Ang sagot ay para sa mga application na may mas mataas na functional na kaligtasan. Sa pamamagitan ng kahit man lang ARM Cortex-R cores sa high-performance "real-time" microcontrollers ng kumpanya Mga Instrumentong Texas Ito ang ginagamit nila.

Bagaman Mga processor ng Cortex-R Halos ganap na katugma sa mga processor ng Cortex-A at Cortex-M sa mga tuntunin ng set ng pagtuturo, mayroon pa ring makabuluhang pagkakaiba sa pagitan nila. Sa partikular, ang Cortex-R core ay nag-aalok ng mas mataas na pagganap kaysa sa Cortex-M, habang sa parehong oras ay nagagawang magsagawa ng mga deterministikong operasyon na mahirap makamit sa Cortex-A application processors. Kaya sa mga tuntunin ng pagganap, ang Cortex-R ay nahuhulog sa pagitan ng Cortex-M at Cortex-A, ngunit sa parehong oras ay maaaring magamit sa parehong mga microcontroller at processor.

Ang Cortex-R core ay binuo sa Harvard architecture at nagbibigay ng mataas na bilis ng orasan salamat sa isang 8-stage na pipeline at superscalar na pagpapatupad ng pagtuturo. Ang mga tagubilin sa SIMD ng hardware ay nagbibigay-daan sa mataas na pagganap digital processing signal at nagtatrabaho sa data ng media. Nagtatampok din ang Cortex-M ng mga feature na nagpapahusay sa pagganap tulad ng isang prefetcher ng pagtuturo, isang predictor ng sangay, at isang hardware divider. Ang ganitong mga bahagi ng arkitektura ay tumutulong sa mga processor ng Cortex-R4 at Cortex-R5 na makamit mataas na pagganap pagganap ng DMIPS/MHz. Ang isa pang kawili-wiling tampok ng Cortex-R core ay ang IEEE-754 compliant floating-point pipeline ay sumusuporta sa parehong single-precision (32-bit) at double-precision (64-bit) na mga format, at tumatakbo nang kahanay sa floating-point. pipeline.

Sa mababang-latency na memorya na mahigpit na isinama sa processor, ang mga real-time na kaganapan ay tinutugunan nang mabilis hangga't maaari, at ang pag-interrupt na pagproseso ay isinasagawa nang mabilis hangga't maaari. Ang mga tampok na ito, pati na rin mataas na pagganap at ang determinismo ng Cortex-R core, tumulong na matugunan ang mga kinakailangan ng real-time na mga application na nangangailangan din ng kaligtasan sa pagganap.

Kung nagtatrabaho ka sa industriya ng kaligtasan at pagiging maaasahan ng device, malamang na narinig mo na ang tungkol sa functional na kaligtasan ng mga programmable electronic na bahagi, at ang unang maiisip ay ang IEC 61508. Ito ay isang pangunahing internasyonal na pamantayan sa kaligtasan na umiiral nang humigit-kumulang 20 taon at nasusunod sa maraming industriya. Ang kaligtasan sa pagganap ay ibinibigay para sa transportasyon (aerospace, riles at industriya ng sasakyan), sa industriya, medisina, renewable energy at iba pang lugar. Ang mga industriyang ito ay maaaring bumuo ng kanilang sariling mga pamantayan sa kaligtasan o inangkop internasyonal na pamantayan, halimbawa, IEC 61508. Ang partikular na tala ay noong 2012 ang industriya ng automotive ay nagpatibay ng sarili nitong functional na pamantayan sa kaligtasan, ang ISO 26262.

Kaya, ano ang mabuti tungkol sa Cortex-R sa mga tuntunin ng functional na kaligtasan? Una sa lahat, mga natatanging feature ng configuration na nagbibigay-daan sa pagwawasto ng error. Ang mga tampok na ito ay mga opsyon na binuo mismo ng ARM sa kernel, na kinabibilangan ng pagtuklas at pagwawasto ng error, proteksyon ng memorya ng bus at L1, user at mga privileged mode ng operasyon. software na may memory protection unit (MPU) at suporta para sa configuration ng dual-core Lock Step (DCLS).

Ano ang DCLS at bakit ito kailangan? Kung ikaw ay isang software engineer na nagtatrabaho sa isang proyekto na nangangailangan ng isang device na gumana nang maaasahan at ligtas, gagawing mas madali ng DCLS ang iyong buhay. Ito ay lalong kapaki-pakinabang kung gumagamit ka ng dalawang microcontroller o dalawang independiyenteng core upang masuri ang mga error sa isang core.

Mayroong ilang mga partikular na problema kapag nagtatrabaho sa isang independiyenteng kernel. Una, kailangan mong magsulat ng "dagdag" na code para sa bawat microcontroller na susubaybayan ang isa pang microcontroller. Pangalawa, ngayon kailangan mong gawing pangunahing bahagi ng iyong module ang code na ito seguridad ng system, nangangahulugan ito na dapat kang magbigay ng pagiging maaasahan at seguridad sa bawat linya ng code na ito karagdagang trabaho. Sa DCLS, ang "dagdag" na code na ito at ang pangangailangang i-secure ito ay naging isang bagay ng nakaraan. Siyempre, kakailanganin pa ring magsulat ng developer ng maraming linya ng code na nauugnay sa seguridad, ngunit mekanismong ito pinapagaan pa rin ang buhay niya.

Para sa kadalian ng pag-unawa, ang mekanismo ng DCLS ay maaaring isipin bilang isang kumbinasyon ng isang pangunahing processor at isang module ng pag-verify. Mula sa pananaw ng isang programmer, ang pagprograma ng naturang sistema ay hindi maiiba sa pagprograma ng isang maginoo na single-core microcontroller. Ang pangalawang core, iyon ay, ang module ng pag-verify, kasama ang lohika ng paghahambing, ay gumaganap ng gawain ng "dagdag" na code na inilarawan sa itaas, pati na rin ang higit pa. Ang lohika ng paghahambing ay maaaring makakita ng isang error sa ilang mga cycle ng processor, habang ang isang discrete core ay maaaring gumastos ng daan-daan o kahit libu-libong mga cycle sa paggawa nito. Samakatuwid, ang DCLS ay mas mabilis sa pag-detect ng mga error at makakatipid ng mahalagang oras sa pagbuo ng maaasahang code.

Ang karamihan modernong mga gadget gumamit ng mga processor batay sa arkitektura ng ARM, na binuo ng kumpanya ng parehong pangalan na ARM Limited. Kapansin-pansin, ang kumpanya ay hindi gumagawa ng mga processor mismo, ngunit nililisensya lamang ang mga teknolohiya nito sa mga tagagawa ng third-party na chip. Bilang karagdagan, ang kumpanya ay bubuo din ng mga Cortex processor core at Mali graphics accelerators, na tiyak na hahawakan namin sa materyal na ito.

Limitado ang ARM

Ang kumpanya ng ARM, sa katunayan, ay isang monopolist sa larangan nito, at ang karamihan sa mga modernong smartphone at tablet sa iba't ibang mga mobile operating system ay gumagamit ng mga processor batay sa arkitektura ng ARM. Ang mga tagagawa ng chip ay naglilisensya sa mga indibidwal na core, mga set ng pagtuturo at mga kaugnay na teknolohiya mula sa ARM, at ang halaga ng mga lisensya ay nag-iiba-iba nang malaki depende sa uri ng mga core ng processor (maaari itong mula sa mga solusyon sa badyet na mababa ang kapangyarihan hanggang sa cutting-edge na quad-core at kahit na eight-core chips) at karagdagang mga bahagi. Ang 2006 taunang ulat ng kita ng ARM Limited ay nagpakita ng kita na $161 milyon para sa paglilisensya ng humigit-kumulang 2.5 bilyong processor (mula sa 7.9 bilyon noong 2011), na isinasalin sa humigit-kumulang $0.067 bawat chip. Gayunpaman, para sa kadahilanang nakasaad sa itaas, ito ay isang napaka-average na figure dahil sa pagkakaiba sa mga presyo para sa iba't ibang mga lisensya, at mula noon ang kita ng kumpanya ay dapat na lumago nang maraming beses.

Sa kasalukuyan, ang mga processor ng ARM ay napakalawak. Ang mga chip na nakabatay sa arkitektura na ito ay ginagamit saanman, kabilang ang mga server, ngunit kadalasan ang ARM ay matatagpuan sa naka-embed at mga mobile system, na nagsisimula sa mga controller para sa mga hard drive at nagtatapos sa modernong mga smartphone, mga tablet at iba pang mga gadget.

Mga core ng cortex

Bumubuo ang ARM ng ilang pamilya ng mga core na ginagamit para sa iba't ibang gawain. Halimbawa, ang mga processor na nakabatay sa Cortex-Mx at Cortex-Rx (kung saan ang "x" ay isang digit o numero na nagpapahiwatig ng eksaktong core number) ay ginagamit sa mga naka-embed na system at maging ng mga consumer device, gaya ng mga router o printer.

Hindi namin tatalakayin ang mga ito nang detalyado, dahil pangunahing interesado kami sa pamilyang Cortex-Ax - ang mga chip na may ganitong mga core ay ginagamit sa mga pinaka produktibong device, kabilang ang mga smartphone, tablet at game console. Patuloy na nagtatrabaho ang ARM sa mga bagong core mula sa linya ng Cortex-Ax, ngunit sa oras ng pagsulat ng artikulong ito, ang mga sumusunod ay ginagamit sa mga smartphone:

Kung mas mataas ang numero, mas mataas ang pagganap ng processor at, nang naaayon, mas mahal ang klase ng mga device kung saan ito ginagamit. Gayunpaman, nararapat na tandaan na ang panuntunang ito ay hindi palaging sinusunod: halimbawa, ang mga chip batay sa mga core ng Cortex-A7 ay may mas mataas na pagganap kaysa sa mga batay sa Cortex-A8. Gayunpaman, kung ang mga processor ng Cortex-A5 ay itinuturing na halos hindi na ginagamit at halos hindi na ginagamit mga modernong kagamitan, pagkatapos ay makikita ang mga Cortex-A15 na CPU sa mga flagship communicator at tablet. Hindi pa nagtagal, opisyal na inanunsyo ng ARM ang pagbuo ng bago, mas malakas at, kasabay nito, ang mga core na Cortex-A53 at Cortex-A57 na matipid sa enerhiya, na pagsasamahin sa isang chip gamit ang ARM big.LITTLE na teknolohiya at susuportahan ang ARMv8 set ng pagtuturo ("bersyon ng arkitektura") , ngunit kasalukuyang hindi ginagamit ang mga ito sa mga pangunahing device ng consumer. Karamihan sa mga Cortex-core chip ay maaaring multi-core, at ang mga quad-core na processor ay karaniwan sa mga high-end na smartphone ngayon.

Ang malalaking tagagawa ng mga smartphone at tablet ay karaniwang gumagamit ng mga processor mula sa mga kilalang chipmaker tulad ng Qualcomm o sariling solusyon, na naging sikat na (halimbawa, ang Samsung at ang pamilya nito ng mga Exynos chipset), ngunit kabilang sa teknikal na katangian karamihan sa mga gadget maliliit na kumpanya Madalas kang makakahanap ng mga paglalarawan tulad ng "1 GHz Cortex-A7 processor" o "1 GHz dual-core Cortex-A7", na ordinaryong gumagamit walang sasabihin. Upang maunawaan kung ano ang mga pagkakaiba sa pagitan ng naturang mga nuclei, tumuon tayo sa mga pangunahing.

Ang Cortex-A5 core ay ginagamit sa mga mababang-gastos na processor para sa karamihan mga kagamitan sa badyet. Ang mga naturang device ay inilaan lamang para sa pagsasagawa ng limitadong hanay ng mga gawain at pagpapatakbo ng mga simpleng application, ngunit hindi talaga idinisenyo para sa mga programang masinsinang mapagkukunan at, lalo na, mga laro. Ang isang halimbawa ng gadget na may processor ng Cortex-A5 ay ang Highscreen Blast, na nakatanggap ng chip Qualcomm Snapdragon S4 Play MSM8225 na naglalaman ng dalawang Cortex-A5 core na may orasan sa 1.2 GHz.

Ang mga Cortex-A7 processor ay mas malakas kaysa sa Cortex-A5 chips at mas karaniwan din. Ang ganitong mga chip ay ginawa gamit ang isang 28-nanometer na teknolohiya ng proseso at may malaking pangalawang antas na cache na hanggang 4 megabytes. Ang mga core ng Cortex-A7 ay matatagpuan pangunahin sa mga smartphone sa badyet at murang mga mid-segment na device tulad ng iconBIT Mercury Quad, at gayundin, bilang eksepsiyon, sa Samsung Galaxy S IV GT-i9500 na may Exynos 5 Octa processor - ang chipset na ito ay gumagamit ng energy-saving technology kapag nagsasagawa ng mga hindi hinihinging gawain quad core processor sa Cortex-A7.

Ang Cortex-A8 core ay hindi kasing laganap ng kanyang "mga kapitbahay", Cortex-A7 at Cortex-A9, ngunit ginagamit pa rin sa iba't ibang mga gadget. antas ng pagpasok. Ang bilis ng operating clock ng Cortex-A8 chips ay maaaring mula sa 600 MHz hanggang 1 GHz, ngunit minsan ang mga manufacturer ay nag-o-overclock ng mga processor sa higit pa mataas na frequency. Ang isang tampok ng core ng Cortex-A8 ay ang kakulangan ng suporta para sa mga multi-core na pagsasaayos (iyon ay, ang mga processor sa mga core na ito ay maaari lamang maging single-core), at ang mga ito ay isinasagawa gamit ang isang 65-nanometer na teknolohiya ng proseso, na isinasaalang-alang na. lipas na.

Сortex-A9

Ilang taon lamang ang nakalipas, ang mga Cortex-A9 core ay itinuturing na isang nangungunang solusyon at ginamit sa parehong tradisyonal na single-core at mas malakas na dual-core chips, tulad ng Nvidia Tegra 2 at Texas Instruments OMAP4. Sa kasalukuyan, ang mga processor ng Cortex-A9 na ginawa gamit ang teknolohiyang proseso ng 40-nanometer ay hindi nawawalan ng katanyagan at ginagamit sa maraming mga mid-segment na smartphone. Ang dalas ng pagpapatakbo ng naturang mga processor ay maaaring mula 1 hanggang 2 o higit pang gigahertz, ngunit karaniwan itong limitado sa 1.2-1.5 GHz.

Noong Hunyo 2013, opisyal na ipinakilala ng ARM ang Cortex-A12 core, na ginawa gamit ang isang bagong 28-nanometer na teknolohiya ng proseso at idinisenyo upang palitan ang mga Cortex-A9 core sa mga mid-segment na smartphone. Nangangako ang developer ng 40% na pagtaas sa performance kumpara sa Cortex-A9, at bilang karagdagan, ang mga Cortex-A12 core ay makakasali sa ARM big.LITTLE architecture bilang mga produktibo kasama ng energy-saving Cortex-A7, na magbibigay-daan mga tagagawa upang lumikha ng murang eight-core chips. Totoo, sa oras ng pagsulat, ang lahat ng ito ay nasa mga plano lamang, at ang mass production ng Cortex-A12 chips ay hindi pa naitatag, kahit na ang RockChip ay inihayag na ang intensyon nitong maglabas ng quad-core Cortex-A12 processor na may dalas ng 1.8 GHz.

Noong 2013, ang Cortex-A15 core at ang mga derivative nito ay ang nangungunang solusyon at ginagamit sa mga flagship communicator chips iba't ibang mga tagagawa. Kabilang sa mga bagong processor na ginawa gamit ang isang 28-nm na teknolohiya ng proseso at batay sa Cortex-A15 ay ang Samsung Exynos 5 Octa at Nvidia Tegra 4, at ang core na ito ay madalas na gumaganap bilang isang platform para sa mga pagbabago mula sa iba pang mga tagagawa. Halimbawa, ang pinakabagong A6X processor ng Apple ay gumagamit ng mga Swift core, na isang pagbabago ng Cortex-A15. Ang mga Cortex-A15 chips ay may kakayahang gumana sa mga frequency na 1.5-2.5 GHz, at sumusuporta sa maraming mga third-party na pamantayan at ang kakayahang tumugon ng hanggang 1 TB pisikal na memorya ginagawang posible na gamitin ang mga naturang processor sa mga computer (paano hindi maaalala ng isa ang Raspberry Pi mini-computer na kasing laki ng isang bank card).

Serye ng Cortex-A50

Sa unang kalahati ng 2013, ipinakilala ang ARM bagong linya chips, na tinawag na Cortex-A50 series. Ang mga core ng linyang ito ay gagawin ayon sa bagong bersyon architecture, ARMv8, at sumusuporta sa mga bagong set ng pagtuturo, at magiging 64-bit din. Ang paglipat sa isang bagong bit depth ay mangangailangan ng pag-optimize ng mga mobile operating system at application, ngunit, siyempre, mananatili ang suporta para sa libu-libong 32-bit na application. Ang Apple ang unang lumipat sa 64-bit na arkitektura. Ang mga pinakabagong device ng kumpanya, halimbawa, ang iPhone 5S, ay tumatakbo sa eksaktong Apple A7 ARM processor na ito. Kapansin-pansin na hindi ito gumagamit ng mga Cortex core - pinalitan sila ng sariling mga butil tagagawa na tinatawag na Swift. Ang isa sa mga malinaw na dahilan para sa pangangailangan na lumipat sa 64-bit na mga processor ay ang suporta ng higit sa 4 GB ng RAM, at, bilang karagdagan, ang kakayahang gumana nang higit pa kapag kinakalkula malalaking numero. Siyempre, sa ngayon ito ay may kaugnayan, una sa lahat, para sa mga server at PC, ngunit hindi kami magtataka kung sa loob ng ilang taon ang mga smartphone at tablet na may tulad na halaga ng RAM ay lilitaw sa merkado. Sa ngayon, walang nalalaman tungkol sa mga planong gumawa ng mga chip sa bagong arkitektura at mga smartphone na gumagamit ng mga ito, ngunit malamang na ang mga punong barko ay makakatanggap ng eksaktong mga processor na ito sa 2014, tulad ng inihayag na ng Samsung.

Ang serye ay bubukas gamit ang Cortex-A53 core, na siyang magiging direktang "kahalili" ng Cortex-A9. Ang mga processor na nakabatay sa Cortex-A53 ay kapansin-pansing nakahihigit sa mga chips batay sa Cortex-A9 sa pagganap, ngunit sa parehong oras ay nagpapanatili ng mababang paggamit ng kuryente. Ang ganitong mga processor ay maaaring gamitin nang isa-isa o sa isang ARM na malaki.LITTLE configuration, na pinagsama sa parehong chipset na may Cortex-A57 processor

Pagganap Cortex-A53, Cortex-A57

Ang mga processor ng Cortex-A57, na gagawin gamit ang isang 20-nanometer na teknolohiya ng proseso, ay dapat na maging pinakamakapangyarihang mga processor ng ARM sa malapit na hinaharap. Ang bagong core ay higit na nakahihigit sa hinalinhan nito, ang Cortex-A15, sa mga tuntunin ng iba't ibang mga parameter pagganap (makikita mo ang paghahambing sa itaas), at, ayon sa ARM, na seryosong nagta-target sa PC market, ay magiging isang kumikitang solusyon para sa regular na mga computer(kabilang ang mga laptop), hindi lamang mga mobile device.

Malaki ang braso. MUNTI

Bilang isang high-tech na solusyon sa problema ng pagkonsumo ng enerhiya ng mga modernong processor, nag-aalok ang ARM ng malaki.LITTLE na teknolohiya, ang esensya nito ay pagsamahin ang iba't ibang uri ng mga core sa isang chip, kadalasan ang parehong bilang ng energy-saving at high-performance mga.

Mayroong tatlong mga scheme para sa pagpapatakbo ng mga kernels iba't ibang uri sa isang chip: malaki.LITTLE (migration between clusters), big.LITTLE IKS (migration between cores) at big.LITTLE MP (heterogeneous multiprocessing).

malaki.LITTLE (migration sa pagitan ng mga cluster)

Ang unang chipset batay sa ARM big.LITTLE architecture ay ang Samsung Exynos 5 Octa processor. Gumagamit ito ng orihinal na malaki.LITTLE “4+4” na scheme, na nangangahulugang pagsasama-sama sa dalawang kumpol (kaya ang pangalan ng scheme) sa isang chip apat na may mataas na pagganap na Cortex-A15 na mga core para sa mga application at laro na masinsinang mapagkukunan at apat na enerhiya- pag-save ng mga Cortex-A7 core para sa pang-araw-araw na gawain sa karamihan ng mga programa, at isang uri lamang ng kernel ang maaaring gumana sa isang pagkakataon. Ang paglipat sa pagitan ng mga grupo ng mga core ay nangyayari halos kaagad at hindi napapansin ng user sa isang ganap na awtomatikong mode.

malaki.LITTLE IKS (migration between cores)

Ang isang mas kumplikadong pagpapatupad ng malaki.LITTLE architecture ay ang kumbinasyon ng ilang mga tunay na core (karaniwan ay dalawa) sa isang virtual na isa, na kinokontrol ng kernel ng operating system, na nagpapasya kung aling mga core ang gagamitin - matipid sa enerhiya o produktibo. Syempre mga virtual na core ilang din - ang ilustrasyon ay nagpapakita ng isang halimbawa ng isang IKS circuit, kung saan sa bawat isa sa apat na virtual Ang mga core ay naglalaman ng isang Cortex-A7 at isang Cortex-A15 core.

malaki.LITTLE MP (heterogeneous multiprocessing)

Ang big.LITTLE MP scheme ay ang pinaka "advanced" - dito, ang bawat core ay independyente at maaaring i-on ng OS kernel kung kinakailangan. Nangangahulugan ito na kung gagamitin ang apat na Cortex-A7 core at ang parehong bilang ng mga Cortex-A15 core, ang isang chipset na binuo sa malaking ARM. Ang arkitektura ng LITTLE MP ay magagawang patakbuhin ang lahat ng 8 core nang sabay-sabay, kahit na magkaiba ang mga ito. Ang isa sa mga unang processor ng ganitong uri ay ang walong-core chip mula sa Mediatek - MT6592, na maaaring gumana sa dalas ng orasan na 2 GHz, at mag-record at mag-play din ng video sa resolusyon ng UltraHD.

kinabukasan

Ayon sa kasalukuyang magagamit na impormasyon, sa malapit na hinaharap na ARM, kasama ang iba pang mga kumpanya, ay nagpaplano na ilunsad ang susunod na henerasyon na malaki.LITTLE chips, na gagamit ng bagong Cortex-A53 at Cortex-A57 core. Bukod, mga processor ng badyet malaki.LITTLE ay ilalabas sa ARM Intsik na tagagawa Ang MediaTek, na gagana ayon sa "2+2" scheme, iyon ay, gumamit ng dalawang grupo ng dalawang core.

Mali graphics accelerators

Bilang karagdagan sa mga processor, gumagawa din ang ARM ng mga graphics accelerators ng pamilyang Mali. Tulad ng mga processor, ang mga graphics accelerators ay nailalarawan sa pamamagitan ng maraming mga parameter, halimbawa, ang antas ng anti-aliasing, bus interface, cache (ultra-mabilis na memorya na ginagamit upang mapataas ang bilis ng pagpapatakbo) at ang bilang ng "mga graphics core" (bagaman, tulad ng isinulat namin sa nakaraang artikulo, ang tagapagpahiwatig na ito, sa kabila ng pagkakatulad sa terminong ginamit upang ilarawan ang CPU ay halos walang epekto sa pagganap kapag naghahambing ng dalawang GPU).

Ang unang ARM graphics accelerator ay ang hindi nagamit na Mali 55, na ginamit sa pindutin ang telepono LG Renoir (oo, ang pinakakaraniwan cellphone). Ang GPU ay hindi ginamit sa mga laro - para lamang sa pag-render ng interface, at may mga primitive na katangian ayon sa mga pamantayan ngayon, ngunit ito ay naging "ninuno" ng serye ng Mali.

Simula noon, malayo na ang narating ng progreso, at ngayon ay may malaking kahalagahan ang mga sinusuportahang API at pamantayan sa paglalaro. Halimbawa, ang suporta para sa OpenGL ES 3.0 ay inanunsyo na lamang sa pinakamakapangyarihang mga processor tulad ng Qualcomm Snapdragon 600 at 800, at, kung pag-uusapan natin ang tungkol sa mga produktong ARM, ang pamantayan ay sinusuportahan ng mga accelerator tulad ng Mali-T604 (ito ang una GPU ARM, na ginawa sa bagong Midgard microarchitecture), Mali-T624, Mali-T628, Mali-T678 at ilang iba pang mga chip na katulad sa kanila sa mga katangian. Ito o ang GPU na iyon, bilang panuntunan, ay malapit na nauugnay sa kernel, ngunit, gayunpaman, ay ipinahiwatig nang hiwalay, na nangangahulugang kung ang kalidad ng mga graphics sa mga laro ay mahalaga sa iyo, kung gayon makatuwirang tingnan ang pangalan ng accelerator sa mga detalye ng smartphone o tablet.

Ang ARM ay mayroon ding mga graphics accelerator para sa mga mid-segment na smartphone sa lineup nito, ang pinakakaraniwan sa mga ito ay Mali-400 MP at Mali-450 MP, na naiiba sa kanilang mga nakatatandang kapatid sa medyo mababang performance at limitadong hanay ng mga API at mga sinusuportahang pamantayan. Sa kabila nito, ang mga GPU na ito ay patuloy na ginagamit sa mga bagong smartphone, halimbawa, Zopo ZP998, na nakatanggap ng Mali-450 MP4 graphics accelerator (isang pinahusay na pagbabago ng Mali-450 MP) bilang karagdagan sa walong-core MTK6592 processor.

Malamang, ang mga smartphone na may pinakabagong ARM graphics accelerators ay dapat lumabas sa katapusan ng 2014: Mali-T720, Mali-T760 at Mali-T760 MP, na ipinakilala noong Oktubre 2013. Ang Mali-T720 ay dapat na ang bagong GPU para sa murang mga smartphone at ang unang GPU sa segment na ito upang suportahan ang Open GL ES 3.0. Ang Mali-T760, naman, ay magiging isa sa pinakamakapangyarihang mobile graphics accelerators: ayon sa mga nakasaad na katangian, ang GPU ay may 16 na computing core at may tunay na napakalaking computing power, 326 Gflops, ngunit, sa parehong oras, apat na beses mas kaunting paggamit ng kuryente kaysa sa Mali-T604 na binanggit sa itaas.

Ang papel ng mga CPU at GPU mula sa ARM sa merkado

Sa kabila ng katotohanan na ang ARM ay ang may-akda at nag-develop ng arkitektura ng parehong pangalan, na, inuulit namin, ay ginagamit na ngayon sa karamihan ng mga mobile processor, ang mga solusyon nito sa anyo ng mga core at graphics accelerators ay hindi popular sa mga malalaking tagagawa mga smartphone. Halimbawa, tama ang paniniwalang dapat mayroon ang mga flagship communicator sa Android OS Snapdragon processor na may mga Krait core at Adreno graphics accelerator mula sa Qualcomm, ang mga chipset mula sa parehong kumpanya ay ginagamit sa mga smartphone batay sa Windows Phone, at ilang mga tagagawa ng gadget, halimbawa, Apple, ay bumuo ng kanilang sariling mga kernel. Bakit umiiral ang sitwasyong ito sa kasalukuyan?

Marahil ang ilan sa mga dahilan ay maaaring mas malalim, ngunit isa sa mga ito ay ang kakulangan ng isang malinaw na pagpoposisyon ng mga CPU at GPU mula sa ARM sa mga produkto ng iba pang mga kumpanya, bilang isang resulta kung saan ang mga pag-unlad ng kumpanya ay nakikita bilang mga pangunahing bahagi para sa paggamit sa B -mga aparatong may tatak. murang mga smartphone at paglikha ng mas mature na solusyon batay sa mga ito. Halimbawa, inuulit ng Qualcomm sa halos bawat presentasyon na ang isa sa mga pangunahing layunin nito kapag lumilikha ng mga bagong processor ay bawasan ang pagkonsumo ng kuryente, at ang mga Krait core nito, na binagong mga Cortex core, ay patuloy na nagpapakita ng mas mataas na mga resulta ng pagganap. Ang isang katulad na pahayag ay totoo para sa mga chipset ng Nvidia, na nakatuon sa mga laro, ngunit para sa mga processor ng Exynos mula sa Samsung at A-series mula sa Apple, mayroon silang sariling merkado dahil sa pag-install sa mga smartphone ng parehong mga kumpanya.

Ang nasa itaas ay hindi nangangahulugan na ang mga pag-unlad ng ARM ay makabuluhang mas masahol pa sa mga processor at mga core mula sa mga third-party na kumpanya, ngunit ang kumpetisyon sa merkado sa huli ay nakikinabang lamang sa mga mamimili ng smartphone. Masasabi nating nag-aalok ang ARM ng ilang mga blangko, sa pamamagitan ng pagbili ng lisensya kung saan, maaaring independiyenteng baguhin ng mga tagagawa ang mga ito.

Konklusyon

Ang mga microprocessor na batay sa arkitektura ng ARM ay matagumpay na nasakop ang merkado ng mobile device dahil sa kanilang mababang paggamit ng kuryente at medyo malaki. kapangyarihan sa pag-compute. Noong nakaraan, ang iba pang mga arkitektura ng RISC ay nakipagkumpitensya sa ARM, halimbawa, MIPS, ngunit ngayon ay mayroon na lamang itong isang malubhang kakumpitensya na natitira - kumpanya ng Intel na may arkitektura ng x86, na, sa pamamagitan ng paraan, kahit na ito ay aktibong nakikipaglaban para sa bahagi ng merkado nito, ay hindi pa sineseryoso ng alinman sa mga mamimili o karamihan sa mga tagagawa, lalo na dahil sa virtual na kawalan ng mga punong barko batay dito (Lenovo K900 ay hindi na maaaring makipagkumpitensya sa ang pinakabago nangungunang mga smartphone sa mga processor ng ARM).

Ano sa palagay mo, magagawa ba ng sinuman na palitan ang ARM, at ano ang magiging kinabukasan ng kumpanyang ito at ng arkitektura nito?

Ang ARM processor ay isang mobile processor para sa mga smartphone at tablet.

Ipinapakita ng talahanayang ito ang lahat ng kasalukuyang kilalang ARM processor. Ang talahanayan ng mga processor ng ARM ay madaragdagan at maa-upgrade kapag lumitaw ang mga bagong modelo. Gumagamit ang talahanayang ito ng conditional system para sa pagsusuri ng pagganap ng CPU at GPU. Ang data ng pagganap ng ARM processor ay kinuha mula sa pinaka iba't ibang mapagkukunan, pangunahing batay sa mga resulta ng mga pagsubok tulad ng: PassMark, Antutu, GFXBench.

Hindi namin inaangkin ang ganap na katumpakan. Ganap na tumpak na ranggo at suriin ang pagganap ng mga processor ng ARM imposible, sa simpleng dahilan na ang bawat isa sa kanila ay may mga pakinabang sa ilang mga paraan, ngunit sa ilang mga paraan ay nahuhuli sa iba pang mga processor ng ARM. Ang talahanayan ng mga processor ng ARM ay nagbibigay-daan sa iyo na makita, suriin at, higit sa lahat, ihambing ang iba't ibang SoC (System-On-Chip) mga solusyon. Gamit ang aming talahanayan, magagawa mo ihambing ang mga mobile processor at sapat na upang malaman kung paano eksaktong nakaposisyon ang ARM heart ng iyong hinaharap (o kasalukuyan) na smartphone o tablet.

Kaya ginastos namin paghahambing ng ARM mga processor. Tiningnan at inihambing namin ang performance ng CPU at GPU sa iba't ibang SoC (System-on-Chip). Ngunit maaaring may ilang katanungan ang mambabasa: Saan ginagamit ang mga processor ng ARM? Ano ang ARM processor? Paano naiiba ang arkitektura ng ARM sa mga x86 processor? Subukan nating maunawaan ang lahat ng ito nang hindi masyadong malalim sa mga detalye.

Una, tukuyin natin ang terminolohiya. Ang ARM ay ang pangalan ng arkitektura at sa parehong oras ang pangalan ng kumpanya na nangunguna sa pag-unlad nito. Ang abbreviation na ARM ay nangangahulugang (Advanced RISC Machine o Acorn RISC Machine), na maaaring isalin bilang: advanced RISC machine. Arkitektura ng ARM pinagsasama ang isang pamilya ng parehong 32 at 64-bit microprocessor core na binuo at lisensyado ng ARM Limited. Nais kong agad na tandaan na ang kumpanya ng ARM Limited ay eksklusibo na nakikibahagi sa pagbuo ng mga kernel at tool para sa kanila (mga tool sa pag-debug, compiler, atbp.), ngunit hindi sa paggawa ng mga processor mismo. kumpanya Limitado ang ARM nagbebenta ng mga lisensya para sa produksyon ng mga processor ng ARM sa mga ikatlong partido. Narito ang isang bahagyang listahan ng mga kumpanyang lisensyado na gumawa ng mga processor ng ARM ngayon: AMD, Atmel, Altera, Cirrus Logic, Intel, Marvell, NXP, Samsung, LG, MediaTek, Qualcomm, Sony Ericsson, Texas Instruments, nVidia, Freescale... at marami pang iba.

Ang ilang kumpanya na nakatanggap ng lisensya upang makagawa ng mga processor ng ARM ay gumagawa ng sarili nilang mga bersyon ng mga core batay sa arkitektura ng ARM. Kabilang sa mga halimbawa ang: 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 at HiSilicon K3.

Ngayon ay nagtatrabaho sila sa mga processor na nakabatay sa ARM halos anumang electronics: PDA, mga mobile phone at mga smartphone, mga digital na manlalaro, portable mga game console, mga calculator, panlabas na mahirap mga drive at router. Lahat sila ay naglalaman ng ARM core, kaya masasabi natin iyan ARM - mga mobile processor para sa mga smartphone at mga tablet.

ARM processor kumakatawan SoC, o "system sa isang chip". Ang isang SoC system, o "system on a chip," ay maaaring maglaman sa isang chip, bilang karagdagan sa CPU mismo, ang mga natitirang bahagi ng isang ganap na computer. Kabilang dito ang isang memory controller, isang I/O port controller, isang graphics core, at isang geopositioning system (GPS). Maaari rin itong maglaman ng 3G module, pati na rin ang marami pang iba.

Kung isasaalang-alang namin ang isang hiwalay na pamilya ng mga processor ng ARM, sabihin ang Cortex-A9 (o anumang iba pa), hindi masasabi na ang lahat ng mga processor ng isang pamilya ay may parehong pagganap o lahat ay may kagamitan. GPS module. Ang lahat ng mga parameter na ito ay lubos na nakasalalay sa tagagawa ng chip at kung ano at paano siya nagpasya na ipatupad sa kanyang produkto.

Ano ang pagkakaiba sa pagitan ng mga processor ng ARM at X86?? Ang arkitektura ng RISC (Reduced Instruction Set Computer) mismo ay nagpapahiwatig ng pinababang hanay ng mga tagubilin. Na naaayon ay humahantong sa napakakatamtamang pagkonsumo ng enerhiya. Pagkatapos ng lahat, sa loob ng anumang ARM chip ay may mas kaunting mga transistor kaysa sa katapat nito mula sa linya ng x86. Huwag kalimutan na sa SoC system ang lahat mga peripheral na matatagpuan sa loob ng isang chip, na nagpapahintulot sa ARM processor na maging mas mahusay sa enerhiya. Ang arkitektura ng ARM ay orihinal na idinisenyo upang kalkulahin lamang ang mga operasyon ng integer, hindi katulad ng x86, na maaaring gumana sa mga pagkalkula ng floating point o FPU. Imposibleng malinaw na ihambing ang dalawang arkitektura na ito. Sa ilang mga paraan, magkakaroon ng kalamangan ang ARM. At sa isang lugar ito ay kabaligtaran. Kung susubukan mong sagutin ang tanong sa isang parirala: ano ang pagkakaiba sa pagitan ng mga processor ng ARM at X86, kung gayon ang sagot ay ito: hindi alam ng processor ng ARM ang bilang ng mga utos na alam ng processor ng x86. At ang mga nakakaalam ay mukhang mas maikli. Ito ay may parehong kalamangan at kahinaan. Maging na bilang ito ay maaaring, sa kani-kanina lang ang lahat ay nagmumungkahi na ang mga processor ng ARM ay dahan-dahan ngunit tiyak na nagsisimulang mahuli, at sa ilang mga paraan ay nahihigitan pa nga ang mga kumbensyonal na x86 processor. Maraming hayagang nagpapahayag na malapit nang palitan ng mga processor ng ARM ang x86 platform sa segment ng home PC. Tulad ng alam na natin, noong 2013 ilang mga sikat na kumpanya sa mundo ang ganap na inabandona ang karagdagang produksyon ng mga netbook pabor sa mga tablet PC. Well, kung ano talaga ang mangyayari, sasabihin ng oras.

Susubaybayan namin ang mga processor ng ARM na magagamit na sa merkado.

Pinahusay ng British corporation na ARM ang heterogenous computing architecture ARM big.LITTLE, kung saan nakabatay ang lahat ng nangungunang ARM microprocessor mula noong Cortex-A7 (2011) - at ipinakilala kahapon ang bagong heterogenous architecture na DynamIQ big.LITTLE. Ang mga chips ay may nakalaang espasyo para sa mga nakalaang hardware accelerators para sa mga application ng machine learning. Marahil sa hinaharap, ang suporta sa hardware para sa mga neural network ay magiging isang bagong trend sa mga microprocessor developer at isang mahalagang kalidad ng mga bagong smartphone.

Ang isang tampok ng ARM big.LITTLE architecture ay ang pagkakaroon ng dalawang uri ng mga core ng processor: medyo mabagal, matipid sa enerhiya (LITTLE) at medyo malakas at gutom sa kapangyarihan (malaki). Karaniwan, isa-activate lang ng system ang isa sa dalawang uri ng mga core: mga malalaki lang o maliliit lang. Ito ay malinaw na mga gawain sa background Sa isang smartphone o iba pang device, ito ay maginhawa upang malutas gamit ang maliliit na core na kumukonsumo ng napakakaunting kapangyarihan. Kung kinakailangan, ang processor ay nag-a-activate ng malalakas, gutom na mga core, na, sa multi-threaded mode, na nagtutulungan, ay nagpapakita ng partikular na mataas na pagganap. Sa prinsipyo, ang lahat ng mga core ay may access sa shared memory, kaya ang mga gawain ay maaaring itakda upang tumakbo sa parehong mga uri ng mga core nang sabay-sabay. Iyon ay, malaki at maliit ay lilipat sa mabilisang.

Ang gayong magkakaibang arkitektura at paglipat ng mga gawain sa mabilisang mula sa isang uri ng core patungo sa isa pa ay idinisenyo upang lumikha dinamikong pagbabago kapangyarihan ng processor at pagkonsumo ng enerhiya. Ang ARM mismo ang nagsabi na sa ilang mga gawain na ang arkitektura ay nakakatipid ng hanggang 75% na enerhiya.

Ang DynamIQ big.LITTLE ay isang evolutionary step forward. Ang bagong arkitektura ay nagbibigay-daan para sa iba't ibang kumbinasyon ng malalaki at maliliit na core na hindi posible dati. Halimbawa, 1+3, 2+4 o 1+7, o kahit 2+4+2 (mga core ng tatlo iba't ibang kapasidad). Ang isang karaniwang smartphone sa hinaharap ay maaaring magkaroon ng isang octa-core system-on-chip na may dalawang high-power core, apat na mid-range na core, at dalawang low-end na background core.

Sa suporta sa hardware para sa machine learning at AI, magkakaroon ng access ang mga developer sa bagong espesyal mga tagubilin ng processor(halimbawa, mga kalkulasyon na may limitadong katumpakan). Nangangako ang ARM na sa susunod na tatlo hanggang limang taon, ang mga processor ng Cortex-A sa bagong arkitektura ay magbibigay ng hanggang 50-tiklop na pagtaas sa pagganap sa mga aplikasyon ng AI kumpara sa kasalukuyang mga sistemang nakabatay sa Cortex-A73, at isang karagdagang pagtaas dahil sa binuo. -sa mga accelerator sa chip. Ang nakalaang low latency access port sa pagitan ng CPU at mga accelerator ay naghahatid ng 10x na pagganap.

Nangangahulugan ito na ang mga sinanay na neural network ay gagana nang mas mahusay sa mga smartphone, kabilang ang mga nagkalkula ng mga graphics at video, mga application computer vision at iba pang mga system na nagpoproseso ng malalaking data stream.

Ang bawat cluster ay maaaring magkaroon ng hanggang walong core iba't ibang katangian. Magagamit din ito para mapabilis ang mga aplikasyon ng AI kumpara sa mga kasalukuyang system. Bilang karagdagan, ang muling idisenyo na subsystem ng memorya ay magbibigay ng higit pa mabilis na pag-access sa data at pagbutihin ang kahusayan ng enerhiya. Sa pamamagitan ng paraan, hindi kinakailangang isama ang MALIIT na mga core na may mahinang pagganap, na kadalasang ginagamit sa mga mobile device para makatipid ng baterya. Kung kailangan mo ng napakataas na performance anuman ang konsumo ng kuryente, walang nag-aabala sa iyo na gumawa ng mga kumpol ng walong malalaking core at pagsamahin ang mga ito sa mga mas malakas na core. mga sistema ng kompyuter. Naniniwala ang ARM na palalawakin nito ang saklaw ng mga processor ng ARM na lampas sa mga smartphone.

Ang mga DynamIQ cluster na halos walang limitasyong sukat na may nakabahaging memorya ay isang alok upang lumikha ng pinakamakapangyarihan mga sistema ng pag-compute para sa iba't ibang layunin.

Ang karagdagang kakayahang umangkop sa pabago-bagong pagsasaayos ng pagkonsumo ng kuryente/enerhiya ay ibibigay ng indibidwal na function ng pagbabago dalas ng orasan magkahiwalay na mga processor sa isang kumpol ng maraming ARM processor. Naniniwala ang mga developer ng Cambridge na ito ay lalong mahalaga sa mga virtual reality na headset, na nasa mababang kapangyarihan sa loob ng mahabang panahon. Lumilipat ang processor sa isa sa tatlo mga estado ng enerhiya(ON, OFF, SLEEP) ay isinasagawa nang mas mabilis, awtomatiko sa antas ng hardware.

Sa huli, ang advanced na arkitektura ng DynamIQ ay nagbibigay-daan para sa mas maaasahang mga system na mabuo na may kalabisan ng mga function, na nagpapataas ng antas ng seguridad sa mga autonomous na sistema, na kailangang tumugon sa mga pagkabigo. Halimbawa, ito ay mga computer vision system sa mga self-driving na kotse - Advanced na Driver Mga Sistema ng Tulong (Assistance Systems) Kapag nabigo ang isang kumpol ng mga core o nabigo ang accelerator, awtomatikong kukunin ng isa pang kumpol ang mga function nito.

Ang arkitektura ng processor ng ARM ay ginagamit sa ilalim ng lisensya sa kanilang mga chip ng maraming mga tagagawa, kabilang ang Samsung, Qualcomm, Nvidia, Intel at Apple (iPhone, iPad). Sa pagitan ng 2013 at 2017, mahigit 50 bilyong microchip batay sa arkitektura ng ARM ang naibenta sa buong mundo, at umaasa ang mga British developer na ang bilang na ito ay doble sa higit sa 100 bilyon sa susunod na apat na taon.

Karamihan sa mga ARM processor device ay hindi kailangan aktibong paglamig. Ang kumpanya ay tiwala na sa pagtaas ng kapangyarihan ng mga sistemang ito at ang paglipat sa DynamIQ architecture, lahat ay mananatiling pareho.

Tiyak na ang bawat isa sa inyo ay nagtaka: ano ang ARM? Madalas mong maririnig ang abbreviation na ito kapag pinag-uusapan ang processor ng isang device. At kung minsan hindi lahat ay lubos na nauunawaan ang kakanyahan nito.

Sabihin natin kaagad na ang ARM ay isang kumpanya, ngunit ang ARM ay isang arkitektura ng processor na binuo ng ARM.

Ang ARM processor ay isang CPU na batay sa RISC architecture na binuo ng Acorn Computers noong 1980s at kasalukuyang binuo ng Advanced RISC Machines, kaya ang pagdadaglat na "ARM". Bukod dito, ang pagdadaglat na ARM na direktang nauugnay sa arkitektura ng processor ay nangangahulugang Acorn RISC Machine. Sa madaling salita, may dalawang kahulugan ang abbreviation na ARM.

Ang Advanced RISC Machines ay isang kumpanyang nakabase sa UK na bumubuo, nagdidisenyo at naglilisensya sa mga arkitektura ng processor ng ARM. Gumagawa ang ARM ng isang paraan para sa pagbuo ng mga processor ng ARM, at ang mga kumpanya tulad ng Qualcomm at Samsung ay gumagawa ng kanilang mga processor batay sa ARM. Sa kasalukuyan, halos lahat ng device na maliit ang laki at nilagyan ng baterya ay may mga processor na binuo sa ARM architecture.

Mayroong ilang mga uri ng arkitektura ng processor: CISC, RISC, MISC. Ang una ay nakikilala sa pamamagitan ng isang malaking hanay ng mga tagubilin, iyon ay, ang CISC ay idinisenyo upang gumana sa mga kumplikadong tagubilin ng hindi pantay na haba. Ang RISC, sa kabilang banda, ay may pinababang hanay ng mga tagubilin na may iisang format at simpleng pag-encode.

Upang maunawaan ang pagkakaiba, isipin na ang iyong personal na computer Ang isang processor mula sa AMD o Intel na may CISC architecture ay naka-install. Ang mga processor ng CISC ay bumubuo ng higit sa MIPS (milyong mga tagubilin sa bawat segundo, iyon ay, ang bilang ng mga tiyak na tagubilin na isinagawa ng processor sa isang segundo).

Ang mga processor ng RICS ay may mas kaunting mga transistor, na nagpapahintulot sa kanila na kumonsumo ng mas kaunting kapangyarihan. Ang pinababang bilang ng mga tagubilin ay nagbibigay-daan sa disenyo ng pinasimple na microcircuits. Ang pinababang laki ng chip ay humahantong sa maliit na sukat chip, na nagbibigay-daan sa mas maraming bahagi na mailagay sa processor, ginagawa nitong maliit ang mga processor ng ARM at mas mahusay sa enerhiya.

Ang arkitektura ng ARM ay perpekto para sa mga smartphone kung saan ang pagkonsumo ng kuryente ang pangunahing bagay, habang sa mga tuntunin ng pagganap, ang mga processor ng ARM, siyempre, ay makabuluhang mas mababa kaysa sa mga nangungunang solusyon mula sa Intel at AMD. Kasabay nito, ang mga processor ng ARM ay hindi matatawag na mahina. Sinusuportahan ng ARM ang parehong 32-bit at 64-bit na mga arkitektura, mayroon ding suporta para sa virtualization ng hardware, at advanced na pamamahala ng kapangyarihan.

Ang pangunahing parameter kapag sinusuri ang mga processor ng ARM ay ang ratio ng pagganap sa pagkonsumo ng enerhiya dito ang mga processor ng ARM ay mas mahusay kaysa sa, halimbawa, isang x86 processor mula sa Intel batay sa arkitektura ng CISC.

Kaya, sa kaso ng mga supercomputer, magiging mas kaakit-akit na gumamit ng isang milyong ARM processor sa halip na isang libong x86 processor.

Batay sa mga materyales mula sa androidcentral