Baru-baru ini, rumusan soalan itu kelihatan tidak dapat difikirkan, tetapi perkembangan teknologi dan keanehan pasaran telah membawa kepada situasi di mana persaingan sebenar mungkin berlaku.

Baru-baru ini, rumusan soalan itu kelihatan tidak dapat difikirkan: adakah mungkin untuk membandingkan pemproses "telefon" dengan cip yang digunakan dalam "komputer peribadi," pelayan, dan juga superkomputer? Sementara itu, perkembangan teknologi dan ciri pasaran telah membawa kepada situasi di mana pakar serius membincangkan kemungkinan bukan sahaja persaingan antara pemproses ARM dan cip x86, tetapi pertempuran sengit antara mereka.

Pertama sekali, mari kita tentukan konsep dan kenali pesaing yang berpotensi.

Pemproses pusat x86 ialah mikropemproses yang menyokong set arahan dengan nama yang sama dan mempunyai microarchitecture yang diperolehi daripada IA-32, iaitu Intel Architecture 32-bit. Cip dibina pada seni bina CISC (Complex Instruction Set Computing, iaitu dengan set penuh arahan"), di mana setiap arahan boleh melaksanakan beberapa operasi peringkat rendah sekaligus.

Dari segi sejarah, keluarga x86 bermula sejak 16-bit model Intel 8086, dikeluarkan pada tahun 1978. Pemproses ini menjadi 32-bit hanya pada tahun 1985, apabila "ke-386" pertama diperkenalkan. Pada tahun 1989 tahun Intel mengeluarkan skalar pertama (iaitu, melakukan satu operasi dalam satu kitaran jam) cip i486 (80486), yang buat pertama kalinya menampilkan memori cache terbina dalam dan FPU unit titik terapung. Pemproses Pentium, yang diperkenalkan pada tahun 1993, adalah superscalar pertama (iaitu, mereka melakukan beberapa operasi setiap kitaran jam) dan superpipeline (cip ini mempunyai dua saluran paip).

Jadi, cip moden yang serasi x86 ialah mikropemproses superpipeline superscalar yang dibina pada seni bina CISC.

Pemproses ARM ialah cip 32-bit berdasarkan seni bina RISC (Reduced Instruction Set Computer), iaitu dengan set arahan yang dikurangkan. Seni bina ini berdasarkan idea untuk meningkatkan prestasi dengan memaksimumkan penyederhanaan arahan dan mengehadkan panjangnya.

Sejarah pemproses ARM bermula pada tahun 1978, apabila syarikat British Acorn Computers dicipta. Jenama Acorn menghasilkan beberapa model komputer peribadi yang sangat popular di pasaran tempatan berdasarkan cip MOS Tech 6502 lapan-bit. By the way, CPU yang sama ditemui dalam Apple I dan II dan Commodore PET.

Walau bagaimanapun, dengan kemunculan model 6510 yang lebih maju, yang mula dipasang di Commodore 64 pada tahun 1982, barisan komputer Acorn, termasuk BBC Micro pendidikan yang popular, kehilangan kaitannya. Ini mendorong pemilik Acorn untuk mencipta pemproses mereka sendiri berdasarkan seni bina 6502, yang akan membolehkan mereka bersaing dengan syarat yang sama dengan mesin kelas PC IBM.

Model ARM2 pengeluaran pertama, dibangunkan sebagai sebahagian daripada projek Acorn RISC Machine, dikeluarkan pada tahun 1986 dan menjadi pemproses 32-bit yang paling mudah dari segi struktur dan murah pada masa itu: ia bukan sahaja kekurangan memori cache, yang merupakan norma untuk cip masa itu, tetapi juga program mikro: tidak seperti pemproses CISC, mikrokod dilaksanakan seperti yang lain kod mesin, dengan menukarnya kepada arahan mudah. Die ARM2 terdiri daripada 30,000 transistor, dan reka bentuk padat ini kekal ciri ciri keluarga ini: ARM6 hanya mempunyai 5000 lebih transistor.

Tidak seperti Intel atau AMD, ARM tidak menghasilkan pemproses itu sendiri, lebih suka menjual lesen kepada orang lain. Antara syarikat yang mempunyai lesen sedemikian ialah Intel dan AMD yang sama, serta VIA Technologies, IBM, NVIDIA, Nintendo, Alat Texas, Freescale, Qualcomm dan Samsung. Fakta indikatif: sementara AMD, syarikat kedua dalam pasaran pemproses x86, meraikan keluaran CPU ke-500 jutanya pada tahun 2009, kemudian pada tahun 2009 sahaja hampir tiga bilion pemproses ARM telah dihantar ke pasaran!

Pemproses ARM moden ialah cip superpipeline superscalar yang dibina pada seni bina RISC.

Berdasarkan kedua-dua takrifan ini, hampir satu-satunya perbezaan formal antara keluarga ARM dan x86 ialah RISC dan CISC microarchitectures. Walau bagaimanapun, ini tidak lagi boleh dianggap sebagai perbezaan asas: bermula dengan pengubahsuaian i486DX, cip x86 mula kelihatan lebih seperti pemproses RISC. Bermula dari generasi ini, litar mikro, sambil mengekalkan keserasian dengan semua set arahan sebelumnya, menunjukkan prestasi maksimum hanya dengan set terhad arahan mudah, yang kelihatan mencurigakan seperti set arahan RISC. Oleh itu, x86 hari ini boleh dianggap dengan selamat sebagai pemproses CISC dengan teras RISC: penterjemah perkakasan yang terbina dalam cip menyahkod arahan CISC yang kompleks ke dalam satu set arahan RISC dalaman yang ringkas. Walaupun setiap arahan CISC boleh diuraikan kepada beberapa arahan RISC, kelajuan pelaksanaan yang terakhir memberikan peningkatan prestasi yang ketara. Di samping itu, kita tidak sepatutnya melupakan superscalariti dan superpipelining cip moden.

Perbezaan lain adalah lebih penting: bahagian terbesar bagi x86 ialah pemproses universal, "digantung" dengan pelbagai blok dan modul yang berbeza, yang direka untuk berjaya mengatasi hampir semua tugas - daripada melayari web dan pemprosesan fail teks sebelum pengekodan video resolusi tinggi dan bekerja dengan grafik tiga dimensi. Untuk cip ARM yang bertujuan untuk digunakan dalam telefon pintar dan lain-lain peranti mudah alih, matlamat dan peluang yang sama sekali berbeza.

Kemudian apakah produk yang berbeza itu harus dibahagikan kepada? Sudah tentu, ia tidak masuk akal untuk dibandingkan teras empat i5 dan "telefon" Qualcomm MSM7201A, ditemui dalam komunikator HTC Dream dan Hero, tetapi terdapat skala di mana pasaran ARM dan i86 bertindih hari ini. Ini adalah, dalam satu tangan, cip ARM terkini seperti Cortex-A8 (seni bina ARMv7-A), dan di satu pihak lagi, pemproses kelas x86 voltan rendah Intel Atom. Berdasarkan Cortex-A8, yang bergaya tablet epal iPad dan Intel Atom menguasai sebahagian besar netbook.

Cip ini mempunyai satu lagi penting ciri umum: Kedua-dua pemproses ini beroperasi pada prinsip pelaksanaan arahan berjujukan, manakala kebanyakan pemproses x86 adalah pemproses yang tidak mengikut pesanan. Litar ini direka bentuk untuk mencapai prestasi maksimum bagi setiap watt penggunaan kuasa dengan menghapuskan modul yang bertanggungjawab untuk pelaksanaan arahan yang tidak tertib.

Atom juga mempunyai beberapa perbezaan asas daripada Cortex-A8. Pertama sekali, hampir semua cip dalam keluarga ini menyokong teknologi pengkomputeran selari Hyper-Threading, yang membolehkan anda mewakili satu teras fizikal seperti dua yang maya. Ini adalah kelebihan yang sangat ketara, meningkatkan produktiviti dengan ketara, dan bukan sahaja dalam aplikasi yang agak jarang berlaku. aplikasi berbilang benang, tetapi juga apabila melaksanakan arahan dengan penggunaan intensif sistem I/O. Contohnya, Atom dengan Hyper-Threading memuatkan Windows dengan ketara lebih pantas daripada VIA Nano teras tunggal yang setanding tanpa sokongan untuk mod ini.

Perbandingan praktikal prestasi Atom dan Cortex-A8 telah dijalankan oleh Van Smith, pengarang pakej ujian OpenSourceMark dan miniBench dan salah seorang pengarang bersama SiSoftware Sandra. Kami menguji mesin berdasarkan pemproses Atom N450, Freescale i.MX515 (Cortex-A8), VIA Nano L3050 dan, sebagai perbandingan, berdasarkan Athlon XP-M mudah alih pada teras Barton. Oleh kerana ciri-ciri Cortex-A8 dengan frekuensi jam 800 MHz telah diambil sebagai titik rujukan, frekuensi operasi VIA Nano dan Athon dikurangkan kepada nilai yang sama, dan Atom - kepada 1000 MHz (pengurangan selanjutnya adalah mustahil). Pada masa yang sama, Cortex-A8 masih mempunyai beberapa jelas titik lemah: sokongan untuk memori DDR2-200 32-bit yang perlahan dan lebih daripada grafik bersepadu sederhana dengan resolusi maksimum 1024 kali 768 dengan kedalaman warna enam belas bit. Semua ujian telah dijalankan pada sistem yang beroperasi sistem Ubuntu 9.04 Linux.

Keputusan ujian ternyata lebih menarik: Cortex-A8 menunjukkan prestasi yang agak kompetitif dalam pengiraan integer dengan penggunaan kuasa yang jauh lebih rendah berbanding pesaingnya. Seperti yang dijangkakan, hanya ujian untuk lebar jalur memori dan pengiraan titik terapung, "tumit Achilles" tradisional cip ARM, ternyata gagal. Untuk masa yang lama, pemproses ARM biasanya kekurangan modul FPU, dan walaupun Cortex-A8 mempunyai dua modul sedemikian (Neon 32-bit SP dan VFP), kuasa mereka jelas tidak mencukupi. Pengiraan titik terapung adalah permainan 3D, dan pemodelan saintifik, dan beberapa jenis pemprosesan dan pengekodan video dan audio. Jadi jika pengeluar pemproses ARM benar-benar menyasarkan netbook, nettop dan niche tablet, mereka perlu meningkatkan prestasi FPU dengan ketara. Keputusan terperinci semua ujian boleh didapati di sini (http://www.brightsideofnews.com/news/2010/4/7/the-coming-war-arm-versus-x86.aspx).

Patutkah kita mengharapkan pergaduhan antara keluarga pemproses ARM dan x86 yang berbeza dan serupa? Setakat ini, dari segi prestasi dalam aplikasi hiburan massa, "senjata" adalah jauh lebih rendah daripada "atom". Walau bagaimanapun, pandangan itu menggalakkan: seni bina Cortex-A9 terkini direka untuk mencipta pemproses dengan satu hingga empat teras dan, menurut ARM Limited, mereka telah meningkatkan prestasi titik terapung dengan ketara. Cip pertama berdasarkan Cortex-A9 - NVIDIA Tegra 2 - ialah cip dwi-teras dengan teras grafik yang menyokong video HD Penuh 1080p dan grafik tiga dimensi dengan antara muka perisian OpenGL ES 2.0. Tablet atau netbook dengan ciri sedemikian boleh bersaing dengan mudah dengan mana-mana peranti berasaskan Atom. Mari tambahkan di sini kecekapan luar biasa, yang bermaksud hayat bateri yang panjang. Jadi iPad Apple mungkin menjadi simbol permulaan perjuangan antara cip ARM dan pemproses x86 di bidang mereka sendiri.

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.

Di sini kami telah membandingkan pemproses ARM. 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. Sebagai contoh, kita boleh menamakan: 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, konsol permainan mudah alih, kalkulator, luaran cakera keras dan penghala. Kesemuanya mengandungi teras ARM, jadi kita boleh mengatakannya LENGAN- 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, bahagian lain komputer yang lengkap. Ini ialah pengawal memori, dan pengawal port I/O, dan 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 semua peranti 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, akhir-akhir ini semuanya menunjukkan bahawa pemproses ARM mula perlahan tetapi pasti 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.

Jawapannya adalah untuk aplikasi dengan peningkatan keselamatan berfungsi. Oleh sekurang-kurangnya biji ARM Cortex-R Mikropengawal "masa nyata" berprestasi tinggi daripada Texas Instruments digunakan untuk tujuan ini.

Walaupun pemproses Cortex-R hampir sepenuhnya serasi dengan pemproses Cortex-A dan Cortex-M dari segi set arahan, masih 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 pemprosesan isyarat digital dan pemprosesan media berprestasi tinggi. 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 mempunyai saluran paip titik terapung yang mematuhi IEEE-754 yang menyokong format ketepatan tunggal (32-bit) dan ketepatan dua (64-bit) serta berjalan selari dengan saluran paip 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. Keupayaan ini, ditambah dengan prestasi tinggi dan penentuan teras Cortex-R, membantu memenuhi permintaan aplikasi masa nyata yang juga memerlukan keselamatan berfungsi.

Jika anda bekerja dalam industri keselamatan dan kebolehpercayaan peranti, anda mungkin pernah mendengar tentang keselamatan berfungsi dalam peranti boleh atur cara. komponen elektronik, dan piawaian pertama yang mungkin terlintas di fikiran ialah IEC 61508. Ia merupakan piawaian keselamatan antarabangsa utama yang telah wujud selama kira-kira 20 tahun dan diikuti oleh 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 telah membangunkan piawaian keselamatan mereka sendiri atau menyesuaikan piawaian antarabangsa seperti IEC 61508. Terutamanya, industri automotif mengguna pakai piawaian keselamatan fungsinya sendiri, ISO 26262, pada tahun 2012.

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 bekerja pada projek yang memerlukan boleh dipercayai dan kerja selamat peranti, maka 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.

Cip ARM pertama muncul tiga dekad lalu berkat usaha syarikat British Acorn Computers (kini ARM Limited), tetapi untuk masa yang lama berada dalam bayang-bayang saudara mereka yang lebih terkenal - pemproses x86. Segala-galanya menjadi terbalik dengan peralihan industri IT ke era pasca komputer, apabila bukan lagi PC yang memerintah, tetapi alat mudah alih.

Ciri-ciri seni bina ARM

Mungkin ia patut dimulakan dengan fakta bahawa dalam seni bina pemproses x86 yang sedang digunakan Intel dan AMD, set arahan CISC (Complex Instruction Set Computer) digunakan, walaupun tidak dalam bentuk tulen. Oleh itu, sebilangan besar perintah kompleks, yang telah lama menjadi ciri CISC, mula-mula dinyahkodkan menjadi yang mudah, dan baru diproses. Jelas sekali bahawa keseluruhan rangkaian tindakan ini memerlukan banyak tenaga.

Alternatif yang cekap tenaga ialah cip seni bina ARM dengan set arahan RISC (Reduced Instruction Set Computer). Kelebihannya pada mulanya set kecil arahan mudah yang diproses dengan usaha yang minimum. Akibatnya, dua seni bina pemproses - x86 dan ARM - wujud bersama secara aman (sebenarnya, tidak begitu aman) dalam pasaran elektronik pengguna, yang setiap satunya mempunyai kelebihan dan kekurangannya sendiri.

Seni bina x86 diletakkan sebagai lebih universal dari segi tugas yang boleh dikendalikannya, termasuk yang intensif sumber seperti penyuntingan foto, muzik dan video, serta penyulitan dan pemampatan data. Sebaliknya, seni bina ARM "keluar" disebabkan penggunaan kuasa yang sangat rendah dan, secara amnya, prestasi yang mencukupi untuk tujuan terpenting hari ini: melukis halaman web dan memainkan kandungan media.

Model perniagaan ARM Limited

Pada masa ini, ARM Limited hanya terlibat dalam pembangunan seni bina pemproses rujukan dan pelesenan mereka. Penciptaan model cip tertentu dan pengeluaran besar-besaran seterusnya adalah tugas pemegang lesen ARM, yang mana terdapat banyak daripadanya. Di antara mereka terdapat syarikat yang hanya dikenali dalam kalangan sempit seperti STMicroelectronics, HiSilicon dan Atmel, serta gergasi IT yang namanya terkenal - Samsung, NVIDIA dan Qualcomm. DENGAN senarai penuh syarikat pemegang lesen boleh didapati di halaman yang sepadan di laman web rasmi ARM Limited.

Sebilangan besar pemegang lesen adalah disebabkan terutamanya oleh banyaknya aplikasi untuk pemproses ARM, dan alat mudah alih hanyalah puncak gunung ais. Cip yang murah dan cekap tenaga digunakan dalam sistem terbenam, peralatan rangkaian dan instrumentasi. Terminal pembayaran, modem 3G luaran dan monitor denyutan jantung sukan– semua peranti ini adalah berdasarkan seni bina pemproses ARM.

Menurut penganalisis, ARM Limited sendiri memperoleh royalti $0.067 pada setiap cip yang dihasilkan. Tetapi ini adalah jumlah yang sangat purata, kerana pada kos yang terbaru pemproses berbilang teras jauh lebih unggul daripada cip teras tunggal seni bina warisan.

Sistem cip tunggal

Dari sudut pandangan teknikal, memanggil pemproses cip seni bina ARM adalah tidak betul sepenuhnya, kerana sebagai tambahan kepada satu atau lebih teras pengkomputeran, ia termasuk beberapa komponen yang berkaitan. Lebih sesuai dalam dalam kes ini ialah istilah sistem cip tunggal dan sistem pada cip (daripada sistem Inggeris pada cip).

Oleh itu, sistem cip tunggal terkini untuk telefon pintar dan komputer tablet termasuk pengawal memori capaian rawak, pemecut grafik, penyahkod video, codec audio dan modul komunikasi wayarles pilihan. Cip yang sangat khusus mungkin termasuk pengawal tambahan untuk berinteraksi peranti persisian, contohnya sensor.

Komponen individu sistem cip tunggal boleh dibangunkan sama ada secara langsung oleh ARM Limited atau oleh syarikat pihak ketiga. Satu contoh yang menarik ialah pemecut grafik, yang sebagai tambahan kepada ARM Limited (grafik Mali) sedang dibangunkan oleh Qualcomm (grafik Adreno) dan NVIDIA (grafik GeForce ULP).

Kita tidak seharusnya melupakan syarikat Imagination Technologies, yang tidak melakukan apa-apa selain mereka bentuk pemecut grafik PowerVR. Tetapi dialah yang memiliki hampir separuh pasaran dunia grafik mudah alih: Alat Apple dan Amazon, tablet Samsung Galaxy Tab 2 dan juga telefon pintar murah berdasarkan pemproses MTK.

Generasi cip yang ketinggalan zaman

Seni bina pemproses yang ketinggalan zaman, tetapi masih digunakan secara meluas ialah ARM9 dan ARM11, yang masing-masing tergolong dalam keluarga ARMv5 dan ARMv6.

ARM9. Cip ARM9 boleh sampai kekerapan jam 400 MHz dan, kemungkinan besar, ia dipasang di dalam anda penghala wayarles dan telefon bimbit lama tetapi masih boleh dipercayai seperti Sony Ericsson K750i dan Nokia 6300. Kritikal untuk cip ARM9 ialah set arahan Jazelle, yang membolehkan anda bekerja dengan selesa dengan aplikasi Java (Opera Mini, Jimm, Foliant, dll.).

ARM11. pemproses ARM 11 boleh membanggakan set arahan yang diperluaskan berbanding ARM9 dan frekuensi jam yang jauh lebih tinggi (sehingga 1 GHz), walaupun kuasanya juga tidak mencukupi untuk tugas moden. Walau bagaimanapun, disebabkan penggunaan kuasa yang rendah dan, tidak kurang pentingnya, kos, cip ARM11 masih digunakan dalam telefon pintar tahap kemasukan: Samsung Galaxy Pocket dan Nokia 500.

Kerepek generasi moden

Semua lebih kurang cip seni bina ARM baharu adalah milik keluarga ARMv7, wakil utama yang telah mencapai lapan teras dan kelajuan jam melebihi 2 GHz. Teras pemproses yang dibangunkan secara langsung oleh ARM Limited tergolong dalam barisan Cortex dan kebanyakan pengeluar sistem cip tunggal menggunakannya tanpa perubahan ketara. Hanya Qualcomm dan Apple telah mencipta pengubahsuaian mereka sendiri berdasarkan ARMv7 - yang pertama memanggil ciptaan mereka Scorpion dan Krait, dan yang kedua - Swift.

ARM Cortex-A8. Dari segi sejarah, teras pemproses pertama keluarga ARMv7 ialah Cortex-A8, yang menjadi asas kepada SoC yang terkenal pada zamannya seperti Apple A4 (iPhone 4 dan iPad) dan Samsung Hummingbird (Samsung Galaxy S dan Galaxy Tab). Ia menunjukkan kira-kira dua kali lebih banyak prestasi tinggi berbanding ARM11 sebelum ini. Di samping itu, teras Cortex-A8 menerima pemproses bersama NEON untuk memproses video dan sokongan resolusi tinggi pemalam Adobe Kilat.

Benar, semua ini menjejaskan penggunaan kuasa Cortex-A8 secara negatif, yang jauh lebih tinggi daripada ARM11. Walaupun fakta bahawa cip ARM Cortex-A8 masih digunakan dalam tablet bajet (sistem cip tunggal Allwiner Boxchip A10), hari-hari mereka di pasaran nampaknya terbilang.

ARM Cortex-A9. Mengikuti Cortex-A8, ARM Limited memperkenalkan cip generasi baharu - Cortex-A9, yang kini paling biasa dan menduduki niche harga purata. Prestasi teras Cortex-A9 telah meningkat kira-kira tiga kali ganda berbanding Cortex-A8, dan ia juga mungkin untuk menggabungkan dua atau bahkan empat daripadanya pada satu cip.

Pemproses bersama NEON telah menjadi pilihan: NVIDIA memansuhkannya dalam sistem cip tunggal Tegra 2, memutuskan untuk membebaskannya lebih ruang untuk pemecut grafik. Benar, tiada perkara yang baik datang daripada ini, kerana kebanyakan aplikasi pemain video masih bergantung pada NEON yang diuji masa.

Semasa "pemerintahan" Cortex-A9, pelaksanaan pertama konsep besar.LITTLE yang dicadangkan oleh ARM Limited muncul, mengikut sistem cip tunggal yang sepatutnya mempunyai kedua-dua teras pemproses yang berkuasa dan lemah, tetapi cekap tenaga. Pelaksanaan pertama konsep besar.LITTLE ialah sistem pada cip NVIDIA Tegra 3 dengan empat teras Cortex-A9 (sehingga 1.7 GHz) dan teras pengiring cekap tenaga kelima (500 MHz) untuk melaksanakan tugas latar belakang yang mudah.

ARM Cortex-A5 dan Cortex-A7. Apabila mereka bentuk teras pemproses Cortex-A5 dan Cortex-A7, ARM Limited mengejar matlamat yang sama - untuk mencapai kompromi antara penggunaan kuasa minimum ARM11 dan prestasi Cortex-A8 yang boleh diterima. Mereka tidak lupa tentang kemungkinan menggabungkan dua atau empat teras - cip Cortex-A5 dan Cortex-A7 berbilang teras secara beransur-ansur muncul untuk dijual (Qualcomm MSM8625 dan MTK 6589).

ARM Cortex-A15. Teras pemproses Cortex-A15 menjadi kesinambungan logik bagi Cortex-A9 - akibatnya, cip seni bina ARM buat kali pertama dalam sejarah berjaya membandingkan secara kasar dalam prestasi dengan Intel Atom, dan ini sudah pun satu kejayaan yang hebat. Ia bukan untuk apa-apa Canonical Keperluan Sistem ke versi Ubuntu Touch OS dengan multitasking penuh ditunjukkan pemproses dwi teras ARM Cortex-A15 atau Intel Atom yang serupa.

Tidak lama lagi, banyak alat berasaskan NVIDIA Tegra 4 dengan empat teras ARM Cortex-A15 dan teras Cortex-A7 pendamping kelima akan mula dijual. Mengikuti NVIDIA, konsep besar.LITTLE telah diambil oleh Samsung: "dengan hatinya" Telefon pintar Galaxy S4 ialah cip Exynos 5 Octa dengan empat teras Cortex-A15 dan bilangan teras Cortex-A7 yang cekap tenaga yang sama.

Prospek masa hadapan

Alat mudah alih berasaskan cip Cortex-A15 masih belum muncul untuk jualan, tetapi trend utama dalam pembangunan lanjut seni bina ARM sudah diketahui. ARM Limited telah pun secara rasminya memperkenalkan keluarga pemproses ARMv8 seterusnya, yang mana wakilnya semestinya 64-bit. Buka era baru Pemproses RISC Cortex-A53 dan Cortex-A57 teras: yang pertama adalah cekap tenaga, dan yang kedua adalah berprestasi tinggi, tetapi kedua-duanya mampu berfungsi dengan jumlah RAM yang besar.

Pengeluar elektronik pengguna belum lagi berminat dengan keluarga pemproses ARMv8, tetapi pemegang lesen baharu sedang merancang untuk membawa cip ARM ke pasaran pelayan: AMD dan Calxeda. Idea ini adalah inovatif, tetapi ia mempunyai hak untuk hidup: pemecut grafik NVIDIA Tesla yang sama, yang terdiri daripada nombor besar kernel mudah telah membuktikan keberkesanannya dalam amalan sebagai penyelesaian pelayan.

Pada masa kini, terdapat dua seni bina pemproses yang paling popular. Ini ialah x86, yang dibangunkan pada tahun 80-an dan digunakan dalam komputer peribadi dan ARM - lebih moden, yang membolehkan anda menjadikan pemproses lebih kecil dan lebih menjimatkan. Ia digunakan dalam kebanyakan peranti mudah alih atau tablet.

Kedua-dua seni bina mempunyai kebaikan dan keburukan mereka, serta bidang aplikasi, tetapi terdapat juga ciri umum. Ramai pakar mengatakan bahawa ARM adalah masa depan, tetapi ia masih mempunyai beberapa kelemahan yang tidak dimiliki oleh x86. Dalam artikel kami hari ini, kami akan melihat bagaimana seni bina lengan berbeza daripada x86. Mari kita lihat perbezaan asas antara ARM dan x86, dan juga cuba tentukan yang lebih baik.

Pemproses adalah komponen utama mana-mana peranti pengkomputeran, sama ada telefon pintar atau komputer. Prestasinya menentukan berapa pantas peranti akan berfungsi dan berapa lama ia boleh berjalan pada kuasa bateri. Ringkasnya, seni bina pemproses ialah satu set arahan yang boleh digunakan untuk mengarang program dan dilaksanakan dalam tahap perkakasan menggunakan gabungan transistor pemproses tertentu. Ialah yang membolehkan program berinteraksi dengan perkakasan dan menentukan cara data akan dipindahkan ke dan dibaca daripada ingatan.

hidup masa ini Terdapat dua jenis seni bina: CISC (Complex Instruction Set Computing) dan RISC (Reduced Instruction Set Computing). Yang pertama menganggap bahawa pemproses akan melaksanakan arahan untuk semua keadaan, yang kedua, RISC, menetapkan tugas pembangun untuk mencipta pemproses dengan set arahan minimum yang diperlukan untuk operasi. Arahan RISC ada saiz yang lebih kecil dan lebih mudah.

seni bina x86

Seni bina pemproses x86 telah dibangunkan pada tahun 1978 dan pertama kali muncul dalam pemproses Intel dan merupakan jenis CISC. Namanya diambil dari model pemproses pertama dengan seni bina ini - Intel 8086. Dari masa ke masa, jika tiada alternatif yang lebih baik, pengeluar pemproses lain, contohnya, AMD, mula menyokong seni bina ini. Ia kini menjadi standard untuk komputer meja, komputer riba, netbook, pelayan dan peranti lain yang serupa. Tetapi kadangkala pemproses x86 digunakan dalam tablet, ini adalah amalan yang agak biasa.

Pemproses Intel 8086 pertama mempunyai kapasiti 16-bit, kemudian pada tahun 2000 pemproses seni bina 32-bit dikeluarkan, dan kemudiannya seni bina 64-bit muncul. Kami membincangkan perkara ini secara terperinci dalam artikel berasingan. Pada masa ini, seni bina telah berkembang dengan sangat banyak; set arahan dan sambungan baharu telah ditambah, yang boleh meningkatkan prestasi pemproses.

x86 mempunyai beberapa kelemahan yang ketara. Pertama, ini adalah kerumitan perintah, kekeliruan mereka, yang timbul disebabkan oleh sejarah pembangunan yang panjang. Kedua, pemproses sedemikian menggunakan terlalu banyak kuasa dan menghasilkan banyak haba kerana ini. jurutera x86 pada mulanya mengambil jalan untuk mendapatkan prestasi maksimum, dan kelajuan memerlukan sumber. Sebelum kita melihat perbezaan antara lengan x86, mari kita bercakap tentang seni bina ARM.

seni bina ARM

Seni bina ini diperkenalkan sedikit kemudian di belakang x86 - pada tahun 1985. Ia telah dibangunkan oleh syarikat British terkenal Acorn, kemudian seni bina ini dipanggil Mesin Risiko Arcon dan tergolong dalam jenis RISC, tetapi kemudian versi yang lebih baik Mesin RISC Advanted dikeluarkan, yang kini dikenali sebagai ARM.

Apabila membangunkan seni bina ini, jurutera menetapkan matlamat mereka untuk menghapuskan semua kelemahan x86 dan mencipta seni bina yang benar-benar baharu dan paling cekap. Cip ARM diterima penggunaan kuasa minimum Dan harga rendah, tetapi mempunyai prestasi yang lemah berbanding dengan x86, jadi mereka pada mulanya tidak mendapat banyak populariti pada komputer peribadi.

Tidak seperti x86, pembangun pada mulanya cuba mendapatkan kos minimum pada sumber, mereka mempunyai lebih sedikit arahan pemproses, lebih sedikit transistor, tetapi juga, sewajarnya, kurang semua jenis ciri-ciri tambahan. Tetapi untuk tahun lepas Prestasi pemproses ARM telah bertambah baik. Mengambil kira perkara ini, dan penggunaan kuasa yang rendah mereka mula digunakan secara meluas dalam peranti mudah alih, seperti tablet dan telefon pintar.

Perbezaan antara ARM dan x86

Dan sekarang setelah kita melihat sejarah perkembangan seni bina ini dan perbezaan asasnya, mari kita lakukan perbandingan terperinci ARM dan x86, berdasarkan pelbagai ciri mereka, untuk menentukan yang lebih baik dan lebih tepat memahami perbezaannya.

Pengeluaran

Pengeluaran x86 vs lengan adalah berbeza. Hanya dua syarikat yang mengeluarkan pemproses x86: Intel dan AMD. Pada mulanya, ini adalah satu syarikat, tetapi itu cerita yang sama sekali berbeza. Hanya syarikat-syarikat ini mempunyai hak untuk menghasilkan pemproses sedemikian, yang bermaksud bahawa hanya mereka yang akan mengawal arah pembangunan infrastruktur.

ARM berfungsi dengan sangat berbeza. Syarikat yang membangunkan ARM tidak mengeluarkan apa-apa. Mereka hanya mengeluarkan kebenaran untuk membangunkan pemproses seni bina ini, dan pengeluar boleh melakukan apa sahaja yang mereka perlukan, sebagai contoh, menghasilkan cip tertentu dengan modul yang mereka perlukan.

Bilangan arahan

Ini adalah perbezaan utama antara seni bina lengan dan x86. pemproses x86 berkembang pesat sebagai lebih berkuasa dan produktif. Pembangun telah menambah sejumlah besar arahan pemproses, dan terdapat lebih daripada sekadar set asas, dan terdapat banyak arahan yang boleh dilakukan tanpa. Pada mulanya, ini dilakukan untuk mengurangkan jumlah memori yang diduduki oleh program pada cakera. Banyak pilihan untuk perlindungan dan virtualisasi, pengoptimuman dan banyak lagi juga telah dibangunkan. Semua ini memerlukan transistor dan tenaga tambahan.

ARM lebih mudah. Terdapat lebih sedikit arahan pemproses di sini, hanya arahan yang diperlukan oleh sistem pengendalian dan sebenarnya digunakan. Jika kita membandingkan x86, maka hanya 30% daripada semua digunakan di sana arahan yang mungkin. Mereka lebih mudah dipelajari jika anda memutuskan untuk menulis program dengan tangan, dan mereka juga memerlukan lebih sedikit transistor untuk dilaksanakan.

Penggunaan kuasa

Kesimpulan lain muncul dari perenggan sebelumnya. Lebih banyak transistor pada papan, lebih besar kawasan dan penggunaan tenaga, dan sebaliknya juga benar.

pemproses x86 menggunakan lebih banyak kuasa daripada ARM. Tetapi penggunaan kuasa juga dipengaruhi oleh saiz transistor itu sendiri. Sebagai contoh, pemproses Intel i7 menggunakan 47 Watt, dan mana-mana pemproses telefon pintar ARM menggunakan tidak lebih daripada 3 Watt. Sebelum ini, papan dengan saiz elemen tunggal 80 nm dihasilkan, kemudian Intel mencapai pengurangan kepada 22 nm, dan tahun ini saintis dapat mencipta papan dengan saiz elemen 1 nanometer. Ini akan sangat mengurangkan penggunaan kuasa tanpa kehilangan prestasi.

Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, penggunaan tenaga pemproses x86 telah menurun dengan banyak, contohnya, pemproses baharu Intel Haswell boleh bertahan lebih lama pada kuasa bateri. Kini perbezaan antara lengan vs x86 beransur-ansur hilang.

Pelesapan haba

Bilangan transistor mempengaruhi parameter lain - penjanaan haba. Peranti moden tidak boleh menukar semua tenaga menjadi tindakan yang berkesan, sebahagian daripadanya dilesapkan sebagai haba. Kecekapan papan adalah sama, yang bermaksud bahawa semakin sedikit transistor dan semakin kecil saiznya, semakin kurang haba yang dihasilkan oleh pemproses. Di sini persoalan tidak lagi timbul sama ada ARM atau x86 akan menghasilkan kurang haba.

Prestasi pemproses

ARM pada asalnya tidak direka untuk prestasi maksimum, di sinilah x86 cemerlang. Ini sebahagiannya disebabkan oleh bilangan transistor yang lebih kecil. Tetapi baru-baru ini, prestasi pemproses ARM telah meningkat, dan ia sudah boleh digunakan sepenuhnya dalam komputer riba atau pelayan.

kesimpulan

Dalam artikel ini kita melihat bagaimana ARM berbeza daripada x86. Perbezaannya agak serius. Tetapi akhir-akhir ini garis antara kedua-dua seni bina menjadi kabur. Pemproses ARM menjadi lebih produktif dan lebih pantas, dan pemproses x86, terima kasih kepada pengurangan saiz elemen struktur papan, mula menggunakan lebih sedikit kuasa dan menjana lebih sedikit haba. Anda sudah boleh menemui pemproses ARM pada pelayan dan komputer riba, dan x86 pada tablet dan telefon pintar.

Apakah pendapat anda tentang x86 dan ARM ini? Apakah teknologi masa depan pada pendapat anda? Tulis dalam komen! By the way, .

Untuk menyimpulkan video tentang pembangunan seni bina ARM: