Jibu ni kwa programu zilizo na usalama ulioongezeka wa utendaji. Na angalau Cores za ARM Cortex-R katika vidhibiti vidogo vya utendaji vya juu vya "wakati halisi" vya kampuni. Vyombo vya Texas Hivi ndivyo wanavyotumiwa.

Ingawa Wasindikaji wa Cortex-R Karibu zinaendana kabisa na vichakataji vya Cortex-A na Cortex-M kulingana na seti ya maagizo; walakini, kuna tofauti kubwa kati yao. Hasa, msingi wa Cortex-R hutoa utendaji wa juu zaidi kuliko Cortex-M, wakati huo huo kuwa na uwezo wa kufanya shughuli za kuamua ambazo ni vigumu kufikia kwenye vichakataji maombi vya Cortex-A. Kwa hiyo kwa suala la utendaji, Cortex-R iko kati ya Cortex-M na Cortex-A, lakini wakati huo huo inaweza kutumika katika microcontrollers na wasindikaji.

Msingi wa Cortex-R umejengwa kwenye usanifu wa Harvard na hutoa kasi ya juu ya saa kutokana na bomba la hatua 8 na utekelezaji wa maelekezo ya juu zaidi. Maagizo ya SIMD ya maunzi huwezesha utendaji wa juu usindikaji wa kidijitali ishara na kufanya kazi na data ya midia. Cortex-M pia ina vipengele vya kuimarisha utendaji kama vile kitangulizi cha maagizo, kitabiri cha tawi, na kigawanyaji maunzi. Vipengele vile vya usanifu husaidia wasindikaji wa Cortex-R4 na Cortex-R5 kufikia utendaji wa juu utendaji DMIPS/MHz. Kipengele kingine cha kufurahisha cha msingi wa Cortex-R ni kwamba bomba la IEEE-754 linalofuatana na sehemu ya kuelea linaauni umbizo la usahihi-moja (32-bit) na usahihi maradufu (64-bit), na huendesha sambamba na sehemu ya kuelea. nambari za uhakika.

Kwa kumbukumbu ya muda wa chini wa kusubiri iliyounganishwa kwa ukali na kichakataji, majibu kwa matukio ya wakati halisi hutokea haraka iwezekanavyo, na ushughulikiaji wa kukatiza hufanywa haraka iwezekanavyo. Vipengele hivi, na vile vile utendaji wa juu na uamuzi wa msingi wa Cortex-R, husaidia kukidhi mahitaji ya programu za wakati halisi ambazo zinahitaji pia usalama wa utendaji.

Ikiwa unafanya kazi katika tasnia ya usalama na kuegemea ya kifaa, labda umesikia kuhusu usalama wa utendaji wa vipengele vya kielektroniki vinavyoweza kuratibiwa, na cha kwanza ambacho kinaweza kukumbukwa ni IEC 61508. Hiki ni kiwango kikuu cha usalama cha kimataifa ambacho kimekuwepo kwa takriban miaka 20 na inafuatwa.katika tasnia nyingi. Usalama wa kiutendaji hutolewa kwa usafiri (anga, reli na sekta ya magari), katika tasnia, dawa, nishati mbadala na nyanja zingine. Sekta hizi ama zilitengeneza viwango vyao vya usalama au kubadilishwa viwango vya kimataifa, kwa mfano, IEC 61508. Ikumbukwe hasa ni kwamba mwaka wa 2012 sekta ya magari ilipitisha kiwango chake cha usalama cha kazi, ISO 26262.

Kwa hivyo, ni nini kizuri kuhusu Cortex-R katika suala la usalama wa kufanya kazi? Kwanza kabisa, vipengele vya kipekee vya usanidi vinavyoruhusu urekebishaji wa makosa. Vipengele hivi ni chaguo ambazo ARM imeunda moja kwa moja kwenye kernel, ambayo ni pamoja na ugunduzi wa makosa na urekebishaji, ulinzi wa kumbukumbu ya basi na L1, njia za utendakazi za watumiaji na zilizobahatika. programu yenye kitengo cha ulinzi wa kumbukumbu (MPU) na usaidizi wa usanidi wa Hatua ya Kufuli ya msingi-mbili (DCLS).

DCLS ni nini na kwa nini inahitajika? Ikiwa wewe ni mhandisi wa programu unafanya kazi kwenye mradi unaohitaji kifaa kufanya kazi kwa uhakika na kwa usalama, DCLS itarahisisha maisha yako zaidi. Hii ni muhimu sana ikiwa unatumia vidhibiti vidogo viwili au cores mbili huru kugundua makosa katika msingi mmoja.

Kuna shida kadhaa maalum wakati wa kufanya kazi na kernel huru. Kwanza, unahitaji kuandika msimbo wa "ziada" kwa kila microcontroller ambayo itafuatilia microcontroller nyingine. Pili, sasa unahitaji kufanya nambari hii kuwa sehemu kuu ya moduli yako usalama wa mfumo, hii ina maana kwamba ni lazima utoe uaminifu na usalama katika kila mstari wa msimbo huu kazi zaidi. Kwa DCLS, msimbo huu "wa ziada" na hitaji la kuulinda huwa jambo la zamani. Kwa kweli, msanidi programu bado atalazimika kuandika mistari mingi ya nambari zinazohusiana na usalama, lakini utaratibu huu bado hurahisisha maisha yake.

Kwa urahisi wa kuelewa, utaratibu wa DCLS unaweza kufikiriwa kama mchanganyiko wa kichakataji kikuu na moduli ya uthibitishaji. Kwa mtazamo wa msanidi programu, upangaji wa mfumo kama huo hautatofautiana na upangaji wa kidhibiti cha kawaida cha msingi mmoja. Msingi wa pili, yaani, moduli ya uthibitishaji, pamoja na mantiki ya kulinganisha, hufanya kazi ya msimbo wa "ziada" ulioelezwa hapo juu, pamoja na mengi zaidi. Mantiki ya kulinganisha inaweza kugundua hitilafu katika mizunguko michache ya kichakataji, ilhali msingi tofauti unaweza kuchukua mamia au hata maelfu ya mizunguko kufanya hivyo. Kwa hivyo, DCLS ni haraka sana katika kugundua makosa na inaweza kuokoa wakati muhimu katika kuunda msimbo wa kuaminika.

Wengi mno vifaa vya kisasa tumia wasindikaji kulingana na usanifu wa ARM, ambao unatengenezwa na kampuni ya jina moja la ARM Limited. Inashangaza, kampuni haina kuzalisha wasindikaji yenyewe, lakini tu leseni ya teknolojia yake kwa wazalishaji wa tatu wa chip. Kwa kuongezea, kampuni pia inakuza cores za processor za Cortex na vichapuzi vya picha za Mali, ambazo hakika tutazigusa katika nyenzo hii.

ARM Limited

Kampuni ya ARM, kwa kweli, ni hodhi katika uwanja wake, na idadi kubwa ya simu mahiri za kisasa na kompyuta kibao kwenye mifumo mbalimbali ya uendeshaji ya rununu hutumia wasindikaji kulingana na usanifu wa ARM. Watengenezaji wa Chip hutoa leseni kwa cores za kibinafsi, seti za maagizo na teknolojia zinazohusiana kutoka kwa ARM, na gharama ya leseni inatofautiana kwa kiasi kikubwa kulingana na aina ya core processor (hii inaweza kuanzia suluhu za bajeti ya nishati kidogo hadi quad-core ya kisasa na hata nane-core. chips) na vipengele vya ziada. Ripoti ya mapato ya kila mwaka ya ARM Limited ya 2006 ilionyesha mapato ya $161 milioni kwa kutoa leseni kwa wasindikaji wapatao bilioni 2.5 (kutoka bilioni 7.9 mwaka wa 2011), ambayo inatafsiriwa hadi takriban $0.067 kwa kila chip. Hata hivyo, kwa sababu iliyoelezwa hapo juu, hii ni takwimu ya wastani sana kutokana na tofauti katika bei za leseni mbalimbali, na tangu wakati huo faida ya kampuni inapaswa kukua mara nyingi zaidi.

Hivi sasa, wasindikaji wa ARM wameenea sana. Chips kulingana na usanifu huu hutumiwa kila mahali, pamoja na seva, lakini mara nyingi ARM inaweza kupatikana katika iliyopachikwa na. mifumo ya simu, kuanzia na vidhibiti vya anatoa ngumu na kuishia na simu mahiri za kisasa, vidonge na gadgets nyingine.

Viini vya Cortex

ARM inakuza familia kadhaa za cores ambazo hutumiwa kazi mbalimbali. Kwa mfano, vichakataji kulingana na Cortex-Mx na Cortex-Rx (ambapo "x" ni tarakimu au nambari inayoonyesha nambari kamili ya msingi) hutumiwa katika mifumo iliyopachikwa na hata vifaa vya watumiaji, kama vile vipanga njia au vichapishaji.

Hatutakaa juu yao kwa undani, kwa sababu tunavutiwa sana na familia ya Cortex-Ax - chipsi zilizo na cores kama hizo hutumiwa kwenye vifaa vyenye tija zaidi, pamoja na simu mahiri, kompyuta kibao na koni za mchezo. ARM inafanya kazi kila wakati kwenye cores mpya kutoka kwa mstari wa Cortex-Ax, lakini wakati wa kuandika nakala hii, zifuatazo hutumiwa kwenye simu mahiri:

Nambari ya juu, juu ya utendaji wa processor na, ipasavyo, ni ghali zaidi darasa la vifaa ambavyo hutumiwa. Hata hivyo, ni muhimu kuzingatia kwamba sheria hii haizingatiwi kila wakati: kwa mfano, chips kulingana na cores Cortex-A7 zina utendaji wa juu zaidi kuliko wale wa msingi wa Cortex-A8. Walakini, ikiwa vichakataji vya Cortex-A5 tayari vinazingatiwa kuwa vimepitwa na wakati na karibu hazitumiki kamwe vifaa vya kisasa, basi CPU za Cortex-A15 zinaweza kupatikana katika viwasilianishi vya bendera na kompyuta kibao. Sio muda mrefu uliopita, ARM ilitangaza rasmi maendeleo ya cores mpya, zenye nguvu zaidi na, wakati huo huo, zenye ufanisi wa nishati za Cortex-A53 na Cortex-A57, ambazo zitaunganishwa kwenye chip moja kwa kutumia teknolojia ya ARM kubwa.LITTLE na kuunga mkono ARMv8 seti ya maagizo ("toleo la usanifu") , lakini hazitumiki kwa sasa katika vifaa vya kawaida vya watumiaji. Chips nyingi za Cortex-core zinaweza kuwa multi-core, na vichakataji vya quad-core ni vya kawaida katika simu mahiri za kisasa za hali ya juu.

Watengenezaji wakubwa wa simu mahiri na kompyuta kibao kwa kawaida hutumia vichakataji kutoka kwa watengeneza chip wanaojulikana kama Qualcomm au suluhisho mwenyewe, ambazo tayari zimekuwa maarufu kabisa (kwa mfano, Samsung na familia yake ya chipsets za Exynos), lakini kati ya sifa za kiufundi vifaa vingi makampuni madogo Mara nyingi unaweza kupata maelezo kama vile “1 GHz Cortex-A7 processor” au “1 GHz dual-core Cortex-A7”, ambayo kwa mtumiaji wa wastani hatasema chochote. Ili kuelewa ni tofauti gani kati ya viini vile, hebu tuzingatie kuu.

Msingi wa Cortex-A5 hutumiwa zaidi katika wasindikaji wa gharama nafuu vifaa vya bajeti. Vifaa kama hivyo vinakusudiwa tu kutekeleza anuwai ndogo ya kazi na kuendesha programu rahisi, lakini hazijaundwa kabisa kwa programu zinazotumia rasilimali nyingi na, haswa, michezo. Mfano wa kifaa kilicho na processor ya Cortex-A5 ni Mlipuko wa Highscreen, ambao ulipokea chip. Qualcomm Snapdragon S4 Play MSM8225 iliyo na cores mbili za Cortex-A5 zenye saa 1.2 GHz.

Wasindikaji wa Cortex-A7 wana nguvu zaidi kuliko chipsi za Cortex-A5 na pia ni za kawaida zaidi. Chips vile hutengenezwa kwa kutumia teknolojia ya mchakato wa nanometer 28 na kuwa na cache kubwa ya ngazi ya pili ya hadi 4 megabytes. Cortex-A7 cores hupatikana hasa ndani smartphones za bajeti na vifaa vya bei nafuu vya sehemu ya kati kama iconBIT Mercury Quad, na pia, isipokuwa, katika Samsung Galaxy S IV GT-i9500 yenye kichakataji cha Exynos 5 Octa - chipset hii hutumia teknolojia ya kuokoa nishati wakati wa kufanya kazi zisizohitajika. processor ya quad-core kwenye Cortex-A7.

Msingi wa Cortex-A8 haujaenea kama "majirani" yake, Cortex-A7 na Cortex-A9, lakini bado hutumiwa katika vifaa anuwai. ngazi ya kuingia. Kasi ya saa ya kufanya kazi ya chipsi za Cortex-A8 inaweza kuanzia 600 MHz hadi 1 GHz, lakini wakati mwingine watengenezaji wasindikaji wa overclock hadi zaidi. masafa ya juu. Kipengele cha msingi wa Cortex-A8 ni ukosefu wa usaidizi wa usanidi wa msingi-nyingi (ambayo ni, wasindikaji kwenye cores hizi wanaweza tu kuwa msingi mmoja), na hutekelezwa kwa kutumia teknolojia ya mchakato wa nanometer 65, ambayo tayari inazingatiwa. kizamani.

Сortex-A9

Miaka michache tu iliyopita, cores za Cortex-A9 zilizingatiwa kuwa suluhisho la juu na zilitumika katika chipsi za msingi-moja na zenye nguvu zaidi za msingi mbili, kama vile Nvidia Tegra 2 na Texas Instruments OMAP4. Hivi sasa, vichakataji vya Cortex-A9 vilivyotengenezwa kwa kutumia teknolojia ya mchakato wa nanomita 40 hazipotezi umaarufu na hutumiwa katika simu mahiri nyingi za sehemu ya kati. Mzunguko wa uendeshaji wa wasindikaji vile unaweza kuwa kutoka 1 hadi 2 au zaidi gigahertz, lakini kwa kawaida ni mdogo kwa 1.2-1.5 GHz.

Mnamo Juni 2013, ARM ilianzisha rasmi msingi wa Cortex-A12, ambao umetengenezwa kwa teknolojia mpya ya mchakato wa nanometer 28 na imeundwa kuchukua nafasi ya cores za Cortex-A9 katika simu mahiri za sehemu ya kati. Msanidi anaahidi ongezeko la 40% la utendakazi ikilinganishwa na Cortex-A9, na zaidi ya hayo, core za Cortex-A12 zitaweza kushiriki katika usanifu mkubwa wa ARM.LITTLE kama usanifu wenye tija pamoja na Cortex-A7 ya kuokoa nishati, ambayo itaruhusu wazalishaji kuunda chips za bei nafuu za msingi nane. Ukweli, wakati wa kuandika, yote haya ni katika mipango tu, na uzalishaji mkubwa wa chips za Cortex-A12 bado haujaanzishwa, ingawa RockChip tayari imetangaza nia yake ya kutoa processor ya quad-core Cortex-A12 na mzunguko wa GHz 1.8.

Kufikia 2013, msingi wa Cortex-A15 na derivatives yake ndio suluhisho kuu na hutumiwa katika chipsi za mawasiliano bora. wazalishaji mbalimbali. Miongoni mwa wasindikaji wapya waliotengenezwa kwa kutumia teknolojia ya mchakato wa 28-nm na kulingana na Cortex-A15 ni Samsung Exynos 5 Octa na Nvidia Tegra 4, na msingi huu mara nyingi hufanya kama jukwaa la marekebisho kutoka kwa wazalishaji wengine. Kwa mfano, kichakataji cha hivi karibuni cha Apple cha A6X kinatumia cores Swift, ambayo ni marekebisho ya Cortex-A15. Chipu za Cortex-A15 zina uwezo wa kufanya kazi kwa masafa ya 1.5-2.5 GHz, na zinaauni viwango vingi vya wahusika wengine na uwezo wa kushughulikia hadi TB 1. kumbukumbu ya kimwili inafanya uwezekano wa kutumia wasindikaji vile katika kompyuta (jinsi gani mtu hawezi kukumbuka Raspberry Pi mini-kompyuta ukubwa wa kadi ya benki).

Mfululizo wa Cortex-A50

Katika nusu ya kwanza ya 2013, ARM ilianzishwa mstari mpya chips, ambayo iliitwa mfululizo wa Cortex-A50. Cores ya mstari huu itafanywa kulingana na toleo jipya usanifu, ARMv8, na kusaidia seti mpya za maagizo, na pia itakuwa 64-bit. Mpito kwa kina kipya kitahitaji uboreshaji wa mifumo ya uendeshaji ya simu na programu, lakini, bila shaka, usaidizi wa makumi ya maelfu ya maombi ya 32-bit utabaki. Apple ilikuwa ya kwanza kubadili usanifu wa 64-bit. Vifaa vya hivi karibuni vya kampuni, kwa mfano, iPhone 5S, huendesha hasa kichakataji hiki cha Apple A7 ARM. Ni vyema kutambua kwamba haitumii cores ya Cortex - hubadilishwa na kokwa mwenyewe mtengenezaji anayeitwa Swift. Moja ya sababu za wazi za hitaji la kuhamia kwa wasindikaji wa 64-bit ni msaada wa zaidi ya 4 GB ya RAM, na, kwa kuongeza, uwezo wa kufanya kazi zaidi wakati wa kuhesabu. idadi kubwa. Kwa kweli, kwa sasa hii ni muhimu, kwanza kabisa, kwa seva na Kompyuta, lakini hatutashangaa ikiwa katika miaka michache simu mahiri na vidonge vilivyo na kiasi kama hicho cha RAM vinaonekana kwenye soko. Hadi sasa, hakuna kinachojulikana kuhusu mipango ya kuzalisha chips kwenye usanifu mpya na simu mahiri zinazotumia, lakini kuna uwezekano kwamba bendera zitapokea wasindikaji hawa mnamo 2014, kama Samsung tayari imetangaza.

Mfululizo unafungua na msingi wa Cortex-A53, ambayo itakuwa "mrithi" wa moja kwa moja wa Cortex-A9. Wachakataji kulingana na Cortex-A53 ni bora zaidi kuliko chips kulingana na Cortex-A9 katika utendaji, lakini wakati huo huo hudumisha matumizi ya chini ya nishati. Vichakataji kama hivyo vinaweza kutumika kibinafsi au katika usanidi wa ARM big.LITTLE, vikiunganishwa kwenye chipset sawa na kichakataji cha Cortex-A57.

Utendaji Cortex-A53, Cortex-A57

Vichakataji vya Cortex-A57, ambavyo vitatengenezwa kwa kutumia teknolojia ya mchakato wa nanomita 20, vinapaswa kuwa vichakataji vya ARM vyenye nguvu zaidi katika siku za usoni. Msingi mpya ni bora zaidi kuliko mtangulizi wake, Cortex-A15, katika suala la vigezo mbalimbali utendaji (unaweza kuona kulinganisha hapo juu), na, kulingana na ARM, ambayo inalenga sana soko la PC, itakuwa suluhisho la faida kwa kompyuta za kawaida(pamoja na kompyuta za mkononi), sio tu vifaa vya rununu.

MKONO mkubwa.KIDOGO

Kama suluhisho la teknolojia ya hali ya juu kwa tatizo la matumizi ya nishati ya wasindikaji wa kisasa, ARM inatoa teknolojia kubwa.LITTLE, kiini chake ni kuchanganya aina tofauti za cores kwenye chip moja, kwa kawaida idadi sawa ya kuokoa nishati na utendaji wa juu. wale.

Kuna mipango mitatu ya uendeshaji wa kernels aina mbalimbali kwenye chip moja: kubwa.LITTLE (uhamiaji kati ya makundi), kubwa.IKS NDOGO (uhamiaji kati ya cores) na kubwa.MBUNGE NDOGO (usindikaji mwingi wa heterogeneous).

big.LITTLE (uhamiaji kati ya makundi)

Chipset ya kwanza kulingana na usanifu mkubwa wa ARM.LITTLE ilikuwa kichakataji cha Samsung Exynos 5 Octa. Inatumia mpango mkubwa wa awali.LITTLE "4+4", ambayo ina maana ya kuunganishwa katika makundi mawili (hivyo jina la mpango) kwenye chip moja chembe nne za utendaji wa juu za Cortex-A15 kwa matumizi na michezo inayotumia rasilimali nyingi na nne za nishati- kuokoa cores za Cortex-A7 kwa kazi ya kila siku na programu nyingi, na aina moja tu ya kernel inaweza kufanya kazi kwa wakati mmoja. Kubadilisha kati ya vikundi vya cores hutokea karibu mara moja na bila kutambuliwa na mtumiaji katika hali ya kiotomatiki kikamilifu.

big.LITTLE IKS (uhamiaji kati ya cores)

Utekelezaji mgumu zaidi wa usanifu mkubwa.LITTLE ni mchanganyiko wa cores kadhaa halisi (kawaida mbili) hadi moja ya mtandaoni, inayodhibitiwa na kernel ya mfumo wa uendeshaji, ambayo huamua ni cores gani za kutumia - ufanisi wa nishati au uzalishaji. Bila shaka cores virtual pia kadhaa - kielelezo kinaonyesha mfano wa mzunguko wa IKS, ambapo katika kila moja ya nne virtual Cores zina Cortex-A7 moja na msingi wa Cortex-A15.

kubwa.MBUNGE MDOGO (uchakataji tofauti tofauti)

Mpango mkubwa.LITTLE MP ndio "wa hali ya juu" zaidi - ndani yake, kila msingi unajitegemea na unaweza kuwashwa na OS kernel inavyohitajika. Hii ina maana kwamba ikiwa cores nne za Cortex-A7 na nambari sawa ya Cortex-A15 cores zitatumika, chipset iliyojengwa kwenye ARM big.LiTTLE MP usanifu itaweza kuendesha core zote 8 kwa wakati mmoja, ingawa ni za aina tofauti. Moja ya wasindikaji wa kwanza wa aina hii ilikuwa chip ya msingi nane kutoka Mediatek - MT6592, ambayo inaweza kufanya kazi kwa mzunguko wa saa ya 2 GHz, na pia kurekodi na kucheza video katika azimio la UltraHD.

Baadaye

Kwa mujibu wa taarifa zilizopo sasa, katika siku za usoni ARM, pamoja na makampuni mengine, inapanga kuzindua kizazi kijacho chips kubwa.LITTLE, ambayo itatumia cores mpya za Cortex-A53 na Cortex-A57. Mbali na hilo, wasindikaji wa bajeti big.LITTLE itatolewa kwenye ARM Mtengenezaji wa Kichina MediaTek, ambayo itafanya kazi kulingana na mpango wa "2 + 2", yaani, tumia vikundi viwili vya cores mbili.

Viongeza kasi vya picha za Mali

Mbali na wasindikaji, ARM pia hutengeneza vichapuzi vya picha vya familia ya Mali. Kama wasindikaji, vichapuzi vya picha vina sifa ya vigezo vingi, kwa mfano, kiwango cha anti-aliasing, interface ya basi, cache (kumbukumbu ya haraka sana inayotumiwa kuongeza kasi ya kufanya kazi) na idadi ya "cores za picha" (ingawa, kama tulivyoandika. katika makala iliyotangulia, kiashirio hiki, licha ya kufanana na neno linalotumika kuelezea CPU kwa hakika hakina athari yoyote katika utendaji wakati wa kulinganisha GPU mbili).

Kichapuzi cha kwanza cha michoro cha ARM kilikuwa Mali 55 ambayo sasa haijatumika, ambayo ilitumika kugusa simu LG Renoir (ndio, ya kawaida zaidi simu ya mkononi) GPU haikutumika katika michezo - kwa kutoa kiolesura pekee, na ilikuwa na sifa za awali kulingana na viwango vya leo, lakini ikawa "babu" wa mfululizo wa Mali.

Tangu wakati huo, maendeleo yamekuja kwa muda mrefu, na sasa API zinazotumika na viwango vya michezo ya kubahatisha ni muhimu sana. Kwa mfano, usaidizi wa OpenGL ES 3.0 sasa unatangazwa tu katika vichakataji vyenye nguvu zaidi kama vile Qualcomm Snapdragon 600 na 800, na, ikiwa tunazungumza kuhusu bidhaa za ARM, kiwango hicho kinaungwa mkono na viongeza kasi kama vile Mali-T604 (ilikuwa ya kwanza. GPU ARM, iliyotengenezwa kwenye usanifu mpya wa Midgard), Mali-T624, Mali-T628, Mali-T678 na chipsi zingine zinazofanana nazo kwa sifa. Hii au hiyo GPU, kama sheria, inahusiana kwa karibu na kernel, lakini, hata hivyo, imeonyeshwa kando, ambayo inamaanisha kwamba ikiwa ubora wa picha kwenye michezo ni muhimu kwako, basi ni jambo la busara kuangalia jina la kiongeza kasi katika vipimo vya simu mahiri au kompyuta kibao.

ARM pia ina vichapuzi vya michoro kwa simu mahiri za sehemu ya kati katika mpangilio wake, zinazojulikana zaidi ni Mbunge wa Mali-400 na Mbunge wa Mali-450, ambazo hutofautiana na kaka zao wakubwa katika utendaji wa chini kiasi na seti ndogo ya API na viwango vinavyotumika. Licha ya hayo, GPU hizi zinaendelea kutumika katika simu mahiri mpya, kwa mfano, Zopo ZP998, ambayo ilipokea kichapuzi cha picha cha Mali-450 MP4 (marekebisho yaliyoboreshwa ya Mbunge wa Mali-450) pamoja na processor ya msingi nane ya MTK6592.

Inawezekana, simu mahiri zilizo na vichapuzi vya hivi punde zaidi vya michoro vya ARM zinapaswa kuonekana mwishoni mwa 2014: Mali-T720, Mali-T760 na Mali-T760 MP, ambazo zilianzishwa Oktoba 2013. Mali-T720 inakadiriwa kuwa GPU mpya kwa simu mahiri za bei ya chini na GPU ya kwanza katika sehemu hii kusaidia Open GL ES 3.0. Mali-T760, kwa upande wake, itakuwa moja ya viongeza kasi vya picha za rununu zenye nguvu zaidi: kulingana na sifa zilizotajwa, GPU ina cores 16 za kompyuta na ina nguvu kubwa sana ya kompyuta, 326 Gflops, lakini, wakati huo huo, mara nne. matumizi ya chini ya nguvu kuliko Mali-T604 iliyotajwa hapo juu.

Jukumu la CPU na GPU kutoka ARM kwenye soko

Licha ya ukweli kwamba ARM ndiye mwandishi na msanidi programu wa usanifu wa jina moja, ambalo, tunarudia, sasa linatumika katika wasindikaji wengi wa rununu, suluhisho zake kwa njia ya cores na vichochezi vya michoro sio maarufu kati ya watu. wazalishaji wakubwa simu mahiri. Kwa mfano, inaaminika kuwa wawasilianaji wa bendera kwenye Android OS wanapaswa kuwa nayo Kichakataji cha Snapdragon na Krait cores na kichapuzi cha michoro cha Adreno kutoka Qualcomm, chipsets kutoka kampuni hiyo hiyo hutumiwa katika simu mahiri kulingana na Simu ya Windows, na wazalishaji wengine wa gadget, kwa mfano, Apple, huendeleza kernels zao wenyewe. Kwa nini hali hii ipo kwa sasa?

Labda baadhi ya sababu zinaweza kuwa za ndani zaidi, lakini moja wapo ni ukosefu wa nafasi wazi ya CPU na GPU kutoka kwa ARM kati ya bidhaa za kampuni zingine, kama matokeo ambayo maendeleo ya kampuni yanaonekana kama sehemu za msingi za matumizi katika B. - vifaa vya chapa. simu mahiri za bei nafuu na kuunda masuluhisho ya kukomaa zaidi kulingana nao. Kwa mfano, Qualcomm hurudia karibu kila wasilisho kwamba mojawapo ya malengo yake makuu wakati wa kuunda vichakataji vipya ni kupunguza matumizi ya nguvu, na viini vyake vya Krait, vinavyorekebishwa vya Cortex, vinaonyesha mara kwa mara matokeo ya juu ya utendaji. Taarifa kama hiyo ni kweli kwa chipsets za Nvidia, ambazo zinalenga michezo, lakini kwa wasindikaji wa Exynos kutoka Samsung na mfululizo wa A kutoka Apple, wana soko lao kwa sababu ya usakinishaji katika simu mahiri za kampuni hizo hizo.

Hayo hapo juu haimaanishi kwamba maendeleo ya ARM ni makubwa mbaya zaidi kuliko wasindikaji na viini kutoka kwa makampuni ya wahusika wengine, lakini ushindani kwenye soko hatimaye huwanufaisha wanunuzi wa simu mahiri. Tunaweza kusema kwamba ARM inatoa nafasi zilizoachwa wazi, kwa kununua leseni ambayo, watengenezaji wanaweza kuzirekebisha kwa uhuru.

Hitimisho

Vichakataji vidogo kulingana na usanifu wa ARM vimefanikiwa kushinda soko la vifaa vya rununu kwa sababu ya matumizi yao ya chini ya nishati na kubwa kiasi. nguvu ya kompyuta. Hapo awali, usanifu mwingine wa RISC ulishindana na ARM, kwa mfano, MIPS, lakini sasa ina mshindani mmoja tu mkubwa aliyebaki - Kampuni ya Intel na usanifu wa x86, ambao, kwa njia, ingawa inapigania kikamilifu sehemu yake ya soko, bado haijachukuliwa kwa uzito na watumiaji au wazalishaji wengi, haswa kwa kuwa karibu hakuna bendera kulingana nayo (Lenovo K900 haiwezi tena kushindana na. karibuni smartphones za juu kwenye wasindikaji wa ARM).

Unafikiria nini, kuna mtu yeyote ataweza kuchukua nafasi ya ARM, na nini itakuwa mustakabali wa kampuni hii na usanifu wake?

Kichakataji cha ARM ni kichakataji cha rununu kwa simu mahiri na kompyuta kibao.

Jedwali hili linaonyesha vichakataji vyote vya ARM vinavyojulikana kwa sasa. Jedwali la vichakataji vya ARM litaongezwa na kuboreshwa kadiri miundo mipya inavyoonekana. Jedwali hili hutumia mfumo wa masharti kutathmini utendakazi wa CPU na GPU. Data ya utendaji ya kichakataji cha ARM ilichukuliwa kutoka zaidi vyanzo mbalimbali, haswa kulingana na matokeo ya majaribio kama vile: PassMark, Mtutu, GFXBench.

Hatudai usahihi kabisa. Kwa usahihi kabisa cheo na tathmini utendaji wa vichakataji vya ARM haiwezekani, kwa sababu rahisi kwamba kila mmoja wao ana faida kwa njia fulani, lakini kwa namna fulani hupungua nyuma ya wasindikaji wengine wa ARM. Jedwali la wasindikaji wa ARM hukuruhusu kuona, kutathmini na, muhimu zaidi, linganisha SoCs tofauti (System-On-Chip) ufumbuzi. Kwa kutumia meza yetu, unaweza kulinganisha wasindikaji wa simu na inatosha kujua hasa jinsi moyo wa ARM wa simu mahiri au kompyuta yako kibao ya baadaye (au ya sasa) umewekwa.

Kwa hivyo tulitumia Ulinganisho wa ARM wasindikaji. Tuliangalia na kulinganisha utendaji wa CPU na GPU katika SoCs tofauti (System-on-Chip). Lakini msomaji anaweza kuwa na maswali kadhaa: Wasindikaji wa ARM hutumiwa wapi? Kichakataji cha ARM ni nini? Usanifu wa ARM unatofautianaje na wasindikaji wa x86? Wacha tujaribu kuelewa haya yote bila kuingia kwa undani sana.

Kwanza, hebu tufafanue istilahi. ARM ni jina la usanifu na wakati huo huo jina la kampuni inayoongoza maendeleo yake. Kifupi ARM kinasimama kwa (Advanced RISC Machine au Acorn RISC Machine), ambayo inaweza kutafsiriwa kama: advanced RISC machine. Usanifu wa ARM inachanganya familia ya viini vya processor 32 na 64-bit vilivyotengenezwa na kupewa leseni na ARM Limited. Ningependa kutambua mara moja kwamba kampuni ya ARM Limited inajishughulisha pekee na maendeleo ya kernels na zana kwao (zana za kurekebisha, compilers, nk), lakini si katika uzalishaji wa wasindikaji wenyewe. Kampuni ARM Limited huuza leseni za utengenezaji wa vichakataji vya ARM kwa wahusika wengine. Hapa kuna orodha ya baadhi ya makampuni yaliyopewa leseni ya kuzalisha vichakataji vya ARM leo: AMD, Atmel, Altera, Cirrus Logic, Intel, Marvell, NXP, Samsung, LG, MediaTek, Qualcomm, Sony Ericsson, Vyombo vya Texas, nVidia, Freescale... na wengine wengi.

Baadhi ya makampuni ambayo yamepata leseni ya kuzalisha vichakataji vya ARM huunda matoleo yao ya cores kulingana na usanifu wa ARM. Mifano ni pamoja na: 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 na HiSilicon K3.

Leo wanafanya kazi kwenye wasindikaji wa msingi wa ARM karibu umeme wowote: PDA, Simu ya kiganjani na simu mahiri, wachezaji wa kidijitali, inayoweza kubebeka consoles za mchezo, vikokotoo, ngumu ya nje anatoa na ruta. Zote zina msingi wa ARM, kwa hivyo tunaweza kusema hivyo ARM - wasindikaji wa simu kwa simu mahiri na vidonge.

Kichakataji cha ARM inawakilisha a SoC, au "mfumo kwenye chip". Mfumo wa SoC, au "mfumo kwenye chip," unaweza kuwa na chip moja, pamoja na CPU yenyewe, sehemu zilizobaki za kompyuta kamili. Hii ni pamoja na kidhibiti cha kumbukumbu, kidhibiti mlango cha I/O, msingi wa michoro, na mfumo wa kuweka jiografia (GPS). Inaweza pia kuwa na moduli ya 3G, pamoja na mengi zaidi.

Ikiwa tutazingatia familia tofauti ya wasindikaji wa ARM, sema Cortex-A9 (au nyingine yoyote), haiwezi kusemwa kuwa wasindikaji wote wa familia moja wana utendaji sawa au wote wana vifaa. Moduli ya GPS. Vigezo hivi vyote hutegemea sana mtengenezaji wa chip na nini na jinsi aliamua kutekeleza katika bidhaa yake.

Kuna tofauti gani kati ya wasindikaji wa ARM na X86?? Usanifu wa RISC (Kompyuta iliyopunguzwa ya Maagizo) yenyewe inamaanisha seti iliyopunguzwa ya maagizo. Ambayo ipasavyo husababisha matumizi ya wastani ya nishati. Baada ya yote, ndani ya chip yoyote ya ARM kuna transistors chache zaidi kuliko mwenzake kutoka kwa mstari wa x86. Usisahau kwamba katika mfumo wa SoC kila kitu pembeni iko ndani ya chip moja, ambayo inaruhusu kichakataji cha ARM kuwa na ufanisi zaidi wa nishati. Usanifu wa ARM awali uliundwa ili kukokotoa utendakazi kamili pekee, tofauti na x86, ambayo inaweza kufanya kazi na hesabu za sehemu zinazoelea au FPU. Haiwezekani kulinganisha wazi usanifu hizi mbili. Kwa njia fulani, ARM itakuwa na faida. Na mahali pengine ni kinyume chake. Ikiwa unajaribu kujibu swali kwa maneno moja: ni tofauti gani kati ya wasindikaji wa ARM na X86, basi jibu litakuwa hili: processor ya ARM haijui idadi ya amri ambazo processor ya x86 inajua. Na wale wanaojua wanaonekana wafupi zaidi. Hii ina faida na hasara zake. Kuwa hivyo iwezekanavyo, katika Hivi majuzi kila kitu kinapendekeza kwamba vichakataji vya ARM ni polepole lakini kwa hakika vinaanza kupatana, na kwa njia fulani hata kupita vichakataji vya kawaida vya x86. Wengi hutangaza wazi kwamba vichakataji vya ARM hivi karibuni vitabadilisha jukwaa la x86 katika sehemu ya Kompyuta ya nyumbani. Kama tunavyojua tayari, mnamo 2013 kampuni kadhaa maarufu ulimwenguni ziliacha kabisa utengenezaji zaidi wa netbooks kwa niaba ya Kompyuta kibao. Kweli, nini kitatokea, wakati utasema.

Tutafuatilia vichakataji vya ARM ambavyo tayari vinapatikana sokoni.

Shirika la ARM la Uingereza limeboresha usanifu wa kompyuta wa ARM big.LITTLE heterogeneous heterogeneous, ambapo vichakataji vidogo vyote vya ARM vimeegemezwa tangu Cortex-A7 (2011) - na jana ilianzisha usanifu mpya usio tofauti, DynamIQ big.LITTLE. Chips zimejitolea nafasi kwa viongeza kasi vya maunzi vilivyojitolea kwa programu za kujifunza mashine. Labda katika siku zijazo, usaidizi wa maunzi kwa mitandao ya neural utakuwa mtindo mpya kati ya watengenezaji wa microprocessor na ubora muhimu wa simu mahiri mpya.

Kipengele cha usanifu mkubwa wa ARM.LITTLE ni uwepo wa aina mbili za cores za kichakataji: polepole, isiyo na nishati (LITTLE) na yenye nguvu kiasi na yenye uchu wa nguvu (kubwa). Kwa kawaida, mfumo utaamsha moja tu ya aina mbili za cores: kubwa tu au ndogo tu. Ni wazi kwamba kazi za nyuma Kwenye smartphone au kifaa kingine, ni rahisi kutatua na cores ndogo ambazo hutumia nguvu kidogo sana. Ikiwa ni lazima, processor huwasha cores zenye nguvu, zenye uchu wa nguvu, ambazo, katika hali ya nyuzi nyingi, zikifanya kazi pamoja, zinaonyesha utendaji wa juu sana. Kimsingi, cores zote zinaweza kufikia kumbukumbu iliyoshirikiwa, kwa hivyo kazi zinaweza kuwekwa ili kuendeshwa kwa aina zote mbili za cores kwa wakati mmoja. Hiyo ni, kubwa na ndogo itabadilisha kuruka.

Usanifu kama huo wa hali ya juu na kubadili kazi kwa kuruka kutoka kwa aina moja ya msingi hadi nyingine imeundwa kuunda. mabadiliko ya nguvu nguvu ya processor na matumizi ya nishati. ARM yenyewe ilisema kuwa katika kazi zingine usanifu huokoa hadi 75% ya nishati.

DynamIQ big.LITTLE ni hatua ya mageuzi mbele. Usanifu mpya unaruhusu aina mbalimbali za mchanganyiko wa cores kubwa na ndogo ambazo hazikuwezekana hapo awali. Kwa mfano, 1+3, 2+4 au 1+7, au hata 2+4+2 (cores ya tatu uwezo tofauti) Simu mahiri ya kawaida ya siku zijazo inaweza kuwa na octa-core system-on-chip yenye core mbili zenye nguvu ya juu, core nne za masafa ya kati na core mbili za chini chini.

Kwa usaidizi wa maunzi kwa ajili ya kujifunza kwa mashine na AI, wasanidi programu wataweza kufikia maalum mpya maelekezo ya processor(kwa mfano, mahesabu yenye usahihi mdogo). ARM inaahidi kwamba katika miaka mitatu hadi mitano ijayo, wasindikaji wa Cortex-A kwenye usanifu mpya watatoa ongezeko la mara 50 la utendaji katika programu za AI ikilinganishwa na mifumo ya sasa ya Cortex-A73, na ongezeko la ziada kutokana na kujengwa. -katika vichapuzi kwenye chip. Lango mahususi ya ufikiaji wa muda wa chini wa kusubiri kati ya CPU na vichapuzi hutoa utendaji wa mara 10.

Hii inamaanisha kuwa mitandao ya neva iliyofunzwa itafanya kazi vizuri zaidi kwenye simu mahiri, pamoja na zile zinazokokotoa picha na video, programu-tumizi. maono ya kompyuta na mifumo mingine inayochakata mitiririko mikubwa ya data.

Kila nguzo inaweza kuwa na hadi cores nane sifa tofauti. Hii pia inaweza kutumika kuharakisha programu za AI ikilinganishwa na mifumo ya sasa. Kwa kuongeza, mfumo mdogo wa kumbukumbu ulioundwa upya utatoa zaidi ufikiaji wa haraka data na kuboresha ufanisi wa nishati. Kwa njia, si lazima kuingiza cores LITTLE na utendaji mbaya, ambayo ni kawaida kutumika katika vifaa vya simu kuokoa nguvu ya betri. Ikiwa unahitaji utendaji wa juu sana bila kujali utumiaji wa nguvu, hakuna mtu anayekusumbua kutengeneza nguzo za cores nane kubwa na kuzichanganya kuwa zenye nguvu haswa. mifumo ya kompyuta. ARM inaamini kuwa hii itapanua wigo wa vichakataji vya ARM zaidi ya simu mahiri.

Nguzo za DynamIQ za kipimo kisicho na kikomo na kumbukumbu iliyoshirikiwa ni ofa ya kuunda yenye nguvu zaidi mifumo ya kompyuta kwa madhumuni mbalimbali.

Unyumbulifu wa ziada katika kurekebisha matumizi ya nguvu/nishati utatolewa na utendaji wa mabadiliko ya mtu binafsi mzunguko wa saa wasindikaji tofauti katika kundi la wasindikaji wengi wa ARM. Watengenezaji wa Cambridge wanaamini hii ni muhimu sana katika vichwa vya sauti vya hali halisi, ambavyo viko katika hali ya chini ya nguvu kwa muda mrefu. Mpito wa processor hadi moja ya tatu mataifa ya nishati(ON, OFF, SLEEP) hufanyika kwa kasi zaidi, moja kwa moja kwenye ngazi ya vifaa.

Hatimaye, usanifu wa hali ya juu wa DynamIQ unaruhusu mifumo ya kuaminika zaidi kujengwa kwa kutokuwa na uwezo wa kufanya kazi, ambayo huongeza kiwango cha usalama katika mifumo ya uhuru, ambao wanahitaji kujibu kushindwa. Kwa mfano, hizi ni mifumo ya maono ya kompyuta katika magari yanayojiendesha - Dereva wa hali ya juu Mifumo ya Usaidizi (ADAS). Wakati nguzo moja ya cores inashindwa au kiongeza kasi kinashindwa, nguzo nyingine huchukua majukumu yake kiotomatiki.

Usanifu wa kichakataji cha ARM hutumiwa chini ya leseni katika chipsi zao na wazalishaji wengi, ikiwa ni pamoja na Samsung, Qualcomm, Nvidia, Intel na Apple (iPhone, iPad). Kati ya 2013 na 2017, zaidi ya microchips bilioni 50 kulingana na usanifu wa ARM ziliuzwa ulimwenguni kote, na watengenezaji wa Uingereza wanatumai kuwa idadi hii itaongezeka mara mbili hadi zaidi ya bilioni 100 katika miaka minne ijayo.

Vifaa vingi vya processor vya ARM havihitaji kazi ya baridi. Kampuni hiyo ina hakika kwamba kwa kuongezeka kwa nguvu za mifumo hii na mpito kwa usanifu wa DynamIQ, kila kitu kitabaki sawa.

Hakika kila mmoja wenu alijiuliza: ARM ni nini? Mara nyingi unaweza kusikia ufupisho huu unapozungumza juu ya processor ya kifaa. Na wakati mwingine si kila mtu anaelewa kikamilifu kiini chake.

Wacha tuseme mara moja kwamba ARM ni kampuni, lakini ARM pia ni usanifu wa kichakataji ambao ARM ilitengeneza.

Kichakataji cha ARM ni CPU inayotokana na usanifu wa RISC uliotengenezwa na Acorn Computers katika miaka ya 1980 na kwa sasa imetengenezwa na Advanced RISC Machines, hivyo basi kifupi "ARM". Zaidi ya hayo, kifupi ARM kuhusiana moja kwa moja na usanifu wa processor inamaanisha Acorn RISC Machine. Kwa maneno mengine, kuna maana mbili kwa kifupi ARM.

Advanced RISC Machines ni kampuni yenye makao yake makuu nchini Uingereza ambayo inakuza, kubuni na kutoa leseni usanifu wa vichakataji vya ARM. ARM inaunda mbinu ya kujenga vichakataji vya ARM, na kampuni kama vile Qualcomm na Samsung zinatengeneza vichakataji vyao kulingana na ARM. Hivi sasa, karibu vifaa vyote ambavyo ni vidogo kwa ukubwa na vilivyo na betri vina vichakataji vilivyojengwa kwenye usanifu wa ARM.

Kuna aina kadhaa za usanifu wa processor: CISC, RISC, MISC. Ya kwanza inatofautishwa na seti kubwa ya maagizo, ambayo ni, CISC imeundwa kufanya kazi na maagizo magumu ya urefu usio sawa. RISC, kwa upande mwingine, ina seti iliyopunguzwa ya maagizo ambayo yana muundo mmoja na encoding rahisi.

Ili kuelewa tofauti, fikiria kuwa yako kompyuta binafsi Kichakataji kutoka kwa AMD au Intel na usanifu wa CISC imewekwa. Wasindikaji wa CISC huzalisha zaidi ya MIPS (maelekezo milioni kwa pili, yaani, idadi ya maagizo maalum yaliyotekelezwa na processor katika sekunde moja).

Wasindikaji wa RICS wana transistors chache, ambayo huwaruhusu kutumia nguvu kidogo. Idadi iliyopunguzwa ya maagizo inaruhusu muundo wa microcircuits rahisi. Ukubwa wa chip uliopunguzwa husababisha ukubwa mdogo chip, ambayo inaruhusu vipengele zaidi kuwekwa kwenye processor, hii inafanya wasindikaji wa ARM kuwa mdogo na ufanisi zaidi wa nishati.

Usanifu wa ARM ni kamili kwa simu za mkononi ambazo matumizi ya nguvu ni jambo kuu, wakati kwa suala la utendaji, wasindikaji wa ARM ni, bila shaka, kwa kiasi kikubwa duni kwa ufumbuzi wa juu kutoka kwa Intel na AMD. Wakati huo huo, wasindikaji wa ARM hawawezi kuitwa dhaifu. ARM inasaidia usanifu wa 32-bit na 64-bit, pia kuna usaidizi wa uboreshaji wa vifaa, na usimamizi wa nguvu wa hali ya juu.

Kigezo kuu wakati wa kutathmini wasindikaji wa ARM ni uwiano wa utendaji na matumizi ya nishati; hapa wasindikaji wa ARM hufanya vizuri zaidi kuliko, kwa mfano, processor ya x86 kutoka Intel kulingana na usanifu wa CISC.

Kwa hivyo, kwa upande wa kompyuta kubwa, itakuwa ya kuvutia zaidi kutumia wasindikaji milioni wa ARM badala ya wasindikaji elfu wa x86.

Kulingana na nyenzo kutoka androidcentral