Բարև մեր սիրելի ընթերցողներ։ Այսօր մենք ձեզ կպատմենք Cortex a53 պրոցեսորի ճարտարապետության մասին:

Դուք նույնիսկ չեք պատկերացնում, թե ձեր գաջեթներից քանիսն են աշխատում այս պրոցեսորի շնորհիվ: Քչերը գիտեն տեխնոլոգիական միջուկների առանձնահատկությունների մասին և ինչն է դրանք տարբերում միմյանցից: Այս հոդվածում դուք կիմանաք որոշակի հայտնի Cortex a53-ի առանձնահատկությունների մասին:

Բնութագրերը

Այս պրոցեսորները կարող են ունենալ 1-ից 8 միջուկ, L1 հիշողության համակարգ և ընդհանուր L2 քեշ: Հասկանալու համար, թե ինչն է տարբերում այս մոդելի գրեթե բոլոր սարքավորումների հիմնական բաղադրիչը մյուսներից, դուք պետք է իմանաք դրա առավելությունները.

• Բարձր կատարողականություն (աջակցում է բջջային հավելվածների, DTV-ի, օդատիեզերական մեքենաների, պահեստավորման և այլ նմանատիպ սարքավորումների լայն տեսականի);
• Բարձրորակ Army8-A ճարտարապետություն սկզբնական մակարդակի ինքնուրույն նախագծերի համար;
• Ունիվերսալություն (կարելի է զուգակցվել ցանկացած պրոցեսորների հետ, ինչպիսիք են Cortex-A72, Cortex-A57 և այլն);
• Բարձր բեռնման հզորությամբ որակյալ արտադրանք:

Սրանք այս ապրանքի հիմնական ուժեղ կողմերն են, բայց ոչ բոլոր առավելությունները: Այս ապրանքանիշի առանցքը կատարում է բազմաթիվ գործառույթներ.

• Աջակցում է մինչև 64 բիթ և ճարտարապետության վերջին տարբերակները;
• TrustZone անվտանգության տեխնոլոգիա;
• DSP և SIMD ընդարձակումներ;
• 8-աստիճան փոխակրիչ երկու ելքով և բարելավված ամբողջ թվով;
• Կարող է աշխատել 1,5 ԳՀց հաճախականությամբ;
• Աջակցություն ապարատային վիրտուալացմանը:

Սա այս տեխնիկական բաղադրիչի համար նախատեսված գործառույթների ստանդարտ փաթեթ է, բայց սրանք բոլոր գործառույթները չեն, որոնք կատարում է այս բարդ մեխանիզմը:

Որտեղ է այն առավել հաճախ օգտագործվում:

Այս տեսակի պրոցեսորները հանդիպում են ոչ միայն միջին դասի սմարթֆոններում (Xiaomi redmi 4, Redmi 3s, Meizu m3/m5 Note և այլն), այլ նաև հետևյալ տեխնոլոգիաներում.

• Ավիատիեզերական ճարտարագիտություն;
• Ցանց;
• Տվյալների պահպանում (օրինակ՝ HDD, SDD);
• Մեքենայի տեղեկատվական համակարգ;

Լրացուցիչ հնարավորություններ

• Խողովակաշար, որը պատասխանատու է էներգիայի ցածր սպառման համար.
• Բարձր թողունակություն, որը թույլ է տալիս միաժամանակ մի քանի հրամաններ կատարել;
• Ընդլայնված էներգախնայողության առանձնահատկություններ:

Պրոցեսորը կապված է տարբեր IP-ների հետ

Այս տեխնիկան օգտագործվում է SoC-ներում, ինչպես նաև Arm տեխնոլոգիաներում, Graphics IP-ում, System IP-ում և Physical IP-ում: Մենք ձեզ տրամադրում ենք գործիքների ամբողջական ցանկ, որոնցում կարելի է օգտագործել այս ապրանքանիշի միջուկը :

• Mali-T860/Mali-T880;
• Mali-DP550;
• Mali-V550;
• CoreLink;
• Հիշողության կարգավորիչ;
• Ընդհատման վերահսկիչ;
• DS-5 Development Studio;
• ARM կոմպիլյատոր;
• Զարգացման տախտակներ;
• Արագ մոդելներ.

Գոյություն ունեն Cortex a53 պրոցեսորների 2 տեսակ.

• AArch64 – թույլ է տալիս տեղադրել և օգտագործել 64-բիթանոց հավելվածներ;
• AArch32 – հնարավորություն է տալիս օգտագործել միայն առկա Armv7-A հավելվածները:

Ինչու՞ է ձեզ անհրաժեշտ այս ամբողջ տեխնիկական տեղեկատվությունը:

Եթե ​​դուք ոչինչ չեք հասկանում տեխնոլոգիայից և բնութագրերից, ապա ավելի պարզ ասած՝ Cortex a53-ն ապահովում է շատ ավելի մեծ արդյունավետություն, քան իր նախորդները՝ էներգաարդյունավետության ավելի բարձր մակարդակով: Հիմնական կատարումը նույնիսկ ավելի բարձր է, քան Cortex-A7 ապրանքանիշը, որը հանդիպում է շատ հայտնի սմարթֆոնների վրա:

Armv8-A ճարտարապետությունն այն է, ինչը որոշում է տեխնոլոգիաների ֆունկցիոնալությունը: Միջուկի այս ապրանքանիշն ունի 64-բիթանոց տվյալների մշակում, ընդլայնված վիրտուալ հասցեավորում և 64-բիթանոց ընդհանուր նշանակության ռեգիստրներ: Այս բոլոր հատկանիշները դարձրեցին այս պրոցեսորն առաջինը, որը նախագծված էր հատուկ էներգախնայող 64-բիթանոց մշակում ապահովելու համար:

Այսպիսով, դուք հասկանում եք, որ Cortex a53 պրոցեսորը հենց այն տեխնիկական բաղադրիչն է, որը չպետք է բաց թողնել սարքավորումներ ընտրելիս: Եթե ​​ձեր սմարթֆոնն ունի նման պրոցեսոր՝ օգտագործելով այս ճարտարապետությունը, ապա դուք չպետք է անհանգստանաք հիշողությունը սպառվելու կամ հեռախոսի արագ սպառման մասին: Այս բոլոր խնդիրներն անցյալում են։

Հուսով ենք, որ մեր հոդվածը օգտակար էր ձեզ համար: Եթե ​​այո, ապա բաժանորդագրվեք մեր խմբերին սոցիալական ցանցերում և սպասեք նոր հոդվածներին, որոնք նույնպես կարող են օգտակար լինել ձեզ համար: Մի մոռացեք մեր ալիքի մասին YouTube.

Ժամանակակից գաջեթների ճնշող մեծամասնությունն օգտագործում է ARM ճարտարապետության վրա հիմնված պրոցեսորներ, որը մշակվել է համանուն ARM Limited ընկերության կողմից։ Հետաքրքիր է, որ ընկերությունն ինքը չի արտադրում պրոցեսորներ, այլ միայն լիցենզավորում է իր տեխնոլոգիաները երրորդ կողմի չիպեր արտադրողներին: Բացի այդ, ընկերությունը նաև մշակում է Cortex պրոցեսորային միջուկներ և Mali գրաֆիկական արագացուցիչներ, որոնց մենք անպայման կանդրադառնանք այս նյութում։

ARM ընկերությունն, ըստ էության, մենաշնորհատեր է իր ոլորտում, և տարբեր բջջային օպերացիոն համակարգերի ժամանակակից սմարթֆոնների և պլանշետների ճնշող մեծամասնությունը օգտագործում է ARM ճարտարապետության վրա հիմնված պրոցեսորներ։ Չիպեր արտադրողները ARM-ից լիցենզավորում են առանձին միջուկներ, հրահանգների հավաքածուներ և հարակից տեխնոլոգիաներ, և լիցենզիաների արժեքը զգալիորեն տարբերվում է՝ կախված պրոցեսորային միջուկների տեսակից (սա կարող է տատանվել ցածր էներգիայի բյուջետային լուծումներից մինչև առաջադեմ քառամիջուկ և նույնիսկ ութ միջուկ: չիպսեր) և լրացուցիչ բաղադրիչներ: ARM Limited-ի 2006 թվականի տարեկան եկամուտների հաշվետվությունը ցույց է տվել 161 միլիոն դոլարի եկամուտ մոտ 2,5 միլիարդ պրոցեսորների լիցենզավորման համար (2011 թվականի 7,9 միլիարդի դիմաց), ինչը թարգմանվում է մոտավորապես 0,067 դոլար մեկ չիպի համար: Այնուամենայնիվ, վերը նշված պատճառով, սա շատ միջին ցուցանիշ է տարբեր լիցենզիաների գների տարբերության պատճառով, և այդ ժամանակից ի վեր ընկերության շահույթը պետք է բազմապատիկ աճեր:

Ներկայումս ARM պրոցեսորները շատ տարածված են։ Այս ճարտարապետության վրա հիմնված չիպերն օգտագործվում են ամենուր, ներառյալ սերվերները, բայց ամենից հաճախ ARM-ը կարելի է գտնել ներկառուցված և շարժական համակարգերում՝ սկսած կոշտ սկավառակների կարգավորիչներից մինչև ժամանակակից սմարթֆոններ, պլանշետներ և այլ գաջեթներ:

ARM-ը մշակում է միջուկների մի քանի ընտանիք, որոնք օգտագործվում են տարբեր առաջադրանքների համար: Օրինակ, Cortex-Mx-ի և Cortex-Rx-ի վրա հիմնված պրոցեսորները (որտեղ «x»-ը թվանշան կամ թիվ է, որը ցույց է տալիս ճշգրիտ հիմնական թիվը) օգտագործվում են ներկառուցված համակարգերում և նույնիսկ սպառողական սարքերում, ինչպիսիք են երթուղիչները կամ տպիչները:

Մենք դրանց մասին մանրամասն չենք անդրադառնա, քանի որ մեզ առաջին հերթին հետաքրքրում է Cortex-Ax ընտանիքը. նման միջուկներով չիպերն օգտագործվում են ամենաարդյունավետ սարքերում, ներառյալ սմարթֆոնները, պլանշետները և խաղային կոնսուլները: ARM-ն անընդհատ աշխատում է Cortex-Ax շարքի նոր միջուկների վրա, սակայն այս հոդվածը գրելու պահին սմարթֆոններում օգտագործվում են հետևյալը.

Cortex-A5;
Cortex-A7;
Cortex-A8;
Cortex-A9;
Cortex-A12;
Cortex-A15;
Cortex-A53;

Որքան մեծ է թիվը, այնքան բարձր է պրոցեսորի աշխատանքը և, համապատասխանաբար, ավելի թանկ է այն սարքերի դասը, որոնցում այն ​​օգտագործվում է: Այնուամենայնիվ, հարկ է նշել, որ այս կանոնը միշտ չէ, որ պահպանվում է. օրինակ Cortex-A7 միջուկների վրա հիմնված չիպերն ավելի բարձր արդյունավետություն ունեն, քան Cortex-A8-ի վրա հիմնված չիպերը: Այնուամենայնիվ, եթե Cortex-A5-ի վրա հիմնված պրոցեսորներն արդեն համարվում են գրեթե հնացած և գրեթե չեն օգտագործվում ժամանակակից սարքերում, ապա Cortex-A15-ի վրա հիմնված պրոցեսորները կարելի է գտնել առաջատար կոմունիկատորներում և պլանշետներում: Ոչ վաղ անցյալում ARM-ը պաշտոնապես հայտարարեց նոր, ավելի հզոր և, միևնույն ժամանակ, էներգաարդյունավետ Cortex-A53 և Cortex-A57 միջուկների մշակման մասին, որոնք կմիավորվեն մեկ չիպի վրա՝ օգտագործելով ARM big.LITTLE տեխնոլոգիան և կաջակցեն ARMv8-ին: հրահանգների հավաքածու («ճարտարապետական ​​տարբերակ»), սակայն դրանք ներկայումս չեն օգտագործվում հիմնական սպառողական սարքերում: Cortex-core չիպերի մեծ մասը կարող է լինել բազմամիջուկ, իսկ քառամիջուկ պրոցեսորները սովորական են այսօրվա բարձրակարգ սմարթֆոններում:

Սմարթֆոնների և պլանշետների խոշոր արտադրողները սովորաբար օգտագործում են Qualcomm-ի պես հայտնի չիպարտադրողների պրոցեսորները կամ իրենց լուծումները, որոնք արդեն բավականին տարածված են դարձել (օրինակ՝ Samsung-ը և նրա Exynos չիպսեթների ընտանիքը), բայց շատ փոքր ընկերությունների գաջեթների տեխնիկական բնութագրերի թվում են։ դուք հաճախ կարող եք գտնել այնպիսի նկարագրություն, ինչպիսին է «պրոցեսոր՝ հիմնված Cortex-A7-ի վրա՝ 1 ԳՀց հաճախականությամբ» կամ «երկմիջուկ Cortex-A7՝ 1 ԳՀց հաճախականությամբ», ինչը սովորական օգտագործողի համար ոչինչ չի նշանակի: Որպեսզի հասկանանք, թե որոնք են նման միջուկների տարբերությունները, եկեք կենտրոնանանք հիմնականների վրա:

Cortex-A5

Cortex-A5 միջուկը օգտագործվում է էժան պրոցեսորներում ամենաշատ բյուջետային սարքերի համար: Նման սարքերը նախատեսված են միայն սահմանափակ շարք առաջադրանքների կատարման և պարզ հավելվածներ գործարկելու համար, բայց ամենևին նախատեսված չեն ռեսուրսային ծրագրերի և հատկապես խաղերի համար: Cortex-A5 պրոցեսորով գաջեթի օրինակ է Highscreen Blast-ը, որը ստացել է Qualcomm Snapdragon S4 Play MSM8225 չիպ, որը պարունակում է երկու Cortex-A5 միջուկ՝ 1,2 ԳՀց հաճախականությամբ:

Cortex-A7

Cortex-A7 պրոցեսորներն ավելի հզոր են, քան Cortex-A5 չիպերը և նաև ավելի տարածված են: Նման չիպերն արտադրվում են 28 նանոմետրանոց գործընթացի տեխնոլոգիայով և ունեն երկրորդ մակարդակի մեծ քեշ մինչև 4 մեգաբայթ: Cortex-A7 միջուկները հիմնականում հայտնաբերված են բյուջետային սմարթֆոններում և միջին սեգմենտի էժան սարքերում, ինչպիսիք են iconBIT Mercury Quad-ը, ինչպես նաև, որպես բացառություն, Samsung Galaxy S IV GT-i9500-ում Exynos 5 Octa պրոցեսորով. այս չիպսեթը օգտագործում է: էներգախնայող տեխնոլոգիա՝ անպահանջ գործեր կատարելիս, քառամիջուկ Cortex-A7 պրոցեսոր:

Cortex-A8

Cortex-A8 միջուկը այնքան տարածված չէ, որքան իր հարեւանները՝ Cortex-A7-ը և Cortex-A9-ը, սակայն դեռ օգտագործվում է տարբեր սկզբնական գաջեթներում: Cortex-A8 չիպերի գործառնական ժամացույցի արագությունը կարող է տատանվել 600 ՄՀց-ից մինչև 1 ԳՀց, սակայն երբեմն արտադրողները գերհաճախականությունների գերհաճախականության են ենթարկում պրոցեսորները: Cortex-A8 միջուկի առանձնահատկությունը բազմամիջուկ կոնֆիգուրացիաների աջակցության բացակայությունն է (այսինքն, այս միջուկների վրա պրոցեսորները կարող են լինել միայն մեկ միջուկ), և դրանք իրականացվում են 65 նանոմետրանոց գործընթացի տեխնոլոգիայի միջոցով, որն արդեն համարվում է: հնացած.

Сortex-A9

Ընդամենը մի քանի տարի առաջ Cortex-A9 միջուկները համարվում էին լավագույն լուծումը և օգտագործվում էին ինչպես ավանդական միամիջուկ, այնպես էլ ավելի հզոր երկմիջուկ չիպերում, ինչպիսիք են Nvidia Tegra 2-ը և Texas Instruments OMAP4-ը: Ներկայումս Cortex-A9 պրոցեսորները, որոնք պատրաստված են 40 նանոմետրանոց գործընթացի տեխնոլոգիայով, չեն կորցնում ժողովրդականությունը և օգտագործվում են միջին հատվածի շատ սմարթֆոններում: Նման պրոցեսորների աշխատանքային հաճախականությունը կարող է լինել 1-ից 2 կամ ավելի գիգահերց, սակայն այն սովորաբար սահմանափակվում է 1,2-1,5 ԳՀց:

Cortex-A12

2013 թվականի հունիսին ARM-ը պաշտոնապես ներկայացրեց Cortex-A12 միջուկը, որն արտադրվում է նոր 28 նանոմետրանոց գործընթացի տեխնոլոգիայով և նախատեսված է միջին հատվածի սմարթֆոններում Cortex-A9 միջուկները փոխարինելու համար: Մշակողը խոստանում է կատարողականի 40%-ով բարձրացում Cortex-A9-ի համեմատ, և բացի այդ, Cortex-A12 միջուկները կկարողանան մասնակցել ARM big.LITTLE ճարտարապետությանը որպես արդյունավետ՝ էներգախնայող Cortex-A7-ի հետ միասին, ինչը թույլ կտա. արտադրողները ստեղծել են էժան ութ միջուկային չիպեր: Ճիշտ է, գրելու պահին այս ամենը միայն պլանների մեջ է, և Cortex-A12 չիպերի զանգվածային արտադրությունը դեռ հաստատված չէ, չնայած RockChip-ն արդեն հայտարարել է, որ մտադիր է թողարկել քառամիջուկ Cortex-A12 պրոցեսոր՝ հաճախականությամբ: 1,8 ԳՀց:

Cortex-A15

2013 թվականի դրությամբ Cortex-A15 միջուկը և դրա ածանցյալները լավագույն լուծումներն են և օգտագործվում են տարբեր արտադրողների առաջատար կոմունիկատորների չիպերում: Նոր պրոցեսորներից, որոնք պատրաստված են 28 նմ պրոցեսային տեխնոլոգիայով և հիմնված են Cortex-A15-ի վրա, կան Samsung Exynos 5 Octa և Nvidia Tegra 4, և այս միջուկը հաճախ հանդես է գալիս որպես հարթակ այլ արտադրողների փոփոխությունների համար: Օրինակ՝ Apple-ի վերջին A6X պրոցեսորն օգտագործում է Swift միջուկներ, որոնք Cortex-A15-ի մոդիֆիկացիան են։ Cortex-A15-ի վրա հիմնված չիպերն ի վիճակի են աշխատել 1,5-2,5 ԳՀց հաճախականությամբ, իսկ երրորդ կողմի բազմաթիվ ստանդարտների աջակցությունը և մինչև 1 ՏԲ ֆիզիկական հիշողության հասցեագրման հնարավորությունը հնարավորություն է տալիս օգտագործել այդպիսի պրոցեսորները համակարգիչներում (ինչպես կարելի է չհիշել բանկային Raspberry Pi քարտի չափի մինի համակարգիչ):

Cortex-A50 սերիա

2013 թվականի առաջին կիսամյակում ARM-ը ներկայացրեց չիպերի նոր շարք, որը կոչվում է Cortex-A50 սերիա: Այս գծի միջուկները կպատրաստվեն ըստ ճարտարապետության նոր տարբերակի՝ ARMv8-ի, և կաջակցեն նոր հրահանգների հավաքածուներին, ինչպես նաև կդառնան 64-բիթանոց։ Նոր բիթային խորության անցումը կպահանջի բջջային օպերացիոն համակարգերի և հավելվածների օպտիմալացում, բայց, իհարկե, տասնյակ հազարավոր 32-բիթանոց հավելվածների աջակցությունը կմնա: Apple-ն առաջինն էր, որ անցավ 64-բիթանոց ճարտարապետության: Ընկերության վերջին սարքերը, օրինակ՝ iPhone 5S-ը, աշխատում են հենց այս Apple A7 ARM պրոցեսորով: Հատկանշական է, որ այն չի օգտագործում Cortex միջուկներ. դրանք փոխարինվում են արտադրողի սեփական միջուկներով, որոնք կոչվում են Swift: 64-բիթանոց պրոցեսորներին անցնելու անհրաժեշտության ակնհայտ պատճառներից մեկը 4 ԳԲ-ից ավելի RAM-ի աջակցությունն է և, բացի այդ, հաշվարկելիս շատ ավելի մեծ թվեր վարելու հնարավորությունը: Իհարկե, առայժմ սա արդիական է, առաջին հերթին, սերվերների և ԱՀ-ների համար, բայց մենք չենք զարմանա, եթե մի քանի տարի անց շուկայում հայտնվեն նման քանակությամբ օպերատիվ հիշողություն ունեցող սմարթֆոններ և պլանշետներ։ Մինչ օրս ոչինչ հայտնի չէ նոր ճարտարապետության վրա չիպեր արտադրելու և դրանք օգտագործող սմարթֆոնների պլանների մասին, բայց հավանական է, որ ֆլագմանները հենց այս պրոցեսորները կստանան 2014 թվականին, ինչպես արդեն հայտարարել է Samsung-ը:

Cortex-A53

Շարքը բացվում է Cortex-A53 միջուկով, որը կլինի Cortex-A9-ի անմիջական «հաջորդը»: Cortex-A53-ի վրա հիմնված պրոցեսորներն իրենց կատարողականությամբ նկատելիորեն գերազանցում են Cortex-A9-ի վրա հիմնված չիպերին, բայց միևնույն ժամանակ պահպանում են էներգիայի ցածր սպառումը: Նման պրոցեսորները կարող են օգտագործվել ինչպես առանձին, այնպես էլ ARM big.LITTLE կոնֆիգուրացիայով, որոնք համակցված են նույն չիպսեթի վրա Cortex-A57 պրոցեսորի հետ:

Cortex-A57 պրոցեսորները, որոնք կարտադրվեն 20 նանոմետրանոց պրոցեսորային տեխնոլոգիայով, մոտ ապագայում պետք է դառնան ամենահզոր ARM պրոցեսորները։ Նոր միջուկը զգալիորեն գերազանցում է իր նախորդին՝ Cortex-A15-ին, կատարողականի տարբեր պարամետրերով (համեմատությունը կարող եք տեսնել վերևում), և, ըստ ARM-ի, որը լրջորեն ուղղված է համակարգիչների շուկան, այն շահավետ լուծում կլինի սովորական համակարգիչների համար։ (ներառյալ դյուրակիր համակարգիչները), ոչ միայն շարժական սարքերը:

Որպես ժամանակակից պրոցեսորների էներգիայի սպառման խնդրի բարձր տեխնոլոգիական լուծում՝ ARM-ն առաջարկում է big.LITTLE տեխնոլոգիա, որի էությունը տարբեր տեսակի միջուկների միավորումն է մեկ չիպի վրա, սովորաբար նույն քանակությամբ էներգախնայող և բարձր արդյունավետություն: նրանք.

Մեկ չիպի վրա տարբեր տեսակի միջուկներ գործարկելու երեք սխեման կա՝ big.LITTLE (միգրացիա կլաստերների միջև), big.LITTLE IKS (միգրացիա միջուկների միջև) և big.LITTLE MP (տարասեռ բազմամշակում):

big.LITTLE (միգրացիա կլաստերների միջև)

ARM big.LITTLE ճարտարապետության վրա հիմնված առաջին չիպսեթը Samsung Exynos 5 Octa պրոցեսորն էր: Այն օգտագործում է բնօրինակ big.LITTLE «4+4» սխեման, որը նշանակում է միավորել երկու կլաստերների (այստեղից էլ սխեմայի անվանումը) մեկ չիպի վրա չորս բարձր արդյունավետության Cortex-A15 միջուկներ ռեսուրսներ ինտենսիվ ծրագրերի և խաղերի համար և չորս էներգիա պահպանելով Cortex-A7 միջուկները ամենօրյա աշխատանքի համար ծրագրերի մեծ մասի հետ, և միայն մեկ տեսակի միջուկ կարող է աշխատել միաժամանակ: Միջուկների խմբերի միջև անցումը տեղի է ունենում գրեթե ակնթարթորեն և ամբողջովին ավտոմատ ռեժիմում օգտագործողի կողմից աննկատ:

Big.LITTLE ճարտարապետության ավելի բարդ իրականացումը մի քանի իրական միջուկների (սովորաբար երկու) միավորումն է մեկ վիրտուալ միջուկի մեջ, որը վերահսկվում է օպերացիոն համակարգի միջուկի կողմից, որը որոշում է, թե որ միջուկներն օգտագործել՝ էներգաարդյունավետ, թե արդյունավետ: Իհարկե, կան նաև մի քանի վիրտուալ միջուկներ. նկարազարդումը ցույց է տալիս IKS սխեմայի օրինակ, որտեղ չորս վիրտուալ միջուկներից յուրաքանչյուրը պարունակում է մեկ Cortex-A7 և Cortex-A15 միջուկ:

Big.LITTLE MP սխեման ամենաառաջադեմն է. դրանում յուրաքանչյուր միջուկ անկախ է և անհրաժեշտության դեպքում կարող է միացվել ՕՀ-ի միջուկը: Սա նշանակում է, որ եթե օգտագործվեն չորս Cortex-A7 միջուկներ և նույնքան Cortex-A15 միջուկներ, ապա ARM big.LITTLE MP ճարտարապետության վրա կառուցված չիպսեթը կկարողանա միաժամանակ գործարկել բոլոր 8 միջուկները, չնայած դրանք տարբեր տեսակի են: Այս տեսակի առաջին պրոցեսորներից էր ընկերության ութ միջուկային չիպը, որը կարող է աշխատել 2 ԳՀց ժամացույցի հաճախականությամբ, ինչպես նաև տեսագրել և նվագարկել UltraHD լուծաչափով։

Ապագա

Ներկայումս առկա տեղեկությունների համաձայն՝ մոտ ապագայում ARM-ը այլ ընկերությունների հետ միասին նախատեսում է թողարկել հաջորդ սերնդի big.LITTLE չիպերը, որոնք կօգտագործեն նոր Cortex-A53 և Cortex-A57 միջուկները։ Բացի այդ, չինական MediaTek արտադրողը պատրաստվում է ARM big.LITTLE-ի հիման վրա արտադրել բյուջետային պրոցեսորներ, որոնք կաշխատեն «2+2» սխեմայով, այսինքն՝ կօգտագործեն երկու միջուկից բաղկացած երկու խումբ։

Բացի պրոցեսորներից, ARM-ը մշակում է նաև Մալի ընտանիքի գրաֆիկական արագացուցիչներ։ Ինչպես պրոցեսորները, գրաֆիկական արագացուցիչները բնութագրվում են բազմաթիվ պարամետրերով, օրինակ՝ հակաալիզացման մակարդակը, ավտոբուսի ինտերֆեյսը, քեշը (գերարագ հիշողությունը, որն օգտագործվում է աշխատանքային արագությունը մեծացնելու համար) և «գրաֆիկական միջուկների» քանակը (չնայած, ինչպես մենք գրել ենք): Նախորդ հոդվածում այս ցուցանիշը, չնայած պրոցեսորը նկարագրելու համար օգտագործվող տերմինի նմանությանը, երկու GPU-ների համեմատության ժամանակ գործնականում ոչ մի ազդեցություն չի թողնում կատարողականի վրա):

Առաջին ARM գրաֆիկական արագացուցիչը այժմ չօգտագործված Mali 55-ն էր, որն օգտագործվում էր LG Renoir սենսորային հեռախոսում (այո, ամենատարածված բջջային հեռախոսը): GPU-ն չէր օգտագործվում խաղերում` միայն ինտերֆեյսի ցուցադրման համար, և ուներ այսօրվա չափանիշներով պարզունակ բնութագրեր, բայց այն դարձավ Մալի սերիայի «նախահայրը»:

Այդ ժամանակից ի վեր առաջընթացը երկար ճանապարհ է անցել, և այժմ աջակցվող API-ները և խաղերի ստանդարտները զգալի նշանակություն ունեն: Օրինակ, OpenGL ES 3.0-ի աջակցությունն այժմ հայտարարվում է միայն ամենահզոր պրոցեսորներում, ինչպիսիք են Qualcomm Snapdragon 600-ը և 800-ը, և եթե խոսենք ARM-ի արտադրանքի մասին, ապա ստանդարտը աջակցվում է արագացուցիչներով, ինչպիսին է Mali-T604-ը (դա առաջինն էր: ARM GPU-ն պատրաստված է նոր Midgard միկրոճարտարապետության), Mali-T624, Mali-T628, Mali-T678 և բնութագրերով նման որոշ այլ չիպերի վրա: Այս կամ այն ​​GPU-ն, որպես կանոն, սերտորեն կապված է միջուկի հետ, բայց, այնուամենայնիվ, նշվում է առանձին, ինչը նշանակում է, որ եթե խաղերում գրաֆիկայի որակը ձեզ համար կարևոր է, ապա իմաստ ունի նայելու անվանմանը: արագացուցիչ սմարթֆոնի կամ պլանշետի բնութագրերում:

ARM-ն իր շարքում ունի նաև գրաֆիկական արագացուցիչներ միջին հատվածի սմարթֆոնների համար, որոնցից ամենատարածվածներն են Mali-400 MP և Mali-450 MP, որոնք տարբերվում են իրենց ավագ եղբայրներից համեմատաբար ցածր կատարողականությամբ և API-ների և աջակցվող ստանդարտների սահմանափակ շարքով: Չնայած դրան, այս GPU-ները շարունակում են օգտագործվել նոր սմարթֆոններում, օրինակ՝ Zopo ZP998-ում, որը ստացել է Mali-450 MP4 գրաֆիկական արագացուցիչը (Mali-450 MP-ի բարելավված փոփոխություն) ի լրումն ութմիջուկանի MTK6592 պրոցեսորի:

Ենթադրաբար, ARM-ի վերջին գրաֆիկական արագացուցիչներով սմարթֆոնները պետք է հայտնվեն 2014 թվականի վերջին՝ Mali-T720, Mali-T760 և Mali-T760 MP, որոնք ներկայացվել են 2013 թվականի հոկտեմբերին։ Mali-T720-ը նախատեսված է լինելու էժան սմարթֆոնների նոր GPU-ն և այս հատվածի առաջին GPU-ն, որն աջակցում է Open GL ES 3.0-ին: Mali-T760-ն, իր հերթին, կդառնա բջջային գրաֆիկայի ամենահզոր արագացուցիչներից մեկը. ըստ նշված բնութագրերի, GPU-ն ունի 16 հաշվողական միջուկ և ունի իսկապես հսկայական հաշվողական հզորություն՝ 326 Gflops, բայց, միևնույն ժամանակ, չորս անգամ: ավելի քիչ էներգիայի սպառում, քան վերը նշված Mali-T604-ը:

ARM-ի CPU-ների և GPU-ների դերը շուկայում

Չնայած այն հանգամանքին, որ ARM-ը համանուն ճարտարապետության հեղինակն ու մշակողն է, որը, կրկնում ենք, այժմ օգտագործվում է բջջային պրոցեսորների ճնշող մեծամասնության մեջ, դրա լուծումները միջուկների և գրաֆիկական արագացուցիչների տեսքով հայտնի չեն խոշոր սմարթֆոնների մոտ: արտադրողներ. Օրինակ, ճիշտ է ենթադրվում, որ Android OS-ի առաջատար հաղորդակցիչները պետք է ունենան Snapdragon պրոցեսոր՝ Krait միջուկներով և նույն ընկերության Adreno գրաֆիկական արագացուցիչներ, որոնք օգտագործվում են Windows Phone-ի սմարթֆոններում, իսկ որոշ գաջեթ արտադրողներ, օրինակ. Apple, զարգացրեք իրենց սեփական միջուկները: Ինչու՞ է այս իրավիճակը ներկայումս առկա:

Միգուցե որոշ պատճառներ կարող են ավելի խորը լինել, բայց դրանցից մեկը ARM-ի CPU-ների և GPU-ների հստակ դիրքավորման բացակայությունն է այլ ընկերությունների արտադրանքի մեջ, ինչի արդյունքում ընկերության զարգացումները ընկալվում են որպես B-ում օգտագործման հիմնական բաղադրիչներ: - ֆիրմային սարքեր, էժան սմարթֆոններ և ավելի հասուն լուծումների ստեղծում: Օրինակ, Qualcomm-ը գրեթե ամեն ներկայացման ժամանակ կրկնում է, որ նոր պրոցեսորներ ստեղծելիս իր հիմնական նպատակներից մեկը էներգիայի սպառման նվազեցումն է, և նրա Krait միջուկները, լինելով փոփոխված Cortex միջուկներ, հետևողականորեն ցույց են տալիս ավելի բարձր կատարողական արդյունքներ: Նմանատիպ հայտարարությունը ճիշտ է Nvidia չիպսեթների համար, որոնք կենտրոնացած են խաղերի վրա, բայց ինչ վերաբերում է Samsung-ի Exynos պրոցեսորներին և Apple-ի A-series-ին, ապա դրանք ունեն իրենց շուկան՝ նույն ընկերությունների սմարթֆոններում տեղադրելու պատճառով:

Վերոնշյալը ամենևին չի նշանակում, որ ARM-ի զարգացումները զգալիորեն ավելի վատն են, քան երրորդ կողմի ընկերությունների պրոցեսորներն ու միջուկները, սակայն շուկայում մրցակցությունը ի վերջո օգուտ է բերում միայն սմարթֆոնների գնորդներին։ Կարելի է ասել, որ ARM-ն առաջարկում է որոշ բլանկներ, որոնց լիցենզիա ձեռք բերելով արտադրողները կարող են ինքնուրույն փոփոխել դրանք։

Եզրակացություն

ARM ճարտարապետության վրա հիմնված միկրոպրոցեսորները հաջողությամբ նվաճել են շարժական սարքերի շուկան իրենց ցածր էներգիայի սպառման և համեմատաբար բարձր հաշվողական հզորության շնորհիվ: Նախկինում RISC-ի այլ ճարտարապետություններ մրցում էին ARM-ի հետ, օրինակ՝ MIPS-ի հետ, բայց հիմա նրան մնացել է միայն մեկ լուրջ մրցակից՝ Intel x86 ճարտարապետությամբ, որն, ի դեպ, թեև ակտիվորեն պայքարում է շուկայի իր մասնաբաժնի համար, դեռ չի ընկալվում։ կա՛մ սպառողների, կա՛մ արտադրողների մեծ մասի կողմից լրջորեն, հատկապես հաշվի առնելով դրա վրա հիմնված դրոշակակիրների վիրտուալ բացակայությունը (Lenovo K900-ն այլևս չի կարող մրցել ARM պրոցեսորների վերջին բարձրակարգ սմարթֆոնների հետ):

Ինչպե՞ս ապահովել արտադրողականության շարունակական աճ էներգիայի սահմանափակում ունեցող սարքերում, ինչպիսիք են սմարթֆոնները կամ պլանշետները: Հնարավոր է ստեղծել ավելի էներգաարդյունավետ միկրոճարտարապետություն, բայց դա հնարավոր է միայն որոշակի չափով։ Դուք կարող եք անցնել ավելի առաջադեմ արտադրական գործընթացի, բայց նույնիսկ այս քայլն այսօր այլևս չի տալիս նույն առավելությունները: Նախկինում ընկերությունները հիմնվում էին երկու մոտեցումների վրա, սակայն այսօր դա արդեն բավարար չէ։ Արդյունաբերությունն աստիճանաբար շարժվում է դեպի տարասեռ հաշվարկներ՝ ցածր էներգիայի, բայց էներգաարդյունավետ գործընկերների կողքին տեղադրել բարձր արդյունավետությամբ միջուկներ և անհրաժեշտության դեպքում անցնել դրանց միջև:

NVIDIA-ն վերջերս ներկայացրել է Tegra 3 (Kal-El) պրոցեսորի ճարտարապետությունը: Ընկերությունը հայտնել է, որ չիպի վրա տեղադրված համակարգն ունի 5 Cortex-A9 հաշվողական միջուկ, սակայն դրանցից միայն 4-ն են տեսանելի ՕՀ-ին։ Պարզ ֆոնային առաջադրանքներ կատարելիս աշխատում է միայն մեկ էներգաարդյունավետ Cortex A9 միջուկը, իսկ բարձր արդյունավետությամբ միջուկներն անջատված են: Հենց որ համակարգը պահանջում է կատարում, առաջադրանքները վերահղվում են դեպի հզոր միջուկներ, իսկ էներգաարդյունավետներն անջատվում են:

NVIDIA-ի լուծումը հիմնված է նույնական միջուկների վրա, բայց օգտագործելով տարբեր տրանզիստորներ (LP և G), բայց մոտեցումը այնքան էլ տարբեր չէ, եթե դուք նաև օգտագործում եք տարբեր հիմնական ճարտարապետություններ: Երբ NVIDIA-ն մշակում էր իր չիպը, ARM-ը չէր կարող առաջարկել էներգախնայող համապատասխան միջուկ, որը կարող էր օգտագործվել ինչպես ինքնուրույն, այնպես էլ որպես Cortex A15 համակարգ-չիպի ​​վրա ուղեկցող միջուկ: Այժմ կա այդպիսի միջուկ, և այն կոչվում է Cortex A7:

Սկսած Cortex A9-ից, ARM-ն անցավ հաջորդականացման (հրահանգները կարող են վերադասավորվել բարելավված զուգահեռության համար), անցում x86 ճարտարապետության մեջ, որը կատարվել է Pentium Pro-ի ժամանակաշրջանում: Cortex A15-ը շարունակում է այս միտումը՝ ընդլայնելով մեկ ժամացույցի համար կատարվող հրահանգների քանակը: Cortex A7-ը, ընդհակառակը, նահանջ է. այն ևս մեկ միջուկ է, որը կատարում է հրամաններ տվյալ հաջորդականությամբ և կարող է միաժամանակ կատարել մինչև երկու հրահանգ: Նկարագրությունը նման է Cortex A8-ին, բայց A7-ը տարբեր է շատ ոլորտներում:

A8 միջուկը շատ հին զարգացում է. դիզայնի վրա աշխատանքները սկսվել են դեռևս 2003 թվականին: Չնայած ARM-ն առաջարկում էր միջուկի հեշտությամբ սինթեզվող տարբերակները, ժամանակի ընթացքում ավելի բարձր հաճախականությունների հասնելու համար արտադրողները ստիպված էին օգտագործել իրենց սեփական լրացուցիչ տրամաբանությունը: Առանձին դիզայնի ստեղծումը ոչ միայն երկարացրեց շուկա դուրս գալու ժամանակը, այլև ավելացրեց զարգացման ծախսերը: Cortex A7-ը մնում է լիովին սինթեզվող՝ միաժամանակ մատուցելով կատարողականության լավ մակարդակ: ARM-ը ճարտարապետությունը մշակելիս հաշվի է առել արտադրական վերջին գործընթացները՝ հասնելով լավ հավասարակշռության ժամացույցի արագության և կատարողականի միջև, ինչպես նաև վերանայել է ճարտարապետությունը՝ լուծումներ շուկա բերելու ժամանակն ու ծախսերը նվազեցնելու համար:

Cortex A7 միջուկը օգտագործում է 8 աստիճանանոց խողովակաշար, որը մշակում է երկու հրահանգ մեկ ժամացույցի համար (սակայն, A7-ը, ի տարբերություն A8-ի, կատարում է որոշ բարդ հրահանգներ մեկ ժամացույցի ռեժիմում): A7-ում գործառնությունների ամբողջ բլոկը նման է A8-ին, սակայն մաթեմատիկական համապրոցեսորն ունի ամբողջությամբ խողովակաշարային կազմակերպություն և ավելի կոմպակտ է, թեև որոշ չափով պարզեցված է:

Ճարտարապետության որոշակի պարզեցումը հնարավորություն տվեց զգալիորեն կրճատել միջուկի չափը: ARM-ը պնդում է, որ մեկ Cortex A7 միջուկը կզբաղեցնի ընդամենը 0,5 մմ2 տարածք՝ օգտագործելով 28 նմ պրոցեսը: Նույն արտադրական գործընթացով ARM հաճախորդները կկարողանան A7 միջուկը տեղավորել Cortex A8 միջուկի 1/3-ից 1/2-ի չափ փոքր տարածքում: Ստանդարտ A9 միջուկի դիզայնը համապատասխանում է A8-ի տարածքին, մինչդեռ A15-ն ունի ավելի մեծ տարածք, քան երկուսն էլ:

Չնայած բարդ հրահանգներ կատարելու իր սահմանափակ կարողությանը, ARM-ն ակնկալում է, որ Cortex A7 ճարտարապետությունը ավելի բարձր կատարողականություն կապահովի, քան Cortex A8-ը: Սա մասամբ ձեռք է բերվում ճյուղերի կանխատեսման բարելավված շարժիչով և ավելի փոքր խողովակաշարով, որը նվազեցնում է ճյուղերի սխալ կանխատեսումների հավանականությունը: Cortex A7-ն ունի հրահանգների բեռնման բարելավված ալգորիթմներ և ավելի արագ L2 քեշ հիշողություն, որը նաև բարելավում է ընդհանուր հաշվարկային արդյունավետությունը:

Այնուամենայնիվ, որոշ առաջադրանքներում որոշակի սահմանափակումների պատճառով Cortex A7-ի կատարումը կլինի Cortex A8-ի մակարդակին կամ նույնիսկ զիջում է վերջինիս: ARM-ի տարբեր միջուկների համար սպասվող DMIPS/MHz կատարողականի վարկանիշը հետևյալն է.

• ARM11 - 1.25 DMIPS/MHz;
• ARM Cortex A7 - 1.9 DMIPS/MHz;
• ARM Cortex A8 - 2 DMIPS/MHz;
• ARM Cortex A9 - 2,5 DMIPS/MHz;
• Qualcomm Scorpion - 2.1 DMIPS / ՄՀց;
• Qualcomm Krait - 3.3 DMIPS/MHz:

Ամենակարևորը, Cortex A7 միջուկները 100% ISA-ի հետ համատեղելի են Cortex A15-ի հետ, այսինքն՝ նրանք աջակցում են նոր վիրտուալացման հրահանգներին և 40-բիթանոց հիշողության հասցեավորմանը: Արդյունքում, Cortex A15-ի համար գրված ցանկացած կոդ կարող է աշխատել Cortex A7-ի վրա, պարզապես ավելի դանդաղ: Սա շատ կարևոր հատկանիշ է, որը թույլ է տալիս արտադրողներին համակարգեր նախագծել ինչպես Cortex A7, այնպես էլ Cortex A15 միջուկներով հագեցած չիպի վրա՝ անցնելով դրանց միջև՝ կախված առաջադրանքից: ARM-ը սա անվանում է big.LITTLE կոնֆիգուրացիա:

Cortex A15 ճարտարապետությունը զգալի առաջընթաց կլինի ARM ճարտարապետների համար կատարողականի առումով: Այն ուղղված է մուտքի մակարդակի x86 չիպերի հետ մրցակցությանը։ Cortex A15 միջուկները կհայտնվեն ապագա սմարթֆոններում և պլանշետներում՝ աստիճանաբար փոխարինելով Cortex A9-ին բարձրակարգ լուծումներում: Ակնկալվում է, որ պահանջկոտ առաջադրանքների համար Cortex A15-ներն ավելի էներգաարդյունավետ կլինեն, քան A9-ները:

Այնուամենայնիվ, սմարթֆոնների ֆոնային և պարզ առաջադրանքները երբեմն չեն պահանջում նման կատարում, և դրանց կատարումը հզոր A15 միջուկի վրա այնքան էլ արդյունավետ չէ էներգիայի սպառման տեսանկյունից: Այստեղ է, որ առաջին պլան է մղվում A7-ը: Մինչ Cortex A7-ը կարող է օգտագործվել որպես ինքնուրույն հաշվարկային միջուկներ (և, իհարկե, դրանք որպես այդպիսին կօգտագործվեն էժան սարքերում), ARM-ի գործընկերները կարող են ինտեգրել Cortex A7 միջուկները Cortex A15-ի հետ միասին մեծ.LITTLE կոնֆիգուրացիայի մեջ:

Քանի որ A7-ը և A15-ը կարող են կատարել նույն հրահանգները, երկու ճարտարապետության միջուկներով հագեցած չիպի համակարգերը կարող են փոխել առաջադրանքները էներգաարդյունավետից բարձր արդյունավետության՝ կախված կարիքից: Քեշի բովանդակության հետևողականությունը ապահովված է CCI-400 հաղորդակցությամբ: ARM-ն ասում է, որ չիպը կարող է անցնել տարբեր միջուկներով կլաստերների միջև 20 միլիվայրկյանում:

Եթե ​​ամեն ինչ աշխատի այնպես, ինչպես նկարագրում է ARM-ը, ապա նման ճարտարապետությունը լիովին թափանցիկ կլինի ՕՀ-ի համար, ինչպես դա տեղի է ունենում Tegra 3-ի դեպքում, և ոչ մի ծրագրային օպտիմալացում չի պահանջվի էներգաարդյունավետությունը բարձրացնելու համար: Այնուամենայնիվ, արտադրողները, ինչպես նշում է ARM-ը, կկարողանան ՕՀ-ին տեղեկացնել հաշվողական միջուկների իրական քանակի մասին, եթե նման մոտեցման կարիք ունենան։

Cortex A7-ի հիման վրա հնարավոր կլինի ստեղծել 1-ից 4 նման միջուկներով հագեցած պրոցեսորներ՝ ինչպես ինքնուրույն, այնպես էլ A15-ի կոնֆիգուրացիայով: ARM-ն ակնկալում է, որ A7-ի վրա հիմնված առաջին 40 նմ չիպերը կթողարկվեն հաջորդ տարվա սկզբին: Դրանք կօգտագործվեն մինչև 100 դոլար արժողությամբ էժան երկմիջուկ սմարթֆոններում և նույնիսկ ավելի էժան մեկ միջուկով: Նաև հաջորդ տարի պետք է հայտնվեն 28 նմ չիպեր, որոնք միավորում են Cortex A7 և A15 միջուկները մեկ չիպի վրա:

Այսպիսով, Cortex A7-ը հիանալի ճարտարապետություն է, որը ոչ միայն կարող է ապահովել շատ ավելի բարձր կատարողականություն-գին հարաբերակցություն՝ համեմատած A8-ի հետ, այլև էապես բարելավել սմարթֆոնների մարտկոցի կյանքը՝ և՛ բարձրակարգ, և՛ սկզբնական մակարդակի: Հետերոգեն հաշվարկների դարաշրջանը, որպես միկրոպրոցեսորների զարգացման հաջորդ փուլ, արագորեն մոտենում է:

ARM պրոցեսորը բջջային պրոցեսոր է սմարթֆոնների և պլանշետների համար։

Այս աղյուսակը ցույց է տալիս բոլոր ներկայումս հայտնի ARM պրոցեսորները: ARM պրոցեսորների աղյուսակը կլրացվի և կարդիականացվի նոր մոդելների հայտնվելուն պես։ Այս աղյուսակը օգտագործում է պայմանական համակարգ CPU-ի և GPU-ի աշխատանքը գնահատելու համար: ARM պրոցեսորի կատարողականի տվյալները վերցվել են տարբեր աղբյուրներից՝ հիմնականում հիմնված թեստերի արդյունքների վրա, ինչպիսիք են՝ PassMark, Անտուտու, GFXBench.

Մենք բացարձակ ճշգրտություն չենք պահանջում։ Բացարձակ ճշգրիտ դասակարգում և գնահատել ARM պրոցեսորների աշխատանքըանհնար է, այն պարզ պատճառով, որ դրանցից յուրաքանչյուրն ինչ-որ առումով առավելություններ ունի, բայց ինչ-որ առումով զիջում է մյուս ARM պրոցեսորներին։ ARM պրոցեսորների աղյուսակը թույլ է տալիս տեսնել, գնահատել և ամենակարևորը. համեմատել տարբեր SoC-ներ (System-On-Chip)լուծումներ։ Օգտագործելով մեր սեղանը, դուք կարող եք համեմատել շարժական պրոցեսորներըև բավական է պարզել, թե ինչպես է տեղակայված ձեր ապագա (կամ ներկա) սմարթֆոնի կամ պլանշետի ARM սիրտը:

Այստեղ մենք համեմատել ենք ARM պրոցեսորները։ Մենք նայեցինք և համեմատեցինք CPU-ի և GPU-ի աշխատանքը տարբեր SoC-ներում (System-on-Chip): Բայց ընթերցողը կարող է մի քանի հարց ունենալ. որտե՞ղ են օգտագործվում ARM պրոցեսորները: Ի՞նչ է ARM պրոցեսորը: Ինչպե՞ս է ARM ճարտարապետությունը տարբերվում x86 պրոցեսորներից: Փորձենք հասկանալ այս ամենը՝ չխորանալով մանրամասների մեջ։

Նախ, եկեք սահմանենք տերմինաբանությունը: ARM-ը ճարտարապետության անունն է և միևնույն ժամանակ դրա զարգացումը ղեկավարող ընկերության անվանումը։ ARM հապավումը նշանակում է (Advanced RISC Machine կամ Acorn RISC Machine), որը կարող է թարգմանվել որպես առաջադեմ RISC մեքենա: ARM ճարտարապետությունմիավորում է ինչպես 32, այնպես էլ 64-բիթանոց միկրոպրոցեսորային միջուկների ընտանիքը, որը մշակվել և լիցենզավորված է ARM Limited-ի կողմից: Անմիջապես նշեմ, որ ARM Limited ընկերությունը բացառապես զբաղվում է նրանց համար միջուկների և գործիքների մշակմամբ (վրիպազերծման գործիքներ, կոմպիլյատորներ և այլն), բայց ոչ հենց պրոցեսորների արտադրությամբ։ Ընկերություն ARM Limitedերրորդ անձանց վաճառում է ARM պրոցեսորների արտադրության լիցենզիաներ։ Ահա այսօր ARM պրոցեսորների արտադրության լիցենզավորված ընկերությունների մասնակի ցանկը՝ AMD, Atmel, Altera, Cirrus Logic, Intel, Marvell, NXP, Samsung, LG, MediaTek, Qualcomm, Sony Ericsson, Texas Instruments, nVidia, Freescale... և շատ ուրիշներ:

Որոշ ընկերություններ, որոնք ստացել են ARM պրոցեսորներ արտադրելու լիցենզիա, ստեղծում են միջուկների իրենց տարբերակները՝ հիմնված ARM ճարտարապետության վրա։ Օրինակները ներառում են՝ 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 և HiSilicon K3:

Այսօր նրանք աշխատում են ARM-ի վրա հիմնված պրոցեսորների վրագրեթե ցանկացած էլեկտրոնիկա՝ PDA, բջջային հեռախոսներ և սմարթֆոններ, թվային նվագարկիչներ, շարժական խաղային կոնսուլներ, հաշվիչներ, արտաքին կոշտ սկավառակներ և երթուղիչներ։ Նրանք բոլորը պարունակում են ARM միջուկ, այնպես որ մենք կարող ենք դա ասել ARM - բջջային պրոցեսորներ սմարթֆոնների համարև պլանշետներ:

ARM պրոցեսորներկայացնում է ա SoC, կամ «համակարգ չիպի վրա»։ SoC համակարգը կամ «համակարգը չիպի վրա» կարող է մեկ չիպի մեջ, բացի բուն պրոցեսորից, պարունակել լիարժեք համակարգչի մնացած մասերը: Սա ներառում է հիշողության կարգավորիչ, I/O պորտի կարգավորիչ, գրաֆիկական միջուկ և աշխարհագրական դիրքավորման համակարգ (GPS): Այն կարող է պարունակել նաև 3G մոդուլ, ինչպես նաև շատ ավելին:

Եթե ​​դիտարկենք ARM պրոցեսորների առանձին ընտանիք, ասենք Cortex-A9 (կամ ցանկացած այլ), ապա չենք կարող ասել, որ նույն ընտանիքի բոլոր պրոցեսորներն ունեն նույն արտադրողականությունը կամ բոլորը հագեցած են GPS մոդուլով։ Այս բոլոր պարամետրերը մեծապես կախված են չիպերի արտադրողից և նրանից, թե ինչ և ինչպես է նա որոշել կիրառել իր արտադրանքում:

Ո՞րն է տարբերությունը ARM և X86 պրոցեսորների միջև:? RISC (Reduced Instruction Set Computer) ճարտարապետությունն ինքնին ենթադրում է հրահանգների կրճատված փաթեթ: Ինչը, համապատասխանաբար, հանգեցնում է էներգիայի շատ չափավոր սպառման: Ի վերջո, ցանկացած ARM չիպի ներսում շատ ավելի քիչ տրանզիստորներ կան, քան x86 գծի իր գործընկերը: Մի մոռացեք, որ SoC համակարգում բոլոր ծայրամասային սարքերը տեղակայված են մեկ չիպի ներսում, ինչը թույլ է տալիս ARM պրոցեսորին ավելի էներգաարդյունավետ լինել: ARM ճարտարապետությունն ի սկզբանե նախատեսված էր միայն ամբողջ թվով գործողություններ հաշվարկելու համար, ի տարբերություն x86-ի, որը կարող է աշխատել լողացող կետի հաշվարկների կամ FPU-ի հետ: Անհնար է հստակ համեմատել այս երկու ճարտարապետությունները: Ինչ-որ առումով ARM-ն առավելություն կունենա. Եվ ինչ-որ տեղ հակառակն է: Եթե ​​փորձեք հարցին պատասխանել մեկ արտահայտությամբ՝ ինչ տարբերություն ARM և X86 պրոցեսորների միջև, ապա պատասխանը կլինի հետևյալը՝ ARM պրոցեսորը չգիտի հրամանների քանակը, որոնք գիտի x86 պրոցեսորը։ Իսկ նրանք, ովքեր գիտեն, շատ ավելի կարճ են թվում: Սա ունի իր դրական և բացասական կողմերը: Ինչքան էլ որ լինի, վերջերս ամեն ինչ հուշում է, որ ARM պրոցեսորները սկսում են դանդաղ, բայց հաստատապես հասնել, և ինչ-որ առումով նույնիսկ գերազանցել սովորական x86 պրոցեսորներին: Շատերը բացեիբաց հայտարարում են, որ ARM պրոցեսորները շուտով կփոխարինեն x86 հարթակին տնային համակարգիչների հատվածում։ Ինչպես արդեն գիտենք, 2013 թվականին մի քանի աշխարհահռչակ ընկերություններ ամբողջովին հրաժարվեցին նեթբուքերի հետագա արտադրությունից՝ հօգուտ պլանշետային համակարգիչների։ Դե ինչ կլինի իրականում, ցույց կտա ժամանակը։

Մենք վերահսկելու ենք շուկայում արդեն առկա ARM պրոցեսորները։

Այս հոդվածը կքննարկի պրոցեսորի ճարտարապետությունը:. Դրա վրա հիմնված կիսահաղորդչային արտադրանքները կարելի է գտնել սմարթֆոններում, երթուղիչներում, պլանշետային համակարգիչներում և այլ շարժական սարքերում, որտեղ մինչև վերջերս այն զբաղեցնում էր առաջատար դիրք շուկայի այս հատվածում: Այժմ այն ​​աստիճանաբար փոխարինվում է ավելի նոր և թարմ պրոցեսորային լուծումներով։

Համառոտ տեղեկատվություն ARM ընկերության մասին

ARM-ի պատմությունը սկսվում է 1990 թվականից, երբ այն հիմնադրվեց Ռոբին Սաքսբիի կողմից։ Դրա ստեղծման հիմքը նոր միկրոպրոցեսորային ճարտարապետությունն էր: Եթե ​​մինչ այս պրոցեսորների շուկայում գերիշխող դիրքը զբաղեցնում էր x86-ը կամ CISC-ն, ապա այս ընկերության ստեղծումից հետո հայտնվեց արժանի այլընտրանք՝ RISC-ի տեսքով։ Առաջին դեպքում ծրագրի կոդի կատարումը կրճատվել է մինչև 4 փուլ.

Մեքենայի հրահանգների ստացում:

Կատարել միկրոկոդի փոխակերպում:

Ստանալով միկրոհրահանգներ:

Միկրոհրահանգների քայլ առ քայլ կատարում.

ՄԱՍԻՆ ճարտարապետության հիմնական գաղափարըRISC-ն այն էր, որ ծրագրի կոդի մշակումը կարող է կրճատվել մինչև 2 փուլ.

Անդորրագիր RISC-հրահանգներ.

Բուժում RISC-հրահանգներ.

TO Թե՛ առաջին, թե՛ երկրորդ դեպքում կան և՛ առավելություններ, և՛ էական թերություններ։ x86-ը հաջողությամբ նվաճեց համակարգչային շուկան ևRISC (այդ թվում՝ ներկայացվել է 2011 թվականին) - բջջային սարքերի շուկա:

Cortex A7 ճարտարապետության պատմությունը. ԿԱՐԵՎՈՐ մասեր

«Cortex A7»-ի համար հիմք է հանդիսացել «Cortex A8»-ը: Մշակողների հիմնական գաղափարն այս դեպքում եղել է արտադրողականությունը բարձրացնելը և պրոցեսորային լուծույթի էներգաարդյունավետությունը զգալիորեն բարելավելը: Սա հենց այն է, ինչին ի վերջո հասան ARM ինժեներները: Մյուս կարևոր առանձնահատկությունն այս դեպքում այն ​​էր, որ հնարավոր դարձավ պրոցեսորներ ստեղծել big.LITTLE տեխնոլոգիայով։ Այսինքն՝ կիսահաղորդչային բյուրեղը կարող է ներառել 2 հաշվողական մոդուլ։ Դրանցից մեկն ուղղված էր նվազագույն էներգիայի սպառմամբ ամենապարզ խնդիրների լուծմանը, և, որպես կանոն, Cortex A7 միջուկները խաղում էին այս դերը: Երկրորդը նախատեսված էր ամենաբարդ ծրագրաշարը գործարկելու համար և հիմնված էր Cortex A15 կամ Cortex A17 հաշվողական միավորների վրա: Պաշտոնապես «Cortex A7»-ը ներկայացվել է, ինչպես ավելի վաղ նշվել է, 2011թ. Դե, առաջին ARM Cortex A7 պրոցեսորը թողարկվել է մեկ տարի անց, այսինքն՝ 2012թ.

Արտադրության տեխնոլոգիա

Սկզբում A7-ի վրա հիմնված կիսահաղորդչային արտադրանքներն արտադրվել են 65 նմ տեխնոլոգիայի ստանդարտներով: Այժմ այս տեխնոլոգիան անհույս հնացած է: Այնուհետև թողարկվել է A7 պրոցեսորների ևս երկու սերունդ՝ 40 նմ և 32 նմ հանդուրժողականության ստանդարտներով: Բայց դրանք հիմա անկապ են դարձել։ Այս ճարտարապետության վրա հիմնված CPU-ի վերջին մոդելներն արդեն արտադրվել են 28 նմ ստանդարտներով, և դրանք դեռ կարելի է գտնել վաճառքում: Դժվար թե սպասվի հետագա անցում նորերին՝ հանդուրժողականության նոր չափանիշներով և հնացած ճարտարապետությամբ: A7-ի վրա հիմնված չիպերն այժմ զբաղեցնում են բջջային սարքերի շուկայի ամենաբյուջետային հատվածը և աստիճանաբար փոխարինվում են A53-ի վրա հիմնված գաջեթներով, որոնք էներգաարդյունավետության գրեթե նույն պարամետրերով ունեն ավելի բարձր կատարողականություն:

Միկրոպրոցեսորային հիմնական ճարտարապետություն

1, 2, 4 կամ 8 միջուկները կարող են ներառվել ARM Cortex A7-ի վրա հիմնված պրոցեսորներում: Բնութագրերը պրոցեսորները վերջին դեպքում ցույց են տալիս, որ չիպը բաղկացած է հիմնականում 4 միջուկի 2 կլաստերներից:2-3 տարվա ընթացքում սկզբնական մակարդակի պրոցեսորային արտադրանքը հիմնված էր 1 կամ 2 հաշվողական մոդուլներով չիպերի վրա: Միջին մակարդակը զբաղեցնում էին 4 միջուկային լուծումները։ Դե, պրեմիում հատվածը նախատեսված էր 8 միջուկային չիպերի համար: Այս ճարտարապետության վրա հիմնված յուրաքանչյուր միկրոպրոցեսորային միջուկ ներառում էր հետևյալ մոդուլները.

Բ լողացող կետի մշակման միավոր (FPU):

Մակարդակ 1 քեշ.

Արգելափակել ՆԵՈՆօպտիմիզացնել պրոցեսորի աշխատանքը:

Հաշվողական մոդուլARMv7.

Կային նաև հետևյալ ընդհանուր բաղադրիչները CPU-ի բոլոր միջուկների համար.

Կանխիկ L2.

CoreSight հիմնական կառավարման միավոր:

AMBA տվյալների կառավարման ավտոբուսի կարգավորիչ 128 բիթանոց հզորությամբ:

Հնարավոր հաճախականություններ

Առավելագույն ժամացույցի հաճախականությունը տվյալ միկրոպրոցեսորային ճարտարապետության համար կարող է տատանվել 600 ՄՀց-ից մինչև 3 ԳՀց: Հարկ է նաև նշել, որ այս պարամետրը, որը ցույց է տալիս հաշվողական համակարգի աշխատանքի վրա առավելագույն ազդեցությունը, փոխվում է: Ավելին, հաճախականության վրա ազդում են միանգամից երեք գործոն.

Լուծվող խնդրի բարդության մակարդակը.

Ծրագրային ապահովման օպտիմիզացման աստիճանը բազմալեզու համար:

Կիսահաղորդչային բյուրեղի ջերմաստիճանի ընթացիկ արժեքը:

Որպես օրինակ, դիտարկենք MT6582 չիպի գործառնական ալգորիթմը, որը հիմնված է A7-ի վրա և ներառում է 4 հաշվողական միավոր, որոնց հաճախականությունը տատանվում է 600 ՄՀց-ից մինչև 1,3 ԳՀց: Պարապ ռեժիմում այս պրոցեսորային սարքը կարող է ունենալ միայն մեկ հաշվարկային միավոր, և այն աշխատում է հնարավոր ամենացածր հաճախականությամբ՝ 600 ՄՀց: Նմանատիպ իրավիճակ կառաջանա, երբ մի պարզ հավելված գործարկվի շարժական գաջեթի վրա: Բայց երբ առաջադրանքների ցանկում հայտնվի ռեսուրսների ինտենսիվ խաղալիք, որը օպտիմիզացված է բազմաթելերի համար, ծրագրային կոդի մշակման բոլոր 4 բլոկները 1,3 ԳՀց հաճախականությամբ ավտոմատ կերպով կսկսեն աշխատել: Երբ պրոցեսորը տաքանում է, ամենաթեժ միջուկները կիջեցնեն իրենց ժամացույցի արագությունը կամ նույնիսկ կանջատվեն: Այս մոտեցումը մի կողմից ապահովում է էներգաարդյունավետություն, իսկ մյուս կողմից՝ չիպերի աշխատանքի ընդունելի մակարդակ։

Քեշ հիշողություն

ARM Cortex A7-ում ապահովված է միայն 2 քեշի մակարդակ: Բնութագրերը կիսահաղորդչային բյուրեղը, իր հերթին, ցույց է տալիս, որ առաջին մակարդակը անպայմանորեն բաժանված է 2 հավասար կեսի: Նրանցից մեկըպետք է պահպանի տվյալները, իսկ մյուսը՝ հրահանգները:Ընդհանուր չափը քեշ 1-ին մակարդակումըստ բնութագրերի այն կարող է հավասար լինել 64 ԿԲ. Արդյունքում մենք ստանում ենք 32 ԿԲ տվյալների և 32 ԿԲ կոդի համար:2-րդ մակարդակի քեշը այս դեպքում կախված կլինիե կախված կոնկրետ պրոցեսորի մոդելից: Դրա ամենափոքր ծավալը կարող է լինել 0 ՄԲ (այսինքն՝ բացակայում է), իսկ ամենամեծը՝ 4 ՄԲ։

RAM-ի վերահսկիչ: Դրա առանձնահատկությունները

Ցանկացած ARM Cortex A7 պրոցեսոր ունի ներկառուցված RAM կարգավորիչ: Տեխնիկական պլանի բնութագրերը ցույց են տալիս, որ այն նախատեսված է LPDDR3 ստանդարտ RAM-ի հետ համատեղ աշխատելու համար: Առաջարկվող աշխատանքային հիշողության հաճախականություններն այս դեպքում 1066 ՄՀց կամ 1333 ՄՀց են: RAM-ի առավելագույն չափը, որը գործնականում կարելի է գտնել այս չիպի մոդելի համար, 2 ԳԲ է:



Ինտեգրված գրաֆիկա

Ինչպես և սպասվում էր, այս միկրոպրոցեսորային սարքերն ունեն ինտեգրված գրաֆիկական ենթահամակարգ: ARM արտադրողը խորհուրդ է տալիս օգտագործել սեփական Mali-400MP2 գրաֆիկական քարտ այս պրոցեսորի հետ համատեղ: Բայց դրա կատարումը ամենից հաճախ բավարար չէ միկրոպրոցեսորային սարքի ներուժը բացելու համար: Հետեւաբար, չիպերի մշակողները այս չիպի հետ համատեղ օգտագործում են ավելի հզոր ադապտերներ, օրինակ՝ Power VR6200:

Ծրագրային ապահովման առանձնահատկությունները

Երեք տեսակի օպերացիոն համակարգեր ուղղված են ARM պրոցեսորներին.

Android որոնողական հսկա Google-ից:

iOS-ը APPLE-ից:

Windows Mobile Microsoft-ից:

Համակարգի մյուս բոլոր ծրագրերը դեռ լայն տարածում չեն ստացել: Ինչպես կարող եք կռահել, նման ծրագրերի շուկայում ամենամեծ բաժինը զբաղեցնում է Android-ը։ Այս համակարգն ունի պարզ և ինտուիտիվ ինտերֆեյս, և դրա վրա հիմնված մուտքի մակարդակի սարքերը շատ ու շատ մատչելի են: Մինչև 4.4-րդ տարբերակը ներառյալ, այն 32-բիթանոց էր, իսկ 5.0-ով այն սկսեց աջակցել 64-բիթանոց հաշվարկին: Այս ՕՀ-ն հաջողությամբ աշխատում է RISC ճարտարապետության պրոցեսորների ցանկացած ընտանիքում, ներառյալ ARM Cortex A7-ը: Ինժեներական ընտրացանկը այս համակարգի ծրագրաշարի ևս մեկ կարևոր հատկանիշ է: Նրա օգնությամբ դուք կարող եք զգալիորեն վերակազմավորել ՕՀ-ի հնարավորությունները: Այս ընտրացանկը կարելի է մուտք գործել՝ օգտագործելով կոդ, որն անհատական ​​է յուրաքանչյուր պրոցեսորի մոդելի համար:

Այս ՕՀ-ի մեկ այլ կարևոր առանձնահատկությունն այն է, որ բոլոր հնարավոր թարմացումները տեղադրվում են ավտոմատ կերպով: Հետևաբար, նույնիսկ նոր հնարավորություններ կարող են հայտնվել ARM Cortex A7 ընտանիքի չիպերի վրա: Որոնվածը կարող է դրանք ավելացնել: Երկրորդ համակարգը ուղղված է APPLE-ի շարժական գաջեթներին: Նման սարքերը հիմնականում զբաղեցնում են պրեմիում սեգմենտը և ունեն աշխատանքի և արժեքի համապատասխան մակարդակ։ Վերջին ՕՀ-ը՝ Windows Mobile-ը, դեռ լայն տարածում չի գտել։ Դրա վրա հիմնված սարքեր կան շարժական գաջեթների ցանկացած հատվածում, սակայն կիրառական ծրագրային ապահովման փոքր քանակությունն այս դեպքում սահմանափակող գործոն է դրա տարածման համար։



Պրոցեսորների մոդելներ

Այս դեպքում ամենամատչելն ու ամենաարդյունավետը միայնակ չիպերն են: Դրանցից ամենաշատ օգտագործվողը MT6571-ն է MediaTek-ից։ Մեկ քայլ ավելի բարձր են երկմիջուկ ARM Cortex A7 Dual Core պրոցեսորները: Օրինակ է նույն արտադրողի MT6572-ը: Կատարման նույնիսկ ավելի մեծ մակարդակ է ապահովել Quad Core ARM Cortex A7-ը: Այս ընտանիքի ամենահայտնի չիպը MT6582-ն է, որն այժմ կարելի է գտնել նույնիսկ սկզբնական մակարդակի բջջային սարքերում: Դե, կատարողականի ամենաբարձր մակարդակն ապահովվել է 8 միջուկանի կենտրոնական պրոցեսորների կողմից, որոնց պատկանում էր MT6595-ը:

Հետագա զարգացման հեռանկարներ

Խանութների դարակներում դեռ կարող եք գտնել շարժական սարքեր, որոնք հիմնված են կիսահաղորդչային պրոցեսորային սարքի վրա՝ հիմնված 4X ARM Cortex A7-ի վրա: Սրանք են MT6580, MT6582 և Snapdragon 200: Այս բոլոր չիպերը ներառում են 4 հաշվողական միավոր և ունեն էներգաարդյունավետության գերազանց մակարդակ: Բացի այդ, արժեքը այս դեպքում շատ, շատ համեստ է: Բայց այնուամենայնիվ, այս միկրոպրոցեսորային ճարտարապետության լավագույն ժամանակներն արդեն ետևում են: Դրա վրա հիմնված ապրանքների վաճառքի գագաթնակետը ընկավ 2013-2014 թվականներին, երբ շարժական գաջեթների շուկայում դրան գործնականում այլընտրանք չկար։ Ընդ որում, այս դեպքում խոսքը ինչպես 1 կամ 2 հաշվողական մոդուլներով բյուջետային սարքերի, այնպես էլ 8 միջուկանի պրոցեսորով առաջատար գաջեթների մասին է։ Այս պահին այն շուկայից աստիճանաբար փոխարինվում է Cortex A53-ով, որն ըստ էության A7-ի 64-բիթանոց փոփոխված տարբերակն է: Միևնույն ժամանակ, այն ամբողջությամբ պահպանել է իր նախորդի հիմնական առավելությունները, և ապագան, անշուշտ, պատկանում է նրան։



Փորձագետների և օգտագործողների կարծիքը: Այս ճարտարապետության վրա հիմնված չիպերի իրական ակնարկներ: Առավելություններն ու թերությունները

Իհարկե, շարժական սարքերի աշխարհի համար նշանակալից իրադարձություն էր ARM Cortex A7 միկրոպրոցեսորային սարքի ճարտարապետության ի հայտ գալը: Դրա լավագույն ապացույցն այն է, որ դրա վրա հիմնված սարքերն արդեն հաջողությամբ վաճառվում են ավելի քան 5 տարի։ Իհարկե, այժմ A7-ի վրա հիմնված պրոցեսորի հնարավորություններն այլևս բավարար չեն նույնիսկ միջին մակարդակի խնդիրները լուծելու համար, բայց նման չիպերի ամենապարզ ծրագրային կոդը մինչ օրս հաջողությամբ գործում է: Նման ծրագրաշարի ցանկը ներառում է տեսանյութեր նվագելը, աուդիո ձայնագրություններ լսելը, գրքեր կարդալը, համացանցում ճամփորդելը, և նույնիսկ ամենապարզ խաղալիքներն այս դեպքում կգործարկվեն առանց որևէ խնդիրների: Սա հենց այն է, ինչի վրա կենտրոնանում են ինչպես այս տեսակի առաջատար մասնագետները, այնպես էլ սովորական օգտատերերը շարժական գաջեթներին և սարքերին նվիրված առաջատար թեմատիկ պորտալներին: A7-ի հիմնական թերությունը 64-բիթանոց հաշվարկների աջակցության բացակայությունն է: Դե, դրա հիմնական առավելությունները ներառում են էներգաարդյունավետության և արդյունավետության իդեալական համադրություն:



Արդյունքներ

Իհարկե, Cortex A7 - Սա մի ամբողջ դարաշրջան է բջջային սարքերի աշխարհում: Հենց նրա գալուստով շարժական սարքերը դարձան հասանելի և բավականին արդյունավետ: Իսկ այն, որ այն հաջողությամբ վաճառվում է ավելի քան 5 տարի, դրա հետագա հաստատումն է։ Բայց եթե սկզբում դրա վրա հիմնված գաջեթները զբաղեցնում էին շուկայի միջին և պրեմիում սեգմենտները, ապա այժմ դրանց հետևում մնացել է միայն բյուջետային դասը։ Այս ճարտարապետությունը հնացել է և աստիճանաբար դառնում է անցյալ: