вероятно, основаны на одном и том же наборе инструкций ARM.

Сохранение энергии

Одной из главных причин, по которой Apple перешла на собственные процессоры на базе ARM, является энергопотребление. Чипы Apple обычно считаются более энергоэффективными, чем чипы Intel, и эти результаты подтверждаются. В то время как Apple заявляет от 11 до 12 часов автономной работы своих последних MacBook Air и MacBook Pro, в реальных условиях срок службы обычно значительно меньше (обычно от шести до восьми часов, по данным ряда сторонних торговых точек). .

Между тем, с iPad Pro я в целом примерно соответствую заявленным Apple 10 часам автономной работы в день обычного использования. Это может измениться, если я играю в ресурсоемкую игру, но максимальная разница, которую я вижу, обычно примерно на час меньше, чем ожидалось, и это в дни интенсивного использования. Этого более чем достаточно, чтобы прожить полный рабочий день.

Дело не в мощности, дело в мощности

Так почему же чипы Apple, кажется, более стабильны в потреблении энергии, чем Intel? Что ж, это объясняет причину, по которой Apple вообще осуществила этот переход: у Apple есть лучшее представление о том, как будет работать ее собственный чип.Когда Apple владеет всем стеком, как аппаратным, так и программным, она может оптимизировать все с максимальной точностью.

Потому что это действительно то, о чем идет речь. Неважно, что iPad Pro 2018 и 2020 года соответствует MacBook Air 2020 года в одноядерных тестах производительности (и абсолютно побеждает в многоядерных) или что он приближается к Intel Core i9 в 16 -дюймовый MacBook Pro и с одноядерным процессором. Я имею в виду, что эти вещи имеют значение для , но они вторичны по отношению к большей причине, по которой Apple перешла от Intel к своим собственным процессорам.

Речь идет о контроле.

Вся цель Apple в этом переходе — получить больший контроль над тем, как производятся ее продукты.

Apple — компания, которая жаждет контроля. Не так, как раньше, и он, безусловно, более гибкий с точки зрения того, как клиенты могут использовать свои устройства, чем это было за многие годы. Но когда дело доходит до создания этих устройств, Apple хочет владеть как можно большей частью производственного стека, от оборудования до программного обеспечения. Поскольку процессоры являются важным компонентом всего оборудования, производимого Apple, идея о том, что Apple должна производить чипы, которые работают на Mac, вместо того, чтобы продолжать разработку Intel или переходить на AMD, имеет гораздо больший смысл.

Если вы посмотрите на это через призму того, что Apple хочет контроля, то картина действительно начинает появляться. Потому что Intel уже много лет подводит Apple (и ее клиентов). Она постоянно опаздывает с новыми процессами, усадками кристаллов (что означает, что уже поздно и с улучшением энергоэффективности), и она отстает от AMD на многие годы. Это более удобные для мобильных устройств процессоры, которые постоянно соответствуют или превосходят Apple, и становится все более очевидным, что партнерство Apple с Intel, которое было большим благом для обеих компаний, когда оно началось 15 (хм, вау! ) лет назад, почти исчерпало себя. курс.

И хотя AMD показывала очень впечатляющие результаты в своих настольных ПК и, гораздо позже, в чипах для ноутбуков, маловероятно, что Apple перешла бы на них вместо того, чтобы идти своим путем. Зачем Apple заключать соглашение с другим сторонним производителем микросхем, который, я уверен, с точки зрения Apple, неизбежно подведет их? Хорошие времена не могут длиться вечно, как доказало партнерство Intel, и AMD вряд ли будет застрахована от проблем, которые преследуют Intel.

Использование собственных процессоров в Mac дает Apple то же самое, что и в iPhone, iPad и Apple Watch: полный контроль над аппаратным и программным обеспечением. Команда разработчиков микросхем Apple уже много лет выпускает хит за хитом, но даже они в конечном итоге замедлятся, выпуская постепенное улучшение после постепенных улучшений (они уже это делают — привет A12Z). Но даже когда они это сделают, Apple будет точно знать, когда появятся новые чипы, и будет планировать выпуск продуктов на их основе.Он также сможет более последовательно выпускать обновления для Mac.

Таким образом, все, что Apple узнала о создании микросхем, все, что она узнала о производительности, управлении питанием, создании новых процессов и всем остальном, наконец, принесет пользу линейке Mac. И, надеюсь, Apple возьмет все, чему научится при создании чипов для Mac, и вернет это на свои мобильные устройства.

Итак, для Apple дело не в ARM как таковом. Это может быть технология, в которой команда разработчиков чипов преуспевает, но это не главный фактор, побуждающий к переходу.Дело в том, что это будут сквозные процессоры Apple. Apple наконец-то смогла придерживаться собственного графика для всех своих продуктов.

Собираем все вместе

Переход Apple на специализированные процессоры для Mac — это все, что нужно для контроля. Мы надеемся, что это такой контроль, который принесет пользу клиентам, а также Apple. Я, например, очень рад увидеть, где компания может разместить свои компьютеры Mac на базе ARM. Когда мы получим такое управление питанием, которым мобильные процессоры Apple известны на Mac, сможем ли мы увидеть, как Apple наконец-то создаст MacBook с сотовой связью?

Мне также интересно увидеть, как эти процессоры работают на настольных компьютерах, таких как iMac или Mac mini? Чипы Apple уже сильны в мобильной сфере, особенно системы на чипах серии AX из линейки iPad Pro.Что они могут сделать, если вы можете рассчитывать на то, что ваш компьютер всегда будет получать питание от розетки?

Какими бы интригующими ни были все эти предположения, Apple еще ничего не объявила. У нас, вероятно, еще есть немного времени, чтобы подождать, прежде чем мы получим официальное подтверждение чего-либо из этого. Лично я думаю, что если это произойдет в следующем году, Apple могла бы сообщить разработчикам во время полностью виртуальной конференции WWDC 2020. И даже после ее анонса не удивляйтесь, если между объявлением и фактическим запуском продукта будет некоторое время.

Но я очень рад видеть, что Apple готовит для следующей эры Mac. Я думаю, что нас действительно ждет очень интересное время.

Arm Processing Solutions

Сегодняшние защищенные встроенные приложения предъявляют невероятно высокие требования к компонентам, которые ими управляют. Инновационная архитектура Arm позволяет процессорам соответствовать этому сложному набору требований к производительности, размеру, весу и мощности (SWaP). Технология Arm основана на вычислениях с сокращенным набором инструкций (RISC), упрощенной архитектуре набора инструкций, которая требует меньшего количества циклов микропроцессора на инструкцию и меньшего количества транзисторов, чем процессоры, основанные на вычислениях со сложным набором инструкций (CISC).Благодаря тому, как Arm реализует набор инструкций, процессоры на базе Arm могут предоставлять комбинацию возможностей, с которой процессоры на основе CISC и даже другие процессоры на основе RISC не могут сравниться.

Сравнение производительности процессора и энергопотребления

Процессоры

Arm доступны от нескольких производителей, включая NXP, NVIDIA, Xilinx и Texas Instruments. Curtiss-Wright тесно сотрудничает с технологическими партнерами, чтобы выбрать конкретные продукты, использующие ядра Arm и обеспечивающие долгий срок службы, например процессоры серии Layerscape от NXP, жизненный цикл которых обычно составляет более 15 лет с момента запуска продукта.Каждый процессор Arm тщательно выбирается для удовлетворения высоких требований к надежности, которые предъявляются к продукции Curtiss-Wright для долгосрочного успеха ваших программ.

Загрузите нашу техническую документацию , чтобы узнать больше о процессорах Arm

Arm Solutions от Curtiss-Wright

Как лидер отрасли в области защищенных встраиваемых, оборонных и аэрокосмических вычислений, компания Curtiss-Wright воплотила в жизнь преимущества технологии Arm, используя эту высокопроизводительную архитектуру процессора, ставшую рядом первых в отрасли.

Curtiss-Wright VPX3-1707 обеспечивает максимальную производительность в средах с ограниченным SWaP, обеспечивая беспрецедентную производительность Arm на ватт для надежных встроенных систем 3U.

VPX3-1703 от Curtiss-Wright — это первый одноплатный компьютер (SBC), сертифицированный по стандарту безопасности DO-254, в котором используется процессор Arm, обеспечивающий непревзойденную производительность для встроенных приложений.

Сверхкомпактный и прочный компьютер DuraCOR 312 компании Curtiss-Wright представляет новый уровень высокой производительности мощного и компактного командного компьютера COTS.

Одноплатные компьютеры

3U VPX

• VPX3-1707 Одноплатный компьютер с NXP Arm LX2160
• ВПС3-1703 СБК
процессора руки ЛС1043А Аттестованное безопасностью
• VPX3-673 LS1043A Процессор Arm SBC для гарантированного положения, навигации и синхронизации (A-PNT)

Защищенные системы

• DuraCOR 312 Прочный миниатюрный модульный компьютер для миссий с NVIDIA Jetson Tegra X2i
• DuraCOR 310 Миниатюрный защищенный компьютер для миссий с четырехъядерным процессором NXP i.XM6
• DBH-672 Защищенный 16-портовый коммутатор GbE с цифровым плацдармом и автомобильный процессор
• DBH-670 Цифровой Ethernet-коммутатор на плацдарме и компьютер управления транспортным средством

Преимущество Curtiss-Wright

Наша полная линейка модулей COTS на базе NXP спроектирована для защищенных платформ с ограничениями SWaP.

• Архитектура полного системного решения COTS : мы поддерживаем широкий спектр операционных систем на наших платах, в комплекте с драйверами модулей и промежуточным программным обеспечением, предназначенным для быстрой разработки
• Совместимость контактов : мы инвестируем, чтобы обеспечить возможность внедрения технологий из поколения в поколение, чтобы предлагать вам новейшие технологии с минимальным риском
• Модифицированный COTS : мы можем взять наши продукты COTS и модифицировать их в соответствии с потребностями конкретной программы, экономя ваше время и деньги при одновременном снижении риска вашей программы
• Безопасность и защита : у нас есть широкий выбор модулей и систем COTS, разработанных в соответствии со стандартами DO-254 и DO-178, и предлагающих функции безопасности, такие как Arm Trustzone® и NXP Secure Boot and Trust Architecture

Готовы ли процессоры ARM для прайм-тайма центра обработки данных?

Я использую технологию ARM с середины 1980-х годов, хотя в то время я этого не осознавал.ARM или Advanced RISC Machine — это серия архитектур процессоров, которая изначально была разработана в Acorn Computers в Великобритании. Самая ранняя реализация была в качестве сопроцессора в чрезвычайно успешной BBC Micro. Исходя из этого скромного начала, Arm Holdings создала бизнес, занимающийся разработкой IP-ядер, которые затем используются разработчиками систем для создания системы на кристалле (SoC), системы в пакете (SIP) и нестандартных микросхем для маломощных устройств, мобильных телефонов и смартфонов.

ARM Вездесущность

Вероятно, наиболее известные сегодня примеры технологии ARM — это интеграция в Apple iPhone и iPad, а также в Raspberry Pi.Устройства на базе Apple iOS используют SoC серии «A», текущая версия которых (A13) используется в iPhone 11. Raspberry Pi 4 использует SoC Broadcom BCM2711, основанный на четырехъядерном процессоре Cortex-A72. ARM процессор. Оба используют 64-битную архитектуру ARMv8-A (или варианты).

В проектах

ARM используется архитектура RISC или компьютерной архитектуры с сокращенным набором команд. В проектах RISC используется концепция меньшего количества более простых инструкций процессора, которые выполняются за меньшее количество тактовых циклов, чем конструкции процессоров, такие как Intel x86.Изобретение RISC приписывают Джону Коку, который работал в исследовательском центре IBM Yorktown Heights.

(Боковое примечание: я рекомендую прочитать « Computer Wars: The Post-IBM World » Фергюсона и Морриса для получения дополнительной информации о разработке RISC).

Драгстер

Архитектура

ARM не обеспечивает такой же «прямой» производительности для однопоточных приложений по сравнению с процессорами Intel x86, которые мы чаще используем сегодня. Вместо этого концепция RISC и конструкции ARM ориентированы на более эффективное использование ресурсов, чем их аналоги Intel.

Тот факт, что проекты Intel отлично подходят для однопоточного приложения не должны быть сюрпризом. Семейство x86 происходит от 8086, который был разработан как универсальный процессор и не стал многоядерным до 2005 г. (первый многоядерным процессором был чип Power4, представленный IBM в 2001 году).

Параллельная обработка

Сегодняшние вычисления переходят на микросервисы и параллельная обработка с контейнерами и Kubernetes. Эта тенденция к большему распараллеливанию в первую очередь установлен с виртуализацией серверов.Контейнеризация вводит возможность управления тысячами процессов и потоков на единая операционная система — именно та рабочая нагрузка, которая подходит для выполнения через процессоры с несколькими ядрами. В широкое использование Linux дополняет параллельную обработку в качестве операционной системы для облачных приложений. Linux, основанная на Unix, это настоящая многозадачная операционная система (в отличие от Windows).

AWS

Amazon Web Services увидела возможность использовать ARM в своих предложениях «инфраструктура как услуга» (IaaS).AWS представила первые экземпляры EC2 (A1) с процессором Graviton1 на Re: inventory в ноябре 2018 года. Инстансы A1 основаны на шестнадцатиядерных 64-разрядных ядрах ARM Cortex-A72, работающих на частоте 2,3 ГГц.

AWS представила Graviton2 на Re: Invent 2019 и основана на ядрах ARM Neoverse N1, которые масштабируются от 8 до 16 ядер на чип и 128 ядер на сокет в серверных архитектурах. ARM заявляет, что производительность на ватт на 30% выше по сравнению с Cortex-A72, в то время как AWS заявляет, что инстансы на базе Graviton2 обеспечат в 7 раз большую производительность, чем инстансы A1, и значительные преимущества в производительности по сравнению с существующими 5 экземплярами ^{поколения} (M5, C5 и R5). .

Естественно, эта экономия зависит от области применения. тип; однако AWS планирует использовать экземпляры на базе Graviton2 для запуска существующих Сервисы AWS, такие как Elastic Load Balancing и Amazon ElastiCache. Экземпляры на основе Graviton2 недоступны пока, но я ожидаю, что они будут популярны.

Бамбуковые системы

Еще одна компания, стремящаяся воспользоваться преимуществами технологии ARM, — это Bamboo Systems, ранее называвшаяся Kaleao. Хотя подробностей о компании в настоящее время довольно мало, у меня был недавний брифинг с командой Bamboo.Здесь действительно есть некоторый потенциал для создания стоечных систем на базе ARM. Однако конкретная деталь будет иметь решающее значение. Я напишу об этом больше, когда оно будет у меня.

Вызовы

Использование процессоров ARM не обойдется без проблем. AWS может создавать микросхемы и серверы на базе ARM посредством таких приобретений, как Annapurna Labs. У компании есть эффект масштаба, позволяющий использовать ARM в тех местах в инфраструктуре AWS, которые ARM хорошо подходят, как уже упоминалось.При создании решений, которые они могут развернуть, предприятия будут зависеть от существующих поставщиков оборудования.

К сожалению, ARM несовместима с x86 на двоичном уровне. архитектура. Заявки должны быть перекомпилирован для работы с ARM, и хотя это не является большим препятствием, убедить поставщики для производства ARM-версий своих баз данных и других приложений может быть немного труднее достичь.

Производительность

Тогда возникает небольшая проблема с пониманием различия в производительности.Пока AWS цитирует улучшения производительности поколений, четких указаний на которые нет приложения будут работать более эффективно на ARM по сравнению с x86. Такие компании, как Bamboo, должны будут производить некоторые полезные инструменты, которые помогают разработчикам понять, почему ARM может работать больше эффективно для своей платформы.

Взгляд архитектора

Несмотря на теорию о том, что общедоступное облако отделяет нас от базового оборудования, на практике мы по-прежнему тесно связаны с архитектурами процессоров и серверов при разработке приложений.Архитектура ARM может обеспечить тактическую экономию, например, на интерфейсных веб-серверах или доставке инфраструктуры, такой как DNS и DHCP. Будет интересно посмотреть, сможет ли ARM в сочетании с компонуемыми архитектурами, такими как Liqid, обеспечить экономию энергии по сравнению с x86. Судя по презентациям на Tech Field Day, я считаю, что компания не увидела никакого спроса, поэтому эта идея может быть немного далека от этого.

Хорошо иметь выбор, но, как всегда, преимущества новая или другая архитектура должна быть достаточно хорошей, чтобы противодействовать инерции изменений.Этот район обязательно будет один смотреть в 2020 году.

---

Пост №3257. Copyright (c) 2020 Brookend Ltd. Воспроизведение полностью или частично без разрешения запрещено.

📌 Что такое процессоры ARM и для чего они нужны

Электронное устройство, способное выполнять различные функции, требует центрального процессора или центрального процессора . Появление смартфонов привело к популяризации процессоров архитектуры ARM . Процессоры, которые делают прыжок в ноутбуки, в том числе благодаря Apple.Но, , что такое процессоры ARM и что они для ?

Что такое ARM

Это название, данное процессорам, разработанным ARM Holdings и основанным на архитектуре RISC. Первые чипы имели 32-битную архитектуру, но затем были выпущены чипы с 64-битной архитектурой.

Первые 32-битных процессоров ARM были выпущены в 1987 году компанией Acorn Computers для своих компьютеров Acorn Archimedes . Позже компания переименована в ARM Holdings и принадлежит SoftBank .14 сентября 2020 года было объявлено, что NVIDIA приобрела ARM за 40 000 миллиардов долларов . Обратите внимание, что соглашение еще не полностью закрыто из-за отсутствия одобрения со стороны некоторых стран.

Любопытно, что ARM Holdings не производит процессоры , хотя их разработки присутствуют на смартфонах, планшетах, ноутбуках и т. Д. Они создают проекты и лицензируют эти IP-адреса (интеллектуальная собственность) другим компаниям.

---

Характеристики процессоров ARM

В основном они основаны на архитектуре RISC .Эта архитектура «Компьютер с сокращенным набором команд» представляет собой более упрощенный дизайн инструкций, чем обычные процессоры Intel или AMD.

Эта архитектура характерна для создания процессоров очень небольшого размера и потребления . Благодаря очень низкому энергопотреблению снижает температуру и повышает автономность. Благодаря конструктивной простоте эти процессоры ARM очень просты в производстве, что снижает их стоимость.

Хотя до сравнительно недавнего времени они использовались в основном для смартфонов и планшетов, они делают скачок на другие рынки.Apple выпустила MacBook Air на базе процессоров Apple Silicon дизайна ARM. Они даже работают над процессорами для серверов.

Обратите внимание, что эти процессоры поддерживают множество операционных систем. Помимо iOS и Android, специально оптимизированных для архитектуры RISC, на которой основана ARM, других операционных систем, таких как Windows и различных дистрибутивов Linux , эти процессоры уже поддерживают.

---

Для чего используются процессоры ARM?

Благодаря хорошей производительности, низкой стоимости и низкому потреблению, его использование быстро распространяется. Ожидается, что в ближайшее десятилетие мы увидим интеграцию микросхемы ARM в различные системы.

Ожидается, что помимо ноутбуков, таких как MacBook Air, Apple даже поставит его на свои рабочие станции. NVIDIA хочет разработать свои решения для искусственного интеллекта и облачных вычислений на базе процессоров ARM. Amazon переносит небольшую часть своих систем AWS на системы, основанные на этих SoC. И этот список можно продолжать.

Также отметим, что Samsung работает над гибридным процессором на базе ARM. Они хотят, чтобы их процессоры Exynos , основанные на этой архитектуре , в 2022 году представили решение AMD Radeon RDNA с интегрированной графикой . На данный момент мало что известно об этой конструкции, но она выглядит многообещающей.

Расширение ARM SoC сейчас идет полным ходом. Работает , интегрирует их в беспилотные автомобили , которые все еще находятся в разработке.Планируется, что часть сетей 5G будет смонтирована с системами на базе ARM. Он даже работает с конкретными решениями для ракет и спутников.

Почему процессоры Arm | Оракул

Революционная производительность вычислений

Процессоры

Neoverse N1 Arm спроектированы и оптимизированы для высокопроизводительных и гипермасштабируемых центров обработки данных. Эти процессоры обеспечивают стабильную производительность на полной частоте, а с однопоточной архитектурой ядра вы можете выполнять рабочие нагрузки с постоянной и предсказуемой производительностью, достигая при этом идеального масштабирования.Структуры кэширования этих процессоров рассчитаны на большие рабочие нагрузки инфраструктуры с большим количеством филиалов.

Прогнозируемая производительность и масштабирование при меньших затратах

Теперь заказчики могут предсказуемо масштабировать свои рабочие нагрузки с меньшими затратами. Процессоры Arm, такие как процессор Ampere Altra, архитектура с одним потоком на ядро ​​позволяет выполнять рабочие нагрузки с постоянной и предсказуемой производительностью, достигая при этом идеального масштабирования производительности. Ядра полностью изолированы от шумного соседнего воздействия других рабочих нагрузок, работающих на том же процессоре. Это преимущество как для «масштабируемых» рабочих нагрузок, требующих очень большого количества ядер, так и для «горизонтально масштабируемых» рабочих нагрузок, которые выигрывают от нескольких экземпляров небольших форм виртуальных машин. А предсказуемая производительность также означает более предсказуемый счет в конце месяца. Веб-сервер, шлюзы API, кодирование мультимедиа, логический вывод AI и другие рабочие нагрузки, связанные с процессором, позволят значительно сэкономить.

Знаете ли вы?

Самый быстрый в мире суперкомпьютер Fugaku, компьютер в Кобе, разработанный совместно Riken и Fujitsu, использует систему на кристалле Fujitsu Arm.Процессоры Arm возглавили список архитектур процессоров, используемых при создании суперкомпьютеров.

Altra на OCI Производительность рабочих нагрузок: NGINX Price Performance без аутентификации
Источник: Arm NGINX
Блог: http://bit.ly/OcNGINX

Данные из теста ниже показывают, что процессоры Altra Arm могут достигать ~ 37 FPS, что является самым высоким показателем среди всех экземпляров.
Источник: Arm x264
Блог: http://bit.ly/OCldA1

Процессоры

ARM — обзор

3.2 Краткая история процессоров ARM

Интересна история процессора ARM. В 1981 году Британская радиовещательная корпорация (BBC) предложила компьютерным фирмам поставить компьютер для использования в образовательных проектах. Победителем стала компания Acorn Computers Ltd., разработавшая домашний компьютер на базе 8-битного микроконтроллера 6502, производимого компанией MOS Technology. Хотя 6502 не был мощным микропроцессором по сегодняшним стандартам, он был достаточно быстрым в те дни и стал очень успешным в начале 1980-х годов.

Основателями Acorn Computers Ltd. были Кристофер Карри и Герман Хаузер. Кристофер более десяти лет тесно сотрудничал с Клайвом Синклером из Sinclair Radionics Ltd. У Синклера были некоторые финансовые проблемы, и он позже основал новую компанию под названием Sinclair Research Ltd., где Кристофер был одним из главных сотрудников этой новой компании. После разногласий с Синклером Кристофер покинул компанию и вместе с австрийским физиком Германом Хаузером основал Acorn Computers Ltd.

В начале и конце 1980-х IBM выпустила свой первый ПК на базе 16-разрядного микропроцессора 8088. В эти годы IBM стала очень популярной на рынке ПК с ранней операционной системой MSDOS, и многие мелкие конкуренты исчезли. Acorn 6502 имел всего 8 бит и не был достаточно мощным для графических приложений. В это время в Acorn решили, что им нужна новая архитектура с более быстрым процессором, и они подумали о разработке собственного процессора.

В 1990-х годах Acorn пришли к выводу, что их будущее связано не только с продажей компьютеров, но и с разработкой новых компьютерных архитектур.Поэтому в 1990 году Acorn Computers Ltd. основала новую компанию под названием Advanced Reduced Instruction Set Computer (RISC) Machines Ltd. (сокращенно ARM) в качестве совместного предприятия с Apple Computer и VLSI Technology. В это предприятие Apple вложила деньги, СБИС предоставила необходимые технологические инструменты, а Acorn предоставила опытных инженеров-проектировщиков. К году ARM стала компанией с оборотом 26,6 млн фунтов стерлингов с чистой прибылью 2,9 млн фунтов стерлингов. В 1998 году ARM, в настоящее время называемая ARM Holdings, была зарегистрирована на Лондонской фондовой бирже и NASDAQ.В последующие годы ARM разработала новые архитектуры процессоров и продала права интеллектуальной собственности в виде лицензий фирмам, которые хотели включить проекты ARM в свои собственные продукты. В 2016 году SoftBank купил ARM за 31 миллиард долларов.

ARM разрабатывает 32-разрядные процессоры более 20 лет, а в последние несколько лет они также начали предлагать 64-разрядные конструкции. На самом деле ARM — это компания, специализирующаяся на разработке архитектуры процессоров, и они не производят и не продают процессорные чипы.ARM зарабатывает деньги, лицензируя свои разработки производителям микросхем. Производители используют базовые процессоры ARM (например, основной ЦП) и интегрируются со своими собственными периферийными устройствами, чтобы в итоге получился полный чип микроконтроллера. Затем ARM получает лицензионные отчисления за каждый чип, произведенный сторонними компаниями. Компании, использующие процессоры ядра ARM, включают Apple, Atmel, Broadcom, Cypress Semiconductors, Freescale Semiconductors, Analog Devices, Nvidia, NXP, Samsung Electronics, Texas Instruments, Qualcomm, Renesas и многие другие.

Концепция ARM стала настолько популярной, что в мобильных приложениях в 2005 году около 98% всех проданных мобильных телефонов использовали хотя бы один процессор ARM. В 2011 году 32-разрядная архитектура ARM была самой широко используемой и самой популярной архитектурой, используемой в мобильных устройствах. В 2013 году было произведено более 10 миллиардов устройств. Архитектура ARM, как известно, предлагает лучшее соотношение MIPS к ваттам, а также соотношение MIPS к доллару в отрасли и наименьший размер ЦП.

Многие ядра ARM были разработаны на протяжении многих лет, такие как ARMv1, ARMv2,…, ARMv8 и так далее, от 32-битных до 64-битных.32-разрядная ARMv7-A была наиболее широко используемой архитектурой в мобильных устройствах в 2011 году. Сюда входят такие архитектуры, как Cortex-A5, Cortex-A7, Cortex-A8 и т. Д. Ядра с меньшей производительностью имеют меньшую лицензионную плату, чем ядра с более высокой производительностью. ARMv6-M и ARMv7E-M используются в приложениях управления и мониторинга на основе микроконтроллеров с более низкой производительностью, и эти архитектуры включают Cortex-M0, Cortex-M0 +, Cortex-M1, Cortex-M3, Cortex-M4 и Cortex-M7.