Jawapannya adalah untuk aplikasi dengan peningkatan keselamatan berfungsi. Oleh sekurang-kurangnya Teras ARM Cortex-R dalam mikropengawal "masa nyata" berprestasi tinggi syarikat Alat Texas Inilah yang mereka gunakan.

Walaupun Pemproses Cortex-R Mereka hampir serasi sepenuhnya dengan pemproses Cortex-A dan Cortex-M dari segi set arahan; namun, terdapat perbezaan yang ketara antara mereka. Khususnya, teras Cortex-R menawarkan prestasi yang lebih tinggi daripada Cortex-M, sementara pada masa yang sama dapat melakukan operasi deterministik yang sukar dicapai pada pemproses aplikasi Cortex-A. Jadi dari segi prestasi, Cortex-R berada di antara Cortex-M dan Cortex-A, tetapi pada masa yang sama boleh digunakan dalam kedua-dua mikropengawal dan pemproses.

Teras Cortex-R dibina pada seni bina Harvard dan menyediakan kelajuan jam yang tinggi berkat saluran paip 8 peringkat dan pelaksanaan arahan superscalar. Arahan SIMD perkakasan membolehkan prestasi tinggi pemprosesan digital isyarat dan bekerja dengan data media. Cortex-M juga menampilkan ciri peningkatan prestasi seperti prefetcher arahan, peramal cawangan dan pembahagi perkakasan. Komponen seni bina sedemikian membantu pemproses Cortex-R4 dan Cortex-R5 mencapainya prestasi tinggi prestasi DMIPS/MHz. Satu lagi ciri menarik teras Cortex-R ialah saluran paip titik terapung yang mematuhi IEEE-754 menyokong kedua-dua format ketepatan tunggal (32-bit) dan ketepatan dua kali (64-bit), dan berjalan selari dengan titik terapung. talian paip.nombor titik tetap.

Dengan memori kependaman rendah yang digandingkan rapat dengan pemproses, respons kepada peristiwa masa nyata berlaku secepat mungkin dan pengendalian gangguan dilakukan secepat mungkin. Ciri-ciri ini, serta prestasi tinggi dan penentuan teras Cortex-R, membantu memenuhi keperluan aplikasi masa nyata yang juga memerlukan keselamatan berfungsi.

Jika anda bekerja dalam industri keselamatan dan kebolehpercayaan peranti, anda mungkin pernah mendengar tentang keselamatan fungsi komponen elektronik boleh atur cara, dan yang pertama yang mungkin terlintas di fikiran ialah IEC 61508. Ia adalah standard keselamatan antarabangsa utama yang telah wujud selama lebih kurang 20 tahun dan dipatuhi dalam banyak industri. Keselamatan fungsional disediakan untuk pengangkutan (aeroangkasa, kereta api dan industri automotif), dalam industri, perubatan, tenaga boleh diperbaharui dan bidang lain. Industri-industri ini sama ada membangunkan standard keselamatan mereka sendiri atau disesuaikan piawaian antarabangsa, sebagai contoh, IEC 61508. Nota khusus ialah pada tahun 2012 industri automotif mengguna pakai standard keselamatan fungsinya sendiri, ISO 26262.

Jadi, apakah kebaikan Cortex-R dari segi keselamatan berfungsi? Pertama sekali, ciri konfigurasi unik yang membenarkan pembetulan ralat. Ciri-ciri ini ialah pilihan yang telah dibina oleh ARM terus ke dalam kernel, yang termasuk pengesanan dan pembetulan ralat, perlindungan memori bas dan L1, pengguna dan mod operasi istimewa. perisian dengan unit perlindungan memori (MPU) dan sokongan untuk konfigurasi Langkah Kunci dwi teras (DCLS).

Apakah DCLS dan mengapa ia diperlukan? Jika anda seorang jurutera perisian yang bekerja pada projek yang memerlukan peranti untuk beroperasi dengan pasti dan selamat, DCLS akan menjadikan hidup anda lebih mudah. Ini amat berguna jika anda menggunakan dua mikropengawal atau dua teras bebas untuk mendiagnosis ralat dalam satu teras.

Terdapat beberapa masalah khusus apabila bekerja dengan kernel bebas. Pertama, anda perlu menulis kod "tambahan" untuk setiap mikropengawal yang akan memantau mikropengawal lain. Kedua, kini anda perlu menjadikan kod ini sebagai bahagian utama modul anda keselamatan sistem, ini bermakna anda mesti menyediakan kebolehpercayaan dan keselamatan dalam setiap baris kod ini kerja selanjutnya. Dengan DCLS, kod "tambahan" ini dan keperluan untuk mengamankannya menjadi perkara yang telah berlalu. Sudah tentu, pembangun masih perlu menulis banyak baris kod berkaitan keselamatan, tetapi mekanisme ini masih memudahkan hidupnya.

Untuk memudahkan pemahaman, mekanisme DCLS boleh dianggap sebagai gabungan pemproses utama dan modul pengesahan. Dari sudut pandangan pengaturcara, pengaturcaraan sistem sedemikian tidak akan berbeza daripada pengaturcaraan mikropengawal teras tunggal konvensional. Teras kedua, iaitu, modul pengesahan, bersama-sama dengan logik perbandingan, melaksanakan kerja kod "tambahan" yang diterangkan di atas, serta banyak lagi. Logik perbandingan boleh mengesan ralat dalam beberapa kitaran pemproses, manakala teras diskret mungkin mengambil ratusan atau bahkan ribuan kitaran untuk berbuat demikian. Oleh itu, DCLS jauh lebih pantas dalam mengesan ralat dan boleh menjimatkan masa yang berharga dalam membangunkan kod yang boleh dipercayai.

Majoriti yang memberangsangkan gajet moden gunakan pemproses berdasarkan seni bina ARM, yang dibangunkan oleh syarikat dengan nama yang sama ARM Limited. Menariknya, syarikat itu tidak mengeluarkan pemproses itu sendiri, tetapi hanya melesenkan teknologinya kepada pengeluar cip pihak ketiga. Di samping itu, syarikat itu juga membangunkan teras pemproses Cortex dan pemecut grafik Mali, yang pasti kami akan sentuh dalam bahan ini.

ARM Terhad

Syarikat ARM, sebenarnya, adalah monopoli dalam bidangnya, dan sebahagian besar telefon pintar dan tablet moden pada pelbagai sistem pengendalian mudah alih menggunakan pemproses berdasarkan seni bina ARM. Pengeluar cip melesenkan teras individu, set arahan dan teknologi berkaitan daripada ARM, dan kos lesen berbeza-beza dengan ketara bergantung pada jenis teras pemproses (ini boleh terdiri daripada penyelesaian bajet berkuasa rendah kepada quad-core yang canggih dan juga lapan teras. kerepek) dan komponen tambahan. Laporan pendapatan tahunan 2006 ARM Limited menunjukkan hasil sebanyak $161 juta untuk melesenkan kira-kira 2.5 bilion pemproses (meningkat daripada 7.9 bilion pada 2011), yang diterjemahkan kepada kira-kira $0.067 setiap cip. Walau bagaimanapun, atas sebab yang dinyatakan di atas, ini adalah angka yang sangat purata kerana perbezaan harga untuk pelbagai lesen, dan sejak itu keuntungan syarikat sepatutnya meningkat berlipat kali ganda.

Pada masa ini, pemproses ARM sangat meluas. Cip berdasarkan seni bina ini digunakan di mana-mana, termasuk pelayan, tetapi selalunya ARM boleh ditemui dalam terbenam dan sistem mudah alih, bermula dengan pengawal untuk cakera keras dan berakhir dengan telefon pintar moden, tablet dan alat lain.

Teras korteks

ARM membangunkan beberapa keluarga teras yang digunakan untuk pelbagai tugas. Contohnya, pemproses berdasarkan Cortex-Mx dan Cortex-Rx (di mana "x" ialah digit atau nombor yang menunjukkan nombor teras yang tepat) digunakan dalam sistem terbenam dan juga peranti pengguna, seperti penghala atau pencetak.

Kami tidak akan membincangkannya secara terperinci, kerana kami sangat berminat dengan keluarga Cortex-Ax - cip dengan teras sedemikian digunakan dalam peranti yang paling produktif, termasuk telefon pintar, tablet dan konsol permainan. ARM sentiasa mengusahakan teras baharu daripada barisan Cortex-Ax, tetapi semasa artikel ini ditulis, perkara berikut digunakan dalam telefon pintar:

Semakin tinggi bilangannya, semakin tinggi prestasi pemproses dan, oleh itu, semakin mahal kelas peranti di mana ia digunakan. Walau bagaimanapun, perlu diperhatikan bahawa peraturan ini tidak selalu dipatuhi: contohnya, cip berdasarkan teras Cortex-A7 mempunyai prestasi yang lebih tinggi daripada yang berdasarkan Cortex-A8. Walau bagaimanapun, jika pemproses Cortex-A5 sudah dianggap hampir usang dan hampir tidak pernah digunakan peranti moden, maka CPU Cortex-A15 boleh didapati dalam komunikator dan tablet perdana. Tidak lama dahulu, ARM secara rasmi mengumumkan pembangunan teras Cortex-A53 dan Cortex-A57 yang baharu, lebih berkuasa dan, pada masa yang sama, yang cekap tenaga, yang akan digabungkan pada satu cip menggunakan teknologi ARM big.LITTLE dan menyokong ARMv8 set arahan (“versi seni bina”), tetapi ia tidak digunakan dalam peranti pengguna arus perdana. Kebanyakan cip teras Cortex boleh menjadi berbilang teras, dan pemproses empat teras adalah biasa dalam telefon pintar mewah masa kini.

Pengeluar besar telefon pintar dan tablet biasanya menggunakan pemproses daripada pembuat cip terkenal seperti Qualcomm atau penyelesaian sendiri, yang telah menjadi agak popular (contohnya, Samsung dan keluarga cipset Exynos), tetapi antara ciri-ciri teknikal kebanyakan gajet syarikat kecil Anda selalunya boleh mencari perihalan seperti "pemproses Cortex-A7 1 GHz" atau "Cortex-A7 dwi-teras 1 GHz", yang kepada pengguna biasa tidak akan berkata apa-apa. Untuk memahami apa perbezaan antara nukleus tersebut, mari kita fokus pada yang utama.

Teras Cortex-A5 digunakan dalam pemproses kos rendah untuk kebanyakannya peranti bajet. Peranti sedemikian hanya bertujuan untuk melaksanakan pelbagai tugas yang terhad dan menjalankan aplikasi mudah, tetapi tidak sama sekali direka untuk program intensif sumber dan, terutamanya, permainan. Contoh alat dengan pemproses Cortex-A5 ialah Highscreen Blast, yang menerima cip Qualcomm Snapdragon S4 Play MSM8225 mengandungi dua teras Cortex-A5 yang mencatatkan masa pada 1.2 GHz.

Pemproses Cortex-A7 lebih berkuasa daripada cip Cortex-A5 dan juga lebih biasa. Cip sedemikian dihasilkan menggunakan teknologi proses 28-nanometer dan mempunyai cache peringkat kedua yang besar sehingga 4 megabait. Teras Cortex-A7 ditemui terutamanya dalam telefon pintar bajet dan peranti segmen pertengahan yang murah seperti iconBIT Mercury Quad, dan juga, sebagai pengecualian, dalam Samsung Galaxy S IV GT-i9500 dengan pemproses Exynos 5 Octa - chipset ini menggunakan teknologi penjimatan tenaga apabila melakukan tugas yang tidak memerlukan pemproses empat teras pada Cortex-A7.

Teras Cortex-A8 tidak meluas seperti "jiran", Cortex-A7 dan Cortex-A9, tetapi masih digunakan dalam pelbagai alat tahap kemasukan. Kelajuan jam operasi cip Cortex-A8 boleh berjulat dari 600 MHz hingga 1 GHz, tetapi kadangkala pengeluar overclock pemproses kepada lebih banyak frekuensi tinggi. Satu ciri teras Cortex-A8 ialah kekurangan sokongan untuk konfigurasi berbilang teras (iaitu, pemproses pada teras ini hanya boleh menjadi teras tunggal), dan ia dilaksanakan menggunakan teknologi proses 65-nanometer, yang sudah dipertimbangkan usang.

Сortex-A9

Hanya beberapa tahun yang lalu, teras Cortex-A9 dianggap sebagai penyelesaian teratas dan digunakan dalam kedua-dua teras tunggal tradisional dan cip dwi teras yang lebih berkuasa, seperti Nvidia Tegra 2 dan Texas Instruments OMAP4. Pada masa ini, pemproses Cortex-A9 yang dibuat menggunakan teknologi proses 40-nanometer tidak kehilangan populariti dan digunakan dalam kebanyakan telefon pintar segmen pertengahan. Kekerapan operasi pemproses sedemikian boleh dari 1 hingga 2 atau lebih gigahertz, tetapi ia biasanya terhad kepada 1.2-1.5 GHz.

Pada Jun 2013, ARM secara rasmi memperkenalkan teras Cortex-A12, yang dihasilkan menggunakan teknologi proses 28 nanometer baharu dan direka untuk menggantikan teras Cortex-A9 dalam telefon pintar segmen pertengahan. Pembangun menjanjikan peningkatan 40% dalam prestasi berbanding Cortex-A9, dan sebagai tambahan, teras Cortex-A12 akan dapat mengambil bahagian dalam seni bina ARM big.LITTLE sebagai yang produktif bersama-sama dengan Cortex-A7 penjimatan tenaga, yang akan membolehkan pengeluar untuk mencipta cip lapan teras yang murah. Benar, pada masa penulisan, semua ini hanya dalam rancangan, dan pengeluaran besar-besaran cip Cortex-A12 masih belum ditubuhkan, walaupun RockChip telah mengumumkan hasratnya untuk mengeluarkan pemproses quad-core Cortex-A12 dengan kekerapan 1.8 GHz.

Sehingga 2013, teras Cortex-A15 dan derivatifnya adalah penyelesaian teratas dan digunakan dalam cip komunikator utama pelbagai pengeluar. Antara pemproses baharu yang dibuat menggunakan teknologi proses 28-nm dan berasaskan Cortex-A15 ialah Samsung Exynos 5 Octa dan Nvidia Tegra 4, dan teras ini sering bertindak sebagai platform untuk pengubahsuaian daripada pengeluar lain. Sebagai contoh, pemproses A6X terbaru Apple menggunakan teras Swift, yang merupakan pengubahsuaian Cortex-A15. Cip Cortex-A15 mampu beroperasi pada frekuensi 1.5-2.5 GHz, dan menyokong banyak piawaian pihak ketiga dan keupayaan untuk menangani sehingga 1 TB ingatan fizikal memungkinkan untuk menggunakan pemproses sedemikian dalam komputer (bagaimana seseorang tidak dapat mengingat komputer mini Raspberry Pi sebesar kad bank).

Siri Cortex-A50

Pada separuh pertama 2013, ARM diperkenalkan baris baru cip, yang dipanggil siri Cortex-A50. Teras garisan ini akan dibuat mengikut versi baru seni bina, ARMv8, dan menyokong set arahan baharu, dan juga akan menjadi 64-bit. Peralihan kepada kedalaman bit baharu akan memerlukan pengoptimuman sistem pengendalian mudah alih dan aplikasi, tetapi, sudah tentu, sokongan untuk puluhan ribu aplikasi 32-bit akan kekal. Apple adalah yang pertama beralih kepada seni bina 64-bit. Peranti terbaru syarikat, contohnya, iPhone 5S, berjalan pada pemproses ARM Apple A7 ini. Perlu diperhatikan bahawa ia tidak menggunakan teras Cortex - ia digantikan dengan biji sendiri pengilang dipanggil Swift. Salah satu sebab yang jelas untuk keperluan untuk beralih ke pemproses 64-bit ialah sokongan lebih daripada 4 GB RAM, dan, sebagai tambahan, keupayaan untuk beroperasi lebih banyak apabila mengira bilangan yang besar. Sudah tentu, buat masa ini ini relevan, pertama sekali, untuk pelayan dan PC, tetapi kami tidak akan terkejut jika dalam beberapa tahun telefon pintar dan tablet dengan jumlah RAM sedemikian muncul di pasaran. Sehingga kini, tiada apa yang diketahui tentang rancangan untuk menghasilkan cip pada seni bina baharu dan telefon pintar yang menggunakannya, tetapi kemungkinan besar akan menerima pemproses ini tepat pada 2014, seperti yang telah diumumkan oleh Samsung.

Siri ini dibuka dengan teras Cortex-A53, yang akan menjadi "pengganti" langsung Cortex-A9. Pemproses berdasarkan Cortex-A53 nyata lebih unggul daripada cip berdasarkan Cortex-A9 dalam prestasi, tetapi pada masa yang sama mengekalkan penggunaan kuasa yang rendah. Pemproses sedemikian boleh digunakan sama ada secara individu atau dalam konfigurasi ARM big.LITTLE, digabungkan pada set cip yang sama dengan pemproses Cortex-A57

Prestasi Cortex-A53, Cortex-A57

Pemproses Cortex-A57, yang akan dihasilkan menggunakan teknologi proses 20-nanometer, seharusnya menjadi pemproses ARM yang paling berkuasa dalam masa terdekat. Teras baharu ini jauh lebih unggul daripada pendahulunya, Cortex-A15, dari segi pelbagai parameter prestasi (anda boleh melihat perbandingan di atas), dan, menurut ARM, yang serius menyasarkan pasaran PC, akan menjadi penyelesaian yang menguntungkan untuk komputer biasa(termasuk komputer riba), bukan hanya peranti mudah alih.

LENGAN besar.KECIL

Sebagai penyelesaian berteknologi tinggi kepada masalah penggunaan tenaga pemproses moden, ARM menawarkan teknologi yang besar.LITTLE, intipatinya adalah untuk menggabungkan pelbagai jenis teras pada satu cip, biasanya bilangan penjimatan tenaga dan prestasi tinggi yang sama satu.

Terdapat tiga skema untuk operasi kernel pelbagai jenis pada satu cip: besar.LITTLE (penghijrahan antara kelompok), besar.LITTLE IKS (penghijrahan antara teras) dan besar.LITTLE MP (pemprosesan berbilang heterogen).

besar.LITTLE (penghijrahan antara kelompok)

Chipset pertama berdasarkan seni bina ARM big.LITTLE ialah pemproses Samsung Exynos 5 Octa. Ia menggunakan skema besar.LITTLE “4+4” asal, yang bermaksud menggabungkan menjadi dua kelompok (maka nama skim itu) pada satu cip empat teras Cortex-A15 berprestasi tinggi untuk aplikasi dan permainan intensif sumber serta empat tenaga- menyimpan teras Cortex-A7 untuk kerja harian dengan kebanyakan program, dan hanya satu jenis kernel boleh berfungsi pada satu masa. Bertukar antara kumpulan teras berlaku hampir serta-merta dan tanpa disedari oleh pengguna dalam mod automatik sepenuhnya.

besar.LITTLE IKS (penghijrahan antara teras)

Pelaksanaan yang lebih kompleks bagi seni bina besar.LITTLE ialah gabungan beberapa teras sebenar (biasanya dua) menjadi satu maya, dikawal oleh kernel sistem pengendalian, yang menentukan teras mana yang hendak digunakan - cekap tenaga atau produktif. Sudah tentu teras maya juga beberapa - ilustrasi menunjukkan contoh litar IKS, di mana dalam setiap empat maya Teras mengandungi satu teras Cortex-A7 dan satu teras Cortex-A15.

besar.LITTLE MP (pemprosesan berbilang heterogen)

Skim MP yang besar.LITTLE ialah yang paling "maju" - di dalamnya, setiap teras adalah bebas dan boleh dihidupkan oleh kernel OS mengikut keperluan. Ini bermakna jika empat teras Cortex-A7 dan bilangan teras Cortex-A15 yang sama digunakan, set cip yang dibina pada ARM besar. Seni bina LITTLE MP akan dapat menjalankan kesemua 8 teras secara serentak, walaupun ia daripada jenis yang berbeza. Salah satu pemproses pertama jenis ini ialah cip lapan teras daripada Mediatek - MT6592, yang boleh beroperasi pada frekuensi jam 2 GHz, dan juga merakam dan memainkan video dalam resolusi UltraHD.

masa depan

Menurut maklumat yang sedia ada, dalam masa terdekat ARM, bersama-sama dengan syarikat lain, merancang untuk melancarkan cip besar.LITTLE generasi akan datang, yang akan menggunakan teras Cortex-A53 dan Cortex-A57 baharu. selain itu, pemproses bajet besar.LITTLE akan dikeluarkan pada ARM pengilang Cina MediaTek, yang akan berfungsi mengikut skema "2+2", iaitu, menggunakan dua kumpulan dua teras.

Pemecut grafik Mali

Selain pemproses, ARM juga membangunkan pemecut grafik keluarga Mali. Seperti pemproses, pemecut grafik dicirikan oleh banyak parameter, contohnya, tahap anti-aliasing, antara muka bas, cache (memori ultra-pantas yang digunakan untuk meningkatkan kelajuan operasi) dan bilangan "teras grafik" (walaupun, seperti yang kami tulis dalam artikel sebelumnya, penunjuk ini, walaupun persamaan dengan istilah yang digunakan untuk menggambarkan CPU hampir tidak memberi kesan ke atas prestasi apabila membandingkan dua GPU).

Pemecut grafik ARM yang pertama ialah Mali 55 yang kini tidak digunakan, yang digunakan dalam telefon sentuh LG Renoir (ya, yang paling biasa telefon bimbit). GPU tidak digunakan dalam permainan - hanya untuk memaparkan antara muka, dan mempunyai ciri primitif mengikut piawaian hari ini, tetapi ia menjadi "nenek moyang" siri Mali.

Sejak itu, kemajuan telah berjalan jauh, dan kini API yang disokong dan standard permainan adalah amat penting. Sebagai contoh, sokongan untuk OpenGL ES 3.0 kini diumumkan hanya dalam pemproses yang paling berkuasa seperti Qualcomm Snapdragon 600 dan 800, dan, jika kita bercakap tentang produk ARM, standard ini disokong oleh pemecut seperti Mali-T604 (ia adalah yang pertama GPU ARM, dibuat pada microarchitecture Midgard baharu), Mali-T624, Mali-T628, Mali-T678 dan beberapa cip lain yang serupa dengan ciri-cirinya. GPU ini atau itu, sebagai peraturan, berkait rapat dengan kernel, tetapi, bagaimanapun, ditunjukkan secara berasingan, yang bermaksud bahawa jika kualiti grafik dalam permainan adalah penting kepada anda, maka masuk akal untuk melihat nama pemecut dalam spesifikasi telefon pintar atau tablet.

ARM juga mempunyai pemecut grafik untuk telefon pintar segmen pertengahan dalam barisannya, yang paling biasa ialah Mali-400 MP dan Mali-450 MP, yang berbeza daripada abang mereka dalam prestasi yang agak rendah dan set API yang terhad serta standard yang disokong. Walaupun begitu, GPU ini terus digunakan dalam telefon pintar baharu, contohnya, Zopo ZP998, yang menerima pemecut grafik Mali-450 MP4 (pengubahsuaian yang lebih baik daripada Mali-450 MP) sebagai tambahan kepada pemproses MTK6592 lapan teras.

Mungkin, telefon pintar dengan pemecut grafik ARM terbaharu akan muncul pada penghujung 2014: Mali-T720, Mali-T760 dan Mali-T760 MP, yang diperkenalkan pada Oktober 2013. Mali-T720 dijadualkan menjadi GPU baharu untuk telefon pintar kos rendah dan GPU pertama dalam segmen ini untuk menyokong Open GL ES 3.0. Mali-T760 pula akan menjadi salah satu pemecut grafik mudah alih yang paling berkuasa: mengikut ciri yang dinyatakan, GPU mempunyai 16 teras pengkomputeran dan mempunyai kuasa pengkomputeran yang sangat besar, 326 Gflops, tetapi, pada masa yang sama, empat kali penggunaan kuasa kurang daripada Mali-T604 yang dinyatakan di atas.

Peranan CPU dan GPU daripada ARM di pasaran

Walaupun ARM adalah pengarang dan pembangun seni bina dengan nama yang sama, yang, kami ulangi, kini digunakan dalam sebahagian besar pemproses mudah alih, penyelesaiannya dalam bentuk teras dan pemecut grafik tidak popular di kalangan pengeluar besar telefon pintar. Sebagai contoh, adalah wajar dipercayai bahawa komunikator utama pada Android OS sepatutnya mempunyai Pemproses Snapdragon dengan teras Krait dan pemecut grafik Adreno daripada Qualcomm, cipset daripada syarikat yang sama digunakan dalam telefon pintar berdasarkan Telefon Windows, dan beberapa pengeluar alat, contohnya, Apple, membangunkan kernel mereka sendiri. Mengapa keadaan ini wujud pada masa ini?

Mungkin beberapa sebab mungkin terletak lebih mendalam, tetapi salah satunya ialah kekurangan kedudukan CPU dan GPU yang jelas dari ARM di kalangan produk syarikat lain, akibatnya perkembangan syarikat itu dianggap sebagai komponen asas untuk digunakan dalam B -peranti jenama. telefon pintar murah dan mencipta penyelesaian yang lebih matang berdasarkannya. Sebagai contoh, Qualcomm mengulangi hampir setiap pembentangan bahawa salah satu matlamat utamanya apabila mencipta pemproses baharu adalah untuk mengurangkan penggunaan kuasa, dan teras Kraitnya, yang diubah suai teras Cortex, secara konsisten menunjukkan hasil prestasi yang lebih tinggi. Kenyataan yang sama berlaku untuk cipset Nvidia, yang tertumpu pada permainan, tetapi bagi pemproses Exynos dari Samsung dan siri A dari Apple, mereka mempunyai pasaran sendiri kerana pemasangan dalam telefon pintar syarikat yang sama.

Perkara di atas tidak bermakna sama sekali bahawa perkembangan ARM adalah ketara lebih teruk daripada pemproses dan teras daripada syarikat pihak ketiga, tetapi persaingan dalam pasaran akhirnya hanya menguntungkan pembeli telefon pintar. Kita boleh mengatakan bahawa ARM menawarkan beberapa kekosongan, dengan membeli lesen yang mana pengeluar boleh mengubah suainya secara bebas.

Kesimpulan

Mikropemproses berasaskan seni bina ARM telah berjaya menakluki pasaran peranti mudah alih kerana penggunaan kuasa yang rendah dan agak besar. kuasa pengkomputeran. Sebelum ini, seni bina RISC lain bersaing dengan ARM, sebagai contoh, MIPS, tetapi kini ia hanya mempunyai satu pesaing serius yang tinggal - syarikat Intel dengan seni bina x86, yang, omong-omong, walaupun ia sedang berjuang secara aktif untuk bahagian pasarannya, masih belum dipandang serius oleh pengguna atau kebanyakan pengeluar, terutamanya kerana hampir tiada flagship berasaskannya (Lenovo K900 tidak lagi dapat bersaing dengannya. yang terbaru telefon pintar teratas pada pemproses ARM).

Apa pendapat anda, adakah sesiapa boleh menggantikan ARM, dan apakah masa depan syarikat ini dan seni binanya?

Pemproses ARM ialah pemproses mudah alih untuk telefon pintar dan tablet.

Jadual ini menunjukkan semua pemproses ARM yang diketahui pada masa ini. Jadual pemproses ARM akan ditambah dan dinaik taraf apabila model baharu muncul. Jadual ini menggunakan sistem bersyarat untuk menilai prestasi CPU dan GPU. Data prestasi pemproses ARM diambil daripada yang paling banyak sumber yang berbeza, terutamanya berdasarkan keputusan ujian seperti: PassMark, Antutu, GFXBench.

Kami tidak menuntut ketepatan mutlak. Kedudukan secara mutlak dan menilai prestasi pemproses ARM mustahil, atas sebab mudah bahawa setiap daripada mereka mempunyai kelebihan dalam beberapa cara, tetapi dalam beberapa cara ketinggalan daripada pemproses ARM yang lain. Jadual pemproses ARM membolehkan anda melihat, menilai dan, yang paling penting, bandingkan SoC yang berbeza (System-On-Chip) penyelesaian. Menggunakan meja kami, anda boleh bandingkan pemproses mudah alih dan sudah cukup untuk mengetahui dengan tepat bagaimana jantung ARM telefon pintar atau tablet masa depan anda (atau sekarang) diletakkan.

Jadi kami belanjakan Perbandingan ARM pemproses. Kami melihat dan membandingkan prestasi CPU dan GPU dalam SoC yang berbeza (Sistem-pada-Cip). Tetapi pembaca mungkin mempunyai beberapa soalan: Di manakah pemproses ARM digunakan? Apakah pemproses ARM? Bagaimanakah seni bina ARM berbeza daripada pemproses x86? Mari cuba memahami semua ini tanpa mendalami butiran.

Pertama, mari kita tentukan istilah. ARM ialah nama seni bina dan pada masa yang sama nama syarikat yang menerajui pembangunannya. Singkatan ARM adalah singkatan kepada (Mesin RISC Lanjutan atau Mesin RISC Acorn), yang boleh diterjemahkan sebagai: mesin RISC lanjutan. seni bina ARM menggabungkan keluarga kedua-dua teras mikropemproses 32 dan 64-bit yang dibangunkan dan dilesenkan oleh ARM Limited. Saya ingin ambil perhatian segera bahawa syarikat ARM Limited terlibat secara eksklusif dalam pembangunan kernel dan alatan untuk mereka (alat penyahpepijatan, penyusun, dll.), tetapi tidak dalam pengeluaran pemproses itu sendiri. Syarikat ARM Terhad menjual lesen untuk pengeluaran pemproses ARM kepada pihak ketiga. Berikut ialah senarai separa syarikat yang dilesenkan untuk menghasilkan pemproses ARM hari ini: AMD, Atmel, Altera, Cirrus Logic, Intel, Marvell, NXP, Samsung, LG, MediaTek, Qualcomm, Sony Ericsson, Texas Instruments, nVidia, Freescale... dan banyak lagi.

Sesetengah syarikat yang telah menerima lesen untuk menghasilkan pemproses ARM mencipta versi teras mereka sendiri berdasarkan seni bina ARM. Contohnya termasuk: DEC StrongARM, Freescale i.MX, Intel XScale, NVIDIA Tegra, ST-Ericsson Nomadik, Qualcomm Snapdragon, Texas Instruments OMAP, Samsung Hummingbird, LG H13, Apple A4/A5/A6 dan HiSilicon K3.

Hari ini mereka bekerja pada pemproses berasaskan ARM hampir mana-mana elektronik: PDA, Telefon bimbit dan telefon pintar, pemain digital, mudah alih konsol permainan, kalkulator, keras luaran pemacu dan penghala. Kesemuanya mengandungi teras ARM, jadi kita boleh mengatakannya ARM - pemproses mudah alih untuk telefon pintar dan tablet.

pemproses ARM mewakili a SoC, atau "sistem pada cip". Sistem SoC, atau "sistem pada cip," boleh mengandungi dalam satu cip, sebagai tambahan kepada CPU itu sendiri, baki bahagian komputer yang lengkap. Ini termasuk pengawal memori, pengawal port I/O, teras grafik dan sistem geoposisi (GPS). Ia juga mungkin mengandungi modul 3G, serta banyak lagi.

Jika kami menganggap keluarga pemproses ARM yang berasingan, katakan Cortex-A9 (atau mana-mana yang lain), tidak boleh dikatakan bahawa semua pemproses satu keluarga mempunyai prestasi yang sama atau semuanya dilengkapi modul GPS. Semua parameter ini sangat bergantung pada pengeluar cip dan apa dan bagaimana dia memutuskan untuk melaksanakan dalam produknya.

Apakah perbezaan antara pemproses ARM dan X86?? Seni bina RISC (Reduced Instruction Set Computer) itu sendiri membayangkan set arahan yang dikurangkan. Yang sewajarnya membawa kepada penggunaan tenaga yang sangat sederhana. Lagipun, di dalam mana-mana cip ARM terdapat lebih sedikit transistor daripada rakan sejawatannya daripada garisan x86. Jangan lupa bahawa dalam sistem SoC semuanya persisian terletak di dalam cip tunggal, yang membolehkan pemproses ARM menjadi lebih cekap tenaga. Seni bina ARM pada asalnya direka untuk mengira hanya operasi integer, tidak seperti x86, yang boleh berfungsi dengan pengiraan titik terapung atau FPU. Adalah mustahil untuk membandingkan dengan jelas kedua-dua seni bina ini. Dalam beberapa cara, ARM akan mempunyai kelebihan. Dan di suatu tempat ia adalah sebaliknya. Jika anda cuba menjawab soalan dalam satu frasa: apakah perbezaan antara pemproses ARM dan X86, maka jawapannya ialah ini: pemproses ARM tidak mengetahui bilangan arahan yang diketahui oleh pemproses x86. Dan mereka yang tahu kelihatan lebih pendek. Ini mempunyai kebaikan dan keburukan. Walau apa pun, dalam Kebelakangan ini semuanya menunjukkan bahawa pemproses ARM perlahan-lahan tetapi pasti mula mengejar, dan dalam beberapa cara malah mengatasi pemproses x86 konvensional. Ramai secara terbuka mengisytiharkan bahawa pemproses ARM tidak lama lagi akan menggantikan platform x86 dalam segmen PC rumah. Seperti yang kita sedia maklum, pada tahun 2013 beberapa syarikat yang terkenal di dunia telah meninggalkan sepenuhnya pengeluaran netbook yang selanjutnya memihak kepada PC tablet. Nah, apa yang akan berlaku, masa akan menentukan.

Kami akan memantau pemproses ARM yang sedia ada di pasaran.

ARM syarikat British telah menambah baik seni bina pengkomputeran heterogen ARM big.LITTLE, di mana semua mikropemproses ARM terkemuka telah berasaskan sejak Cortex-A7 (2011) - dan semalam memperkenalkan seni bina heterogen baharu, DynamIQ big.LITTLE. Cip mempunyai ruang khusus untuk pemecut perkakasan khusus untuk aplikasi pembelajaran mesin. Mungkin pada masa hadapan, sokongan perkakasan untuk rangkaian saraf akan menjadi trend baharu dalam kalangan pembangun mikropemproses dan kualiti penting bagi telefon pintar baharu.

Satu ciri seni bina ARM big.LITTLE ialah kehadiran dua jenis teras pemproses: agak perlahan, jimat tenaga (LITTLE) dan agak berkuasa serta haus kuasa (besar). Biasanya, sistem hanya akan mengaktifkan satu daripada dua jenis teras: hanya yang besar atau yang kecil sahaja. Ia adalah jelas bahawa tugas latar belakang Pada telefon pintar atau peranti lain, ia adalah mudah untuk diselesaikan dengan teras kecil yang menggunakan kuasa yang sangat sedikit. Jika perlu, pemproses mengaktifkan teras yang kuat dan haus kuasa, yang, dalam mod berbilang benang, bekerjasama, menunjukkan prestasi yang sangat tinggi. Pada dasarnya, semua teras mempunyai akses kepada memori yang dikongsi, jadi tugas boleh ditetapkan untuk dijalankan pada kedua-dua jenis teras secara serentak. Iaitu, besar dan kecil akan bertukar dengan cepat.

Seni bina yang heterogen dan menukar tugas dengan cepat dari satu jenis teras kepada yang lain direka untuk mencipta perubahan dinamik kuasa pemproses dan penggunaan tenaga. ARM sendiri menyatakan bahawa dalam beberapa tugas seni bina menjimatkan sehingga 75% tenaga.

DynamIQ big.LITTLE ialah langkah evolusi ke hadapan. Seni bina baharu membolehkan pelbagai kombinasi teras besar dan kecil yang tidak mungkin sebelum ini. Contohnya, 1+3, 2+4 atau 1+7, malah 2+4+2 (teras tiga kapasiti yang berbeza). Telefon pintar masa depan biasa mungkin mempunyai sistem-pada-cip okta-teras dengan dua teras berkuasa tinggi, empat teras jarak pertengahan dan dua teras latar belakang akhir rendah.

Dengan sokongan perkakasan untuk pembelajaran mesin dan AI, pembangun akan mempunyai akses kepada khas baharu arahan pemproses(contohnya, pengiraan dengan ketepatan terhad). ARM menjanjikan bahawa dalam tempoh tiga hingga lima tahun akan datang, pemproses Cortex-A pada seni bina baharu akan memberikan peningkatan sehingga 50 kali ganda dalam prestasi dalam aplikasi AI berbanding sistem berasaskan Cortex-A73 semasa, dan peningkatan tambahan disebabkan oleh pembinaan. -dalam pemecut pada cip. Port akses kependaman rendah khusus antara CPU dan pemecut memberikan prestasi 10x ganda.

Ini bermakna rangkaian saraf terlatih akan berfungsi dengan lebih baik pada telefon pintar, termasuk yang mengira grafik dan video, aplikasi visi komputer dan sistem lain yang memproses aliran data yang besar.

Setiap kluster boleh mempunyai sehingga lapan teras ciri yang berbeza. Ini juga boleh digunakan untuk mempercepatkan aplikasi AI berbanding sistem semasa. Di samping itu, subsistem memori yang direka bentuk semula akan menyediakan lebih banyak lagi akses pantas kepada data dan meningkatkan kecekapan tenaga. Ngomong-ngomong, tidak perlu memasukkan teras LITTLE dengan prestasi lemah, yang biasanya digunakan dalam peranti mudah alih untuk menjimatkan kuasa bateri. Jika anda memerlukan prestasi yang sangat tinggi tanpa mengira penggunaan kuasa, tiada siapa yang mengganggu anda untuk membuat kluster lapan teras besar dan menggabungkannya menjadi teras yang sangat berkuasa sistem komputer. ARM percaya bahawa ini akan meluaskan skop pemproses ARM melangkaui telefon pintar.

Kelompok DynamIQ berskala hampir tidak terhad dengan memori dikongsi ialah tawaran untuk mencipta yang paling berkuasa sistem pengkomputeran untuk pelbagai tujuan.

Fleksibiliti tambahan dalam melaraskan penggunaan kuasa/tenaga secara dinamik akan disediakan oleh fungsi perubahan individu kekerapan jam pemproses berasingan dalam kelompok banyak pemproses ARM. Pemaju Cambridge percaya ini penting terutamanya dalam set kepala realiti maya, yang berada dalam keadaan kuasa rendah untuk jangka masa yang lama. Peralihan pemproses kepada salah satu daripada tiga keadaan tenaga(HIDUP, MATI, TIDUR) dijalankan dengan lebih pantas, secara automatik pada tahap perkakasan.

Akhirnya, seni bina canggih DynamIQ membolehkan sistem yang lebih dipercayai dibina dengan lebihan fungsi, yang meningkatkan tahap keselamatan dalam sistem autonomi, yang perlu bertindak balas terhadap kegagalan. Sebagai contoh, ini adalah sistem penglihatan komputer dalam kereta pandu sendiri - Pemandu Lanjutan Sistem Bantuan (ADAS). Apabila satu gugusan teras gagal atau pemecut gagal, gugusan lain secara automatik mengambil alih fungsinya.

Seni bina pemproses ARM digunakan di bawah lesen dalam cip mereka oleh banyak pengeluar, termasuk Samsung, Qualcomm, Nvidia, Intel dan Apple (iPhone, iPad). Antara 2013 dan 2017, lebih daripada 50 bilion mikrocip berdasarkan seni bina ARM telah dijual di seluruh dunia, dan pemaju British berharap jumlah ini akan berganda kepada lebih daripada 100 bilion dalam tempoh empat tahun akan datang.

Kebanyakan peranti pemproses ARM tidak memerlukannya penyejukan aktif. Syarikat itu yakin dengan peningkatan kuasa sistem ini dan peralihan kepada seni bina DynamIQ, semuanya akan kekal sama.

Pasti setiap daripada anda tertanya-tanya: apakah ARM? Anda sering boleh mendengar singkatan ini apabila bercakap tentang pemproses peranti. Dan kadang-kadang tidak semua orang memahami sepenuhnya intipatinya.

Katakan segera bahawa ARM ialah sebuah syarikat, tetapi ARM juga merupakan seni bina pemproses yang dibangunkan oleh ARM.

Pemproses ARM ialah CPU berdasarkan seni bina RISC yang dibangunkan oleh Acorn Computers pada tahun 1980-an dan kini dibangunkan oleh Advanced RISC Machines, oleh itu singkatan "ARM". Selain itu, singkatan ARM berhubung terus dengan seni bina pemproses bermaksud Mesin Acorn RISC. Dalam erti kata lain, terdapat dua makna kepada singkatan ARM.

Advanced RISC Machines ialah syarikat yang berpangkalan di UK yang membangunkan, mereka bentuk dan melesenkan seni bina pemproses ARM. ARM sedang membangunkan kaedah untuk membina pemproses ARM, dan syarikat seperti Qualcomm dan Samsung sedang membangunkan pemproses mereka berdasarkan ARM. Pada masa ini, hampir semua peranti yang bersaiz kecil dan dilengkapi dengan bateri mempunyai pemproses yang dibina pada seni bina ARM.

Terdapat beberapa jenis seni bina pemproses: CISC, RISC, MISC. Yang pertama dibezakan oleh satu set arahan yang besar, iaitu, CISC direka untuk berfungsi dengan arahan kompleks yang tidak sama panjang. RISC, sebaliknya, mempunyai set arahan yang dikurangkan yang mempunyai satu format dan pengekodan mudah.

Untuk memahami perbezaannya, bayangkan bahawa anda komputer peribadi Pemproses daripada AMD atau Intel dengan seni bina CISC dipasang. Pemproses CISC menjana lebih daripada MIPS (juta arahan sesaat, iaitu bilangan arahan khusus yang dilaksanakan oleh pemproses dalam satu saat).

Pemproses RICS mempunyai lebih sedikit transistor, yang membolehkan mereka menggunakan lebih sedikit kuasa. Bilangan arahan yang dikurangkan membolehkan reka bentuk litar mikro yang dipermudahkan. Saiz cip yang dikurangkan membawa kepada saiz kecil cip, yang membolehkan lebih banyak komponen diletakkan pada pemproses, ini menjadikan pemproses ARM kecil dan lebih cekap tenaga.

Seni bina ARM sesuai untuk telefon pintar yang penggunaan kuasa adalah perkara utama, manakala dari segi prestasi, pemproses ARM, sudah tentu, jauh lebih rendah daripada penyelesaian teratas daripada Intel dan AMD. Pada masa yang sama, pemproses ARM tidak boleh dipanggil lemah. ARM menyokong kedua-dua seni bina 32-bit dan 64-bit, terdapat juga sokongan untuk virtualisasi perkakasan, dan pengurusan kuasa lanjutan.

Parameter utama semasa menilai pemproses ARM ialah nisbah prestasi kepada penggunaan tenaga; di sini pemproses ARM berprestasi lebih baik daripada, sebagai contoh, pemproses x86 daripada Intel berdasarkan seni bina CISC.

Oleh itu, dalam kes superkomputer, ia akan menjadi lebih menarik untuk menggunakan sejuta pemproses ARM dan bukannya seribu pemproses x86.

Berdasarkan bahan dari androidcentral