Každý, kdo má zájem o mobilní technologie, slyšel o architektuře ARM. Současně je pro většinu lidí spojeno s procesory tablet nebo smartphonů. Jiní je opravují a upřesňují, že to není samotný kámen, ale pouze jeho architektura. Ale prakticky žádný z nich nezajímal, kde a kdy se tato technologie objevila.

Mezitím je tato technologie rozšířena mezi mnoha moderními gadgety, které se každým rokem stále více a více. Kromě toho, na cestě k rozvoji společnosti, která vyvíjí procesory ARM, existuje jeden zajímavý případ, který není hříchem, který si vzpomínám, snad pro někoho se stane lekci pro budoucnost.

ARM Architecture for Dummies

Pod zkratkou ARM leží spíše úspěšná britská společnost ARM Limited v oblasti IT technologií. Je rozčleněn jako Advanced RISC Machines a je jedním z největších světových vývojářů a poskytovatelů licencí v 32bitové architektuře procesoru RISC, která využívá většinu přenosných zařízení.


Ve skutečnosti se však samotná společnost nepodílí na výrobě mikroprocesorů, ale pouze rozvíjí a licencuje svou technologii jiným stranám. Konkrétně ARM architektura mikrokontrolérů zajišťují následující výrobci:

Atmel.

Cirrus Logic.

Intel.

Apple.

nvidia.

HiSilicon.

Marvell.

NXP.

Samsung.

Qualcomm.

Sony Ericsson.

Texas Instruments.

Broadcom.

Některé z nich jsou známé širokému publiku spotřebitelů digitálních gadgetů. Podle ujištění britské společnosti ARM, celkový počet vyrobenýchpro svou technologii mikroprocesorů - více než 25 miliard. Existuje několik sérií mobilních kamení

ARM7 - 60-72 MHz rychlost hodiny, což je důležité pro nízkonákladové mobilní telefony.

ARM9 /ARM9E - frekvence je již vyšší asi 200 MHz. Jsou vybaveny mikroprocesory s funkčnějšími smartphony a kapesními počítači (PDA).

Cortex a ARM11 jsou již více moderních rodin mikroprocesorů oproti předchozímu mikrořadič architekturou ARM taktovaný na 1 GHz a pokročilé zpracování digitálního signálu.


Většina mikroprocesory XScale společnosti Marvell (až do poloviny léta 2007 byl projekt k dispozici Intel), ve skutečnosti je rozšířená verze s kompletní ARM9 architektury instrukční sady MMX Wireless. Toto řešení společnosti Intel bylo zaměřeno na podporu multimediálních aplikací. Technologie ARM se vztahuje na 32bitovou mikroprocesorovou architekturu, která obsahuje sníženou sadu příkazů označovanou jako RISC. Podle výpočtů provedených, použití procesorů ARM - je 82% z celkového množství vyrobené RISC procesoru, což naznačuje poměrně širokou oblast pokrytí 32-bitové systémy. Mnoho elektronických zařízení vybavena architekturou ARM procesory, a to nejen pro PDA a mobilní telefony, ale také přenosné herní konzole, kalkulačky, počítačové periferie, síťová zařízení a další.

krátká cesta zpět do minulosti

jdi na pomyslné stroj času o několik let zpět a pokusit se zjistit, kde to všechno začalo. Je to možné s důvěrouříkají, že společnost ARM - je spíše monopolista ve své oblasti. A to je potvrzeno skutečností, že drtivá většina smartphonů a dalších elektronických digitálních zařízení funguje pod řízením mikroprocesorů vytvořených touto architekturou.
V roce 1980 byla založena společnost Acorn Computers, která začala vytvářet osobní počítače. Proto byl ARM dříve představen jako stroje Acorn RISC. O rok později byla spotřebitelskému soudu předložena domácí verze BBC Micro PC od první architektury procesoru ARM. Byl to úspěch, čip se s grafickými úlohami neuskutečnil a další možnosti tváří v tvář procesorům Motorola 68000 a National Semiconductor 32016 také nebyly vhodné. Pak vedení společnosti přemýšlelo o vytvoření vlastního mikroprocesoru. Inženýři se zajímají o novou procesorovou architekturu, vynalezenou absolventy místní univerzity. Používala kratší sadu příkazů nebo RISC. A po vzhledu prvního počítače se strojem Acorn Risc, úspěch přišel poměrně rychle - v roce 1990 byla podepsána smlouva mezi britskou značkou a Apple. To znamenalo začátek vývoje nového čipsetu, který následně vedl k vytvoření celého týmu vývojářů, označovaných jako Advanced RISC Machines nebo ARM. Od roku 1998 společnost změnila svůj název na společnost ARM Limited. A nyní odborníci se nezapojují do výroby a implementace architektury ARM. Co to dalo? Vývoj společnosti nebyl ovlivněn, ačkoli hlavním a jediným směrem společnosti byl vývoj technologií, stejně jako prodej licencí třetím stranám, aby mohlipoužití architektury procesoru. Současně některé společnosti získají práva na dokončená jádra, zatímco jiné získané licence poskytují procesorům vlastní jádra.
Podle některých údajů jsou příjmy společnosti za každé takové rozhodnutí $ 0067. Tyto informace jsou zprůměrovány a zastaralé. Každý rok se zvyšuje počet jader v čipové sadě a náklady na moderní procesory přesahují staré vzorky.

Oblast působnosti

Samotný rozvoj mobilních zařízení přinesl firmě ARM Limited obrovskou popularitu. A když se výroba smartphonů a dalších přenosných elektronických zařízení stala masivní, byly okamžitě použity energeticky úsporné procesory. Je zajímavé, že existuje linuxová architektura? Vyvrcholení vývoje ARM se datuje do roku 2007, kdy byly obnoveny partnerství s značkou Apple. Poté byl na spotřebitelském soudu předložen první iPhone založený na procesoru ARM. Od té doby se taková procesorová architektura stala nedílnou součástí téměř každého vyrobeného smartphonu, který lze nalézt pouze na moderním mobilním trhu. Můžeme říci, že prakticky každé moderní elektronické zařízení, které potřebuje řízení procesoru, je či onak vybaveno čipy ARM. A skutečnost, že taková architektura procesorů podporuje mnoho operačních systémů, ať Linux, Android, iOS a Windows, je nepopiratelnou výhodou. Mezi ně patří Windows Embedded CE 6.0 Core, architektura zbraní je také podporována. Tato platforma je určena pro žebříky, mobilní telefony a mobilní telefonyvestavěných systémů.

Rozlišovací vlastnosti x86 a ARM

Mnoho uživatelů, kteří slyšeli o ARM a x86, jsou s těmito dvěma architekturami trochu zmateni. Mezitím mají určité rozdíly. Existují dva hlavní typy architektur:

CISC (Comprehensive Instruction Set Computing).

RISC (snižování počtu počítačových instrukcí).

CISC zahrnují procesory x86 (Intel nebo AMD), pokud jde o RISC, rodinu ARM. X86 a rameno mají své fanoušky. Díky úsilí společnosti ARM zaměřené na energetickou účinnost a použití jednoduchého souboru instrukcí procesory z toho velmi profitovaly - mobilní trh se začal rychle vyvíjet a mnoho smartphonů téměř vyrovnalo schopnostem počítačů. Společnost Intel byla navíc vždy proslulá vydáním procesorů s vysokým výkonem a šířkou pásma pro stolní počítače, notebooky, servery a dokonce i superpočítače. Tyto dvě rodiny svým způsobem získaly srdce uživatelů. Ale jaký je jejich rozdíl? Výrazné funkce nebo dokonce několik vlastností považují za nejdůležitější z nich.

Výkon zpracování

Začneme analýzou rozdílů mezi architekturami ARM a x86 z tohoto parametru. Funkcí profesorů RISC je použití co nejméně instrukcí. Navíc by měly být co nejjednodušší, což jim dává výhody nejen inženýrům, ale i vývojářům softwaru.
Zde je filozofie jednoduchá - je-li instrukce jednoduchá, potřebný okruh nevyžaduje příliš mnoho tranzistorů. V důsledku toho je uvolněn další prostorpro něco nebo velikost čipů jsou stále menší. Z tohoto důvodu začaly mikroprocesory ARM kombinovat periferní zařízení, například grafické procesory. Příkladným příkladem je počítač Raspberry Pi, který má minimální počet komponent. Nicméně jednoduchost pokynů je drahá. Další úkoly jsou nutné k provádění určitých úloh, které obvykle vedou ke zvýšení paměti a časově náročných úkolů. Na rozdíl od architektury pro procesory s rameny, mohou CISC čipové instrukce, které jsou řešeními společnosti Intel, provádět komplexní úkoly s velkou flexibilitou. Jinými slovy, stroje se systémem RISC provádějí operace transakcí mezi registry a obvykle je nutné, aby program načítal proměnné v registru před provedením operace. Procesory jsou schopny provádět operace CISC několika způsoby:

mezi registry;

mezi registrem a místem paměti;

mezi paměťovými buňkami.

Ale toto je jen část zvláštních rysů, a tak se podíváme na analýzu dalších znaků.

Spotřeba energie

V závislosti na typu zařízení může spotřebovaný výkon mít různé stupně významnosti. U systému, který je připojen k trvalému napájení (síť), neexistuje žádné omezení spotřeby energie. Mobilní telefony a další elektronické přístroje jsou však zcela závislé na správě napájení. Další rozdíl mezi architekturou a architekturou x86 spočívá v tom, že první spotřeba energie je menší než 5 W včetně mnoha souvisejících balíků: grafické procesory, periferní zařízení, paměť. To je tak malévýkon je způsoben menším počtem tranzistorů v kombinaci s poměrně nízkou rychlostí (pokud se provádí paralelně s procesory pro stolní počítače). Současně má vliv na výkonnost - více komplikovaných operací je zapotřebí po delší dobu. Intel jádra se liší v složitosti struktury a vzhledem k této spotřebě energie jsou výrazně vyšší. Například vysoce výkonný procesor Intel I-7 spotřebovává přibližně 130 W energie, mobilní verze - 6-30 wattů.

Software

Tento parametr je obtížné porovnávat, protože obě značky jsou ve svých kruzích velmi oblíbené. Zařízení založená na procesorech arm-architecture pracují skvěle s mobilními operačními systémy (Man a další). Stroje s procesory Intel jsou schopné pracovat s platformami jako Windows a Linux. Navíc obě rodiny mikroprocesorů jsou přátelé s programy napsanými v Javě. Pochopení rozdílů v architektuře lze určitě říci jedna věc - procesory ARM spravují především spotřebu energie mobilních zařízení. Úkolem desktopových řešení je především poskytnout vysoký výkon.

Nové úspěchy

Společnost ARM prostřednictvím příslušných politik úplně odstranila mobilní trh. Ale v budoucnu se na úspěch nezastaví. Před nedávnem byl představen nový vývoj jader: Cortex-A53 a Cortex-A57, ve kterých byla provedena jedna důležitá aktualizace - podpora 64bitového počítače. Jádro A53 je přímým následovníkem ARM Cortex-A8 na adresekterý přestože nebyl příliš vysoký výkon, ale spotřeba energie na minimální úrovni. Podle odborníků, architekturu rameno kůra A53 spotřeba energie se sníží na 4 krát, a výkon se nedá jádro Cortex-A9. A to navzdory skutečnosti, že oblast jádra A53 je o 40% nižší než oblast A9. Jádro A57 nahradí Cortex-A9 a Cortex-A15. V tomto případě inženýři ARM ohlásili fenomenální zvýšení výkonu - třikrát vyšší než jádro A15. Jinými slovy, mikroprocesor A57 bude 6krát rychlejší než Cortex-A9 a jeho energetická účinnost bude 5krát lepší než A15. Stručně řečeno, série kůra, jako je pokročilejší A53 liší od svých předchůdců lepší výkon na pozadí stejně vysokou účinností. Dokonce i procesory Cortex-A7, které jsou na většině smartphonů, které nekonkurují! Ale cennější věc je to, že architektura zbroje zbroje a53 je složka, která se vyhne problémům s poruchou paměti. Zařízení navíc baterie pomalu vybije. Díky novosti tyto problémy zůstanou ve vzdálené minulosti.

Grafické řešení

Kromě vývoje procesorů ARM pracuje na implementaci grafických urychlovačů řady Mali. A první z nich je Mali 55. Tento akcelerátor byl vybaven telefonem LG Renoir. A tak je to nejobvyklejší mobilní telefon. Pouze nesplňovala GPU pro hru, ale pouze konvertovaný interface, jak soudil podle moderních standardů, grafický procesor je různé primitivní funkce. Ale pokrok neúprosně letí dopředu, a proto je třeba držet krok s nímNěkdy firma ARM má také pokročilejší modely, které se týkají inteligentních telefonů ve střední cenové kategorii. Jedná se o běžné GPU Mali-400 MP a Mali-450 MP. I když mají malý výkon a omezené nastavení rozhraní API, nebrání jim v hledání aplikací v moderních mobilních modelech. Výrazným příkladem je telefon Zopo ZP998 s osmi jádrem MTK6592, který běží ve dvojicích s grafickým akcelerátorem Mali-450 MP4.

Konkurenceschopnost

V současné době ARM není proti žádnému, a to hlavně kvůli tomu, že správné rozhodnutí bylo učiněno včas. Ale už dávno, na začátku své cesty, vývojářský tým pracoval na vytváření procesorů pro PC a dokonce se pokusil soutěžit s takovým obřím jako Intel. I po změně směru činnosti však společnost měla potíže. A když světoznámá počítačová značka Microsoft podepsala smlouvu s Intel, zbytek výrobců prostě neměl šanci - operační systém Windows odmítl pracovat s procesory ARM. Jak se zdržovat používání emulátorů gcam v architektonickém rameni? Co se týče společnosti Intel, sledování úspěšnosti společnosti ARM Limited, snažila se také vytvořit procesor, který by konkuroval. Za tímto účelem byl čip Intel Atom poskytován široké veřejnosti. Ale trvalo mnohem delší čas než ARM Limited. A výrobní čip šel až v roce 2011, ale drahocenný čas byl již ztracen. V podstatě je Intel Atom procesorem CISC založeným na x86. Odborníci byli schopni dosáhnout nižší spotřeby energie než ARM řešení. Nicméně, to je ten software, který jejde na mobilní platformy, špatně přizpůsobené architektuře x86. Společnost nakonec uznala plnost rozhodnutí a odmítla zpracovat procesory pro mobilní zařízení. Jediným významným výrobcem čipů Intel Atom je společnost ASUS. Současně tyto procesory v létě neklesly, byly masivně vybaveny netbooky, nettop a dalšími přenosnými zařízeními. Je však pravděpodobné, že se situace změní a že všechny operační systémy Windows budou podporovány mikroprocesory ARM. Navíc jsou v tomto směru provedeny kroky, možná se objeví něco jako emulátory gcam v architektuře ARM pro mobilní řešení? Kdo ví, čas se ukáže a všechno bude uspořádáno na místech.

Vyhlídky do budoucna

V historii vývoje ARM existuje jeden zajímavý bod (na samém začátku článku to bylo v podstatě znamenalo). Současně společnost ARM Limited byla založená na společnosti Apple a je pravděpodobné, že všichni ARM technologie budou touto technologií patřící. Osud byl však objednán jinak - v roce 1998 se Apple nacházel v krizové situaci a vedení bylo nuceno prodat svůj podíl. V současné době je na stejné úrovni s ostatními výrobci a zůstává na svých zařízeních iPhone a iPad pro nákup technologie od společnosti ARM Limited. Kdo by mohl vědět, jak se to může stát? Moderní procesory ARM jsou schopny provádět složitější operace. A v blízké budoucnosti chce vedení společnosti vstoupit na serverový trh, v němž se nepochybně zajímá. Navíc, v naší moderní době, kdy se blíží éra rozvoje internetu (IoT),včetně těch "inteligentních" domácích spotřebičů, je možné předpovědět ještě větší nároky na čipy s architekturou ARM. Společnost ARM Limited tedy není daleko od budoucnosti! A je nepravděpodobné, že v blízké budoucnosti bude kdokoli, kdo to může vyvrátit, nepochybně mobilní gigant pro vývoj procesorů pro smartphony a další podobná elektronická zařízení.

Na závěr

procesory ARM rychle zachytily trh s mobilními zařízeními a to vše kvůli nízké spotřebě energie a nechal se příliš vysoký, přesto však dobrý výkon. V současné době může být záležitost společnosti ARM závidět. Mnozí výrobci používají svou technologii, která v oblasti vývoje procesorů Intel a AMD dodává pokročilé stroje RISC spolu s takovými obři. A to i přesto, že společnost nemá vlastní produkci. Po určitou dobu byl konkurent mobilní značky MIPS se stejným názvem v architektuře. V současné době je však stále jediným vážným konkurentem v osobě společnosti Intel Corporation, ačkoli její vedení nepovažuje armádu za architekturu hrozbu pro svůj podíl na trhu. Podle expertů společnosti Intel také procesory ARM nejsou schopny provozovat běžné operační systémy. Nicméně takové tvrzení zní trochu nelogické, protože vlastníci ultramobilních počítačů nepoužívají "těžký" software. Ve většině případů musíte přistupovat k internetu, upravovat dokumenty, poslouchat multimediální soubory (hudba, kino) a další jednoduché úlohy. A řešení ARM je skvělés těmito operacemi.