Kas yra ARM architektūra kompiuteriuose ir kodėl ji svarbi?

Informatec Digital » Ištekliai » Kas yra ARM architektūra kompiuteriuose ir kodėl ji svarbi?

ARM architektūra išsivystė nuo paprastų įtaisų maitinimo iki nešiojamųjų kompiuterių, stalinių kompiuterių ir serverių maitinimo . Jei kada nors naudojote „Android“ telefoną, „iPhone“, „Raspberry Pi“ ar naujausią „Mac“, jau dirbote su šiuo dizainu paremtais procesoriais, net jei apie tai nežinojote.

Toliau išsamiai apžvelgsime, kas iš tikrųjų yra ARM architektūra kompiuteriuose, kaip ji veikia, kokia jos kilmė ir kodėl ji keičia aplinką, palyginti su „Intel“ ir AMD x86 architektūra . Taip pat aptarsime jos ryšį su RISC-V, jos vaidmenį „Windows“, „macOS“ ir „Linux“ sistemose ir kodėl didieji gamintojai pasirinko šio tipo procesorius.

Kas yra ARM architektūra ir kuo ji pagrįsta?

Kalbėdami apie ARM, turime omenyje RISC (sumažinto instrukcijų rinkinio skaičiavimo) instrukcijų rinkinio architektūrą , skirtą mažos galios, bet vis galingesniems procesoriams, naudojamiems nuo mažyčių mikrovaldiklių iki asmeninių kompiuterių ir duomenų centrų.

Skirtingai nuo CISC architektūrų, tokių kaip x86/x86-64 (žr. skirtumus tarp „Intel“ ir AMD procesorių ), ARM remiasi paprastesniu, kompaktiškesniu ir labai efektyviu instrukcijų rinkiniu . Tai leidžia naudoti procesorius su mažiau tranzistorių, mažesniu vidiniu sudėtingumu ir žymiai mažesnėmis energijos sąnaudomis – tai yra pagrindinis veiksnys, susijęs su itin lengvais mobiliaisiais įrenginiais ir nešiojamaisiais kompiuteriais.

Svarbu tai, kad „ARM Holdings“ (dabar „Arm Ltd.“) negamina procesorių . Bendrovė projektuoja architektūrą ir branduolius, o tada licencijuoja šią technologiją trečiosioms šalims („Apple“, „Qualcomm“, „Samsung“ ir kt.), kurios integruoja ją į savo sistemas, pridėdamos pasirinktinius GPU, atminties valdiklius, modemus ir kitus komponentus.

Praktiškai tai reiškia, kad yra šimtai ARM procesorių variantų, pasižyminčių gana skirtinga elgsena ir našumu , nors jie visi turi tą pačią instrukcijų rinkinio bazę, kuri leidžia kurti suderinamas operacines sistemas ir programas.

Trumpa ARM istorija: nuo „Acorn“ iki dominavimo rinkoje

ARM istorija prasidėjo 1983 m., kai „Acorn Computers“ nusprendė sukurti naują procesorių, remdamasi savo patirtimi su MOS 6502 – tuo metu daugelyje jų asmeninių kompiuterių naudotu lustu. Projektui vadovavo Sophie Wilson ir Steve'as Furberis.

Jų tikslas buvo sukurti pažangų, bet viduje labai paprastą procesorių, be mikrokodo ir su aiškia RISC filosofija . 1985 m. jie baigė kurti pirmąjį prototipą ARM1, o 1986 m. pasirodė ARM2 – pirmoji komercinė versija, naudojama tokiuose kompiuteriuose kaip „Acorn Archimedes“.

ARM2 turėjo 32 bitų duomenų magistralę, 26 bitų adresų erdvę ir 16 32 bitų bendrosios paskirties registrų . Vienas iš šių registrų buvo naudojamas kaip programos skaitiklis (PC), o kai kurie bitai – būsenos žymėms. Techniškai jis buvo itin paprastas: apie 30 000 tranzistorių ir jokios talpyklos atminties.

Šis paprastumas lėmė juokingai mažas energijos sąnaudas, palyginti su laiku, ir našumą, pranašesnį už „Intel 286“. Jo įpėdinis ARM3 pridėjo nedidelę 4 KB vieningą talpyklą, kuri žymiai pagerino pasikartojančią prieigą prie atminties.

Devintojo dešimtmečio pabaigoje „Apple“ pradėjo bendradarbiauti su „Acorn“ kurdama naujas ARM branduolio versijas . Siekiant išvengti kitų gamintojų abejonių, 1990 m. buvo įkurta nepriklausoma bendrovė „Advanced RISC Machines“ (ARM), kuriai buvo pavesta kurti ir licencijuoti būsimas procesorių kartas.

Šiame etape 1991 m. atsirado ARM6 procesorius, kurį „Apple“ naudojo „Newton“ (ARM 610) ir „Acorn“ – „RiscPC“. Branduolys išliko stebėtinai paprastas: vos 35 000 tranzistorių , todėl jį buvo galima integruoti su įvairiais periferiniais įrenginiais ir formuoti individualias sistemas.

Didžiulis ARM šuolis į vartotojų rinką įvyko su ARM7TDMI, kuris randamas milijonuose mobiliųjų telefonų, nešiojamųjų konsolių ir įterptųjų sistemų . Tuo pačiu metu „Digital“ (DEC) licencijavo dizainą ir sukūrė „StrongARM“, galintį veikti 233 MHz dažniu ir sunaudoti apie 1 W – tai didelis efektyvumo etapas.

Laikui bėgant ši technologija perėjo į „Intel“ rankas, kuri ją integravo į savo „Intel i960“ šeimą ir „XScale“ sprendimus, o kiti gigantai, tokie kaip „Freescale“, IBM, „Texas Instruments“, „Nintendo“, „Philips“, „Samsung“, „STMicroelectronics“ ar „Atmel“, taip pat licencijavo ARM architektūrą.

Šiandien maždaug trys ketvirtadaliai pasaulio 32 bitų procesorių turi ARM branduolius . Tai reiškia didžiulį jų kiekį: kietuosiuose diskuose, maršrutizatoriuose, žaisluose, automobiliuose, televizoriuose, mobiliuosiuose telefonuose, planšetiniuose kompiuteriuose, nešiojamuosiuose kompiuteriuose ir vis dažniau asmeniniuose kompiuteriuose bei serveriuose.

Pagrindinės ARM procesorių šeimos

Per kelis dešimtmečius ARM išleido skirtingas architektūros šeimas ir versijas (ARMv1, v2, v3 ir kt.), kurių kiekviena pagerino našumą, atminties talpą, talpyklas, slankiojo kablelio palaikymą ir pasiūlė papildomų funkcijų.

Pirmosios kartos, tokios kaip ARM1, ARM2 ir ARM3 (ARMv1 ir ARMv2) , buvo skirtos sukurti labai paprastą 32 bitų procesorių tokiems kompiuteriams kaip „BBC Micro“ su ARM kopprocesoriumi, „Acorn Archimedes“ arba „RiscPC“. Šie lustai neturėjo pilno MMU (kai kuriais atvejais naudojo išorinį MEMC) ir turėjo mažai arba visai neturėjo podėlio.

Su ARM6 (ARMv3) šeima pereinama prie visiško 32 bitų adresavimo ir įtraukiami tokie branduoliai kaip ARM600 arba ARM610, kai kurie iš jų turi integruotą talpyklą ir specialias magistrales slankiojo kablelio koprocesoriams.

Vėliau pasirodė ARM7 ir ARM7TDMI (ARMv3 ir ARMv4T) , palaikantys 16 bitų „Thumb“ instrukcijų rinkinį, 3 pakopų konvejerį ir variantus su talpykla, MMU arba MPU. Šie branduoliai yra populiarių produktų, tokių kaip „Game Boy Advance“, „Nintendo DS“, „Apple iPod“ ir NXP, „Atmel“ bei „Psion“ įterptųjų sistemų, pagrindas.

Lygiagrečiai atsiranda „ StrongARM“ (ARMv4) šeima – bendradarbiavimo su DEC rezultatas, kurio tikslas – pasiekti didelį MIPS vienam vatui PDA ir mažuose kompiuteriuose („Apple Newton 2×00“, „iPAQ“, „Zaurus“ ir kt.), turint tuo metu gana dideles L1 talpyklas ir pilną MMU.

Vėliau ARM9, ARM9E ir ARM10E serijos (ARMv4T ir ARMv5) pristatė gilesnius kanalus, DSP instrukcijų patobulinimus, platesnį „Thumb“ palaikymą, „Jazelle“ galimybes vykdyti „Java“ baitinį kodą aparatinėje įrangoje ir didesnes, konfigūruojamas talpyklas. Šie branduoliai naudojami mobiliuosiuose telefonuose, skaitmeniniuose fotoaparatuose, tinklo įrenginiuose, nešiojamosiose konsolėse ir daugybėje kitų „sistemų ant lusto“ (SoC) plokščių.

Svarbi šaka yra „Intel“ įsigyta „XScale“ (ARMv5TE) , skirta programų ir tinklo procesoriams su aukštais dažniais, didelėmis L1/L2 talpyklomis ir, kai kuriais atvejais, RAID greitintuvais arba labai specifinėmis įvesties/išvesties funkcijomis.

ARM11 (ARMv6) pristatė iki 9 etapų kanalą, SIMD palaikymą, „Thumb-2“, „Jazelle DBX“, DSP patobulinimus ir tokias saugumo technologijas kaip „TrustZone“. Šie branduoliai buvo naudojami gerai žinomuose įrenginiuose, tokiuose kaip pirmasis „iPhone“, ankstyvosios kartos „iPod touch“, kai kurie „Nokia Nseries“ telefonai, žaidimų konsolės ir pirmasis „Raspberry Pi“.

Didžioji moderni revoliucija įvyko kartu su „Cortex“ šeima , ypač ARMv7-A ir vėlesniuose programų profiliuose. Branduoliai, tokie kaip „Cortex-A5“, „Cortex-A8“, „Cortex-A9“ ir jų daugiabranduoliai variantai (MPCore), tapo faktiniu standartu išmaniuosiuose telefonuose, planšetiniuose kompiuteriuose, išmaniuosiuose televizoriuose ir lengvuose nešiojamuosiuose kompiuteriuose.

Šie branduoliai apima superskaliarinį vykdymą, giliuosius vamzdynus, NEON (SIMD), VFP slankiojo kablelio operacijoms, pažangų Thumb-2 ir TrustZone . Jie randami tokiuose SoC kaip „Texas Instruments OMAP“ serijos, „Samsung Exynos“, „Nvidia Tegra“, „Qualcomm Snapdragon“, „Apple A4/A8“ ir jų įpėdinių lustuose.

Įterptųjų ir mikrovaldiklių srityje išsiskiria „ Cortex-R“ (realaus laiko profilis) ir „Cortex-M“ (mikrovaldiklių profilis) šeimos , kurių variantai, tokie kaip „Cortex-R4“, „Cortex-M0“, „M1“, „M3“ ir „M4“, yra skirti kritinėms sistemoms, pramoniniam valdymui, automobilių ir plataus vartojimo elektronikai, kur svarbiausias yra atsako laiko nuspėjamumas ir efektyvumas.

ARM instrukcijų rinkinys: RISC, sąlyginiai ir nykščio režimai

ARM instrukcijų rinkinys buvo sukurtas nuo nulio kaip grynas RISC: paprastos, fiksuoto dydžio instrukcijos, kurias daugeliu atvejų galima vykdyti per vieną takto ciklą . Svarbiausia, kad kompiliatorius generuotų efektyvias sekas su keliomis labai atominėmis instrukcijomis.

Labai ypatinga ypatybė yra ta, kad klasikiniuose 32 bitų režimuose kiekvienoje instrukcijoje yra sąlygos kodas 4 aukščiausiuose bituose . Tai leidžia praktiškai bet kuriai instrukcijai būti sąlyginei (vykdomai tik tuo atveju, jei tenkinamos tam tikros sąlygos), sumažinant šuolių poreikį ir užkertant kelią konvejerio burbulams mažuose kodo blokuose su dažnomis sąlygomis.

Be to, ARM leidžia vienoje instrukcijoje derinti aritmetines/logines operacijas su registrų poslinkiais ir sukimais . Pavyzdžiui, kažkas, kas C kalboje atitinka „a += (j << 2);“, gali būti išreikšta kaip viena ARM instrukcija, kuri prideda paslinktą reikšmę į registrą, išsaugodama instrukcijas ir atminties kreipimus.

Dar vienas privalumas yra tas, kad adresų rinkinys palaiko režimus prieš ir po didinimo, santykinį adresavimą ir kitus lanksčius adresavimo metodus , kurie nėra įprasti kitose architektūrose, taip pat laikomose RISC. Visa tai padeda sumažinti bendrą instrukcijų skaičių ir pagerinti našumą per ciklą.

Klasikinėje architektūroje yra 16 programuotojui matomų 32 bitų registrų (R0–R15) . Iš principo jie yra simetriški, nors R15 naudojamas kaip programos skaitiklis (PC), R14 paprastai veikia kaip jungiamasis registras (suprogramų arba išimčių grąžinimo adresas), o R13 naudojamas kaip steko rodyklė.

ARM turi du pagrindinius vykdymo režimus: ARM režimą (32 bitų instrukcijos) ir „Thumb“ režimą (16 bitų instrukcijos) . ARM režimas siūlo daugiau galios (pilnesnis instrukcijų rinkinys), bet generuoja didesnį kodą; „Thumb“ režimas sumažina kiekvienos instrukcijos dydį perpus, pagerindamas kodo tankį ir daugeliu atvejų našumą sistemose su siauresnėmis atminties magistralėmis.

„Thumb“ iš esmės yra dažniausiai ARM žaidime naudojamų instrukcijų pogrupis . Pirmasis procesorius, kuriame ji buvo įdiegta, buvo ARM7TDMI, o nuo to laiko praktiškai visos vėlesnės šeimos (ARM9, XScale, Cortex ir kt.) palaiko „Thumb“ arba jos evoliuciją „Thumb-2“.

Be to, yra „Jazelle DBX“ – technologija, leidžianti „Java“ baitiniam kodui veikti tiesiogiai tam tikrų branduolių aparatinėje įrangoje (tuose, kurių pavadinime yra raidė „J“, pvz., ARM926EJ-S). Ši funkcija skirta paspartinti „Java“ virtualias mašinas įrenginiuose su ribotais ištekliais.

Pagrindiniai ARM architektūros privalumai

ARM populiarumas nėra atsitiktinis: jis kyla iš energijos vartojimo efektyvumo, dizaino lankstumo, kainos ir našumo, pakankamo daugumai naudojimo atvejų, derinio.

Viena vertus, kadangi ARM architektūra yra RISC su santykinai mažu instrukcijų rinkiniu ir be sunkaus mikrokodo, jose galima naudoti daug mažiau tranzistorių nei atitinkamose x86 architektūrose . Mažiau tranzistorių reiškia mažesnes energijos sąnaudas, mažiau šilumos ir mažesnius, pigesnius lustus.

Tai leidžia ARM procesoriams pasiūlyti labai gerą našumą su minimaliomis energijos sąnaudomis , o tai yra labai svarbu mobiliuosiuose telefonuose, planšetiniuose kompiuteriuose, itin lengvuose nešiojamuosiuose kompiuteriuose, daiktų interneto įrenginiuose ir įterptosiose sistemose, maitinamose baterijomis arba turinčiose šiluminius apribojimus.

Licencijavimo modelis taip pat veikia jai palankiai: ARM parduoda savo branduolių intelektinę nuosavybę visų rūšių gamintojams , kurie gali juos pritaikyti, sujungti su kitais blokais (GPU, modemu, dirbtinio intelekto greitintuvais) ir kurti visiškai jų produktams pritaikytus SoC.

Tai sukuria didžiulę gamintojų ekosistemą, nuolat gerinančią našumą ir efektyvumą , bei labai platų asortimentą beveik bet kokiai nišai: nuo itin pigių mikrovaldiklių iki 64 bitų serverių procesorių.

Apibendrinant galima teigti, kad ARM pasižymi mažomis energijos sąnaudomis, prieinama kaina, geru kodo tankiu, brandžiais įrankiais ir daugiau nei priimtinu našumu, kuris nuolat gerėja . Aukštos klasės žaidimų kompiuteriuose jis ne visada pasiekia x86 našumo lygį, tačiau daugeliu atvejų to nereikia.

32 bitų ir 64 bitų ARM: naujausia evoliucija

Pirmieji ARM dizainai buvo 32 bitų ir dešimtmečius dominavo įterptųjų ir mobiliųjų įrenginių rinkoje . Tačiau nuo 2011 m. „Arm“ pristatė architektūras su vietiniu 64 bitų palaikymu (ARMv8 ir naujesnės versijos), atverdama duris daug didesniems darbo krūviams.

Perėjimas prie 64 bitų architektūros ARM sistemoje neįvyko RISC efektyvumo sąskaita; veikiau tai buvo pasiekta dėl sudėtingesnio šiuolaikinio instrukcijų rinkinio dizaino . Tai leidžia naudoti daug didesnius atminties adresus ir didelio tikslumo aritmetines operacijas, o tai jau yra būtina aukščiausios klasės mobiliuosiuose įrenginiuose ir, žinoma, kompiuteriuose bei serveriuose.

Sumažintas sudėtingumas, palyginti su x86, išlieka privalumu: net ir 64 bitų versijose ARM procesoriai tai pačiai užduočiai atlikti naudoja mažiau tranzistorių , todėl sumažėja gamybos sąnaudos ir energijos suvartojimas.

Asmeninių kompiuterių srityje tai pasitvirtino tokiuose procesoriuose kaip „Apple Silicon“ (M1, M2, M3…) ir naujasis „Qualcomm“ „Snapdragon X Elite“ , kuriuose derinami didelio našumo branduoliai su didelio efektyvumo branduoliais ir integruota grafika, galinčia konkuruoti su daugeliu x86 nešiojamųjų kompiuterių atliekant bendras užduotis.

ARM naudojimas kompiuteriuose, nešiojamuosiuose kompiuteriuose ir kituose įrenginiuose

Tradiciškai ARM procesoriai buvo skirti išmaniesiems telefonams, planšetiniams kompiuteriams, išmaniesiems televizoriams, maršrutizatoriams, nešiojamoms konsolėms ir įtaisams, kur mažas energijos suvartojimas buvo labai svarbus ir nereikėjo viso darbalaukio maitinimo.

Tačiau tai sparčiai keičiasi. Viena vertus, tokie įrenginiai kaip „Raspberry Pi“ parodė, kad ARM sistema gali puikiai funkcionuoti kaip stalinis mikrokompiuteris arba mini asmeninis kompiuteris biuro užduotims atlikti su tinkama operacine sistema (dažniausiai „Linux“) darbui biure, naršymui ir lengvam programavimui.

Taip pat matėme galingesnių ARM pagrindu sukurtų produktų, tokių kaip „NVIDIA Tegra X1“ , kurį „Nvidia“ naudoja savo „Shield TV“ ir, svarbiausia, „Nintendo“ „Switch“ konsolėje, kur labai svarbi grafikos našumo ir energijos suvartojimo pusiausvyra.

Kalbant apie pažangius planšetinius kompiuterius, „Apple“ su savo A serijos (o vėliau ir M serijos) lustais parodė, kad gerai suprojektuotas ARM SoC gali užtikrinti įspūdingą našumą kūrybinėse programose, biuro darbe ir atliekant sudėtingus daugiaprogramius darbus, nereikalaujant agresyvių ventiliatorių.

Savo ruožtu „Microsoft“ integruoja ARM procesorius į tokius įrenginius kaip „Surface Pro X“ ir kitus „Surface“ šeimos variantus , lažindamasi dėl lengvų, tylių įrenginių su integruotu LTE ryšiu, kurie gali konkuruoti su tradiciniais nešiojamaisiais kompiuteriais mobiliam darbui.

Tuo tarpu „Google“ aktyviai reklamuoja ARM savo „Chromebook“ ekosistemoje . „Chrome OS“, pagrįsta „Chromium“ ir „Android“, puikiai tinka šiai architektūrai, siūlydama įperkamus, lengvus nešiojamuosius kompiuterius su puikiu baterijos veikimo laiku. Daugelis „Chromebook“ gamintojų renkasi ARM SoC būtent tam, kad maksimaliai padidintų baterijos veikimo laiką ir sumažintų išlaidas.

ARM ir operacinės sistemos: „Windows“, „macOS“, „Linux“ ir kitos

Nors daugelis žmonių ARM sieja tik su mobiliaisiais įrenginiais, dauguma pagrindinių operacinių sistemų jau turi brandžią šios architektūros palaikymą tiek įterptųjų variantų, tiek darbalaukio ir serverio aplinkoje.

Mobiliųjų įrenginių srityje „Android“ ir „iOS“ daugelį metų beveik išimtinai veikė su ARM procesoriais , pasinaudodamos jų efektyvumo privalumais. „Apple“, pereidama prie „Apple Silicon“, taip pat išplėtė šią filosofiją į savo stalinius ir nešiojamuosius kompiuterius, atsisakydama „Intel x86“ procesorių.

„Mac“ kompiuteriuose su ARM procesoriais „Apple“ siūlo „Rosetta 2“ – vertimo sistemą, leidžiančią „Intel“ kompiliuotoms programoms veikti stebėtinai našiai. Tai labai palengvino perėjimą, todėl šiandien beveik visos svarbios programos turi gimtąją ARM versiją.

„Microsoft“ ekosistemoje „Windows“ tyrinėjo įvairius ARM metodus . „Windows CE“ ir „Windows Embedded Compact“ daugelį metų palaikė ARMv5, v6 ir v7 įterptųjų sistemų pasaulyje. Vėliau pasirodė „Windows 8 RT“, skirta ARM planšetiniams kompiuteriams, tokiems kaip pirmasis „Surface“, tačiau dėl programinės įrangos apribojimų rezultatai buvo kuklūs.

„Windows 10“ ir „Windows 11“ žengia dar vieną žingsnį į priekį, siūlydamos ARM versijas su x86 programų emuliacija . „Windows 11“ emuliacija ir našumas gerokai pagerėjo, nors vis dar kyla suderinamumo problemų su kai kuriomis klasikinėmis darbalaukio programomis.

Tuo tarpu „Linux“ ir UNIX tipo sistemos gana entuziastingai priėmė ARM . Tokios distribucijos kaip „Debian“, „Ubuntu“, „Arch Linux“, „Kali“, „Manjaro“, „Gentoo“ ir „Oracle Linux“ siūlo oficialius įvairių ARM sistemų lustų (SoC), įskaitant „Raspberry Pi“ ir kitas plokštes, atvaizdus.

BSD pusėje „FreeBSD“, „NetBSD“ ir „OpenBSD“ palaiko kelias ARM platformas , o istorinės sistemos, tokios kaip RISC iX, veikė „Acorn“ kompiuteriuose, pagrįstuose ARM2/ARM3. Be to, „Solaris“ ir kiti UNIX variantai taip pat turėjo šios architektūros įdiegimus.

Kalbant apie realaus laiko ir įterptąsias operacines sistemas, ARM yra „Android“ (įterptųjų įrenginių atveju), „Windows CE/Embedded“, „.NET Micro Framework“, „ChibiOS/RT“, „FreeRTOS“, „eCos“, „Integrity“, „Nucleus“, „QNX“, „RTEMS“, „ThreadX“, „VxWorks“, „uTasker“, „MQX“ ir daugelyje kitų . Sąrašas yra didžiulis, nes praktiškai kiekviena moderni RTOS palaiko bent vieną ARM profilį.

„Intel“, ARM ir įkvėpimas, slypintis už „big.LITTLE“ architektūros

Klasikiniai stalinių ir nešiojamųjų kompiuterių procesoriai, ypač „Intel“ ir AMD, jau daugelį metų naudoja CISC x86/x86-64 architektūras su didesniais ir sudėtingesniais branduoliais , maitinamus galingais maitinimo šaltiniais ir specialiomis aušinimo sistemomis.

Tuo tarpu mobiliųjų telefonų ir įterptųjų sistemų lustų ARM projektai jau seniai renkasi heterogenines „big.LITTLE“ tipo architektūras , kuriose tame pačiame luste derinami galingi ir efektyvūs branduoliai, siekiant pritaikyti suvartojimą pagal darbo krūvį.

Ši idėja tiesiogiai įkvėpė „Intel“ naujos kartos hibridinius „Core“ procesorius, kurie viename korpuse sujungia didelio našumo branduolius (P branduolius) su didelio efektyvumo branduoliais (E branduoliais) . Nors jie nenaudoja ARM, jie atkartoja ARM įdiegtą metodą, siekdami pagerinti bendrą efektyvumą ir našumą.

Kalbant apie tiesioginę konkurenciją, iki šiol ARM buvo apribota iki labai specifinių stalinių kompiuterių projektų arba „Apple“ ekosistemos . Tačiau su „Snapdragon X Elite“ ir kitais panašiais projektais „Qualcomm“ ir kiti gamintojai siekia mesti iššūkį x86 pagrindiniuose nešiojamuosiuose kompiuteriuose.

Didžiausia ARM kliūtis pagrindiniuose kompiuteriuose išlieka programinės įrangos suderinamumas, o žaidimų atveju – priklausomybė nuo x86 optimizuotų GPU ir tvarkyklių . Kol AMD ir „Intel“ išlaikys savo dominavimą specializuotų vaizdo plokščių ir didelio našumo procesorių gamyboje, žaidimų pasaulis išliks labai susijęs su x86.

ARM ir RISC-V: dvi skirtingos RISC architektūros

Pastaraisiais metais RISC-V, kita RISC architektūra, kuri daugeliu aspektų tiesiogiai konkuruoja su ARM , įgijo didelį žinomumą . Kaip ir ARM, RISC-V skirta mažos galios įrenginiams, tačiau skiriasi vienu pagrindiniu aspektu: tai atvira ir nelicencijuota ISA.

Nors naudojant x86-64 arba ARM reikia mokėti autorinius atlyginimus „Intel“, AMD arba „Arm Ltd.“ , bet kuri įmonė ar asmuo gali projektuoti, gaminti ir parduoti RISC-V procesorius nemokėdami už instrukcijų rinkinio teises. Dėl to RISC-V ypač patrauklus šalims ir gamintojams, siekiantiems technologinės nepriklausomybės ir sąnaudų mažinimo.

Šiuo metu, kalbant apie grynąsias galimybes, tiek ARM, tiek RISC-V turi 64 bitų plėtinius ir palaiko visas operacines sistemas . ARM jau gerai įsitvirtino „Android“, „iOS“, „macOS“ ir „Linux“, o RISC-V pradeda sulaukti oficialaus palaikymo „Android“ („Google“ ją reklamuoja kaip aukščiausio lygio architektūrą) ir „Linux“ platinimuose, tokiuose kaip „Ubuntu“ ir „Fedora“.

Kalbant apie gamintojų palaikymą, ARM ir toliau turi didžiulį pranašumą . Beveik visi šiandien prieinami išmanieji telefonai, planšetiniai kompiuteriai ir išmanieji įrenginiai naudoja ARM, o dauguma dabartinių RISC-V lustų vis dar skirti programavimui, mikrovaldikliams ir labai specifiniams produktams.

Tačiau RISC-V akivaizdžiai laimi kainos ir dizaino laisvės atžvilgiu . Nesant licencijavimo išlaidų, lengviau kurti itin pigius arba labai pritaikytus produktus, o tai paaiškina tokių šalių kaip Kinija ir Rusija susidomėjimą taikyti šią architektūrą savo projektams.

Jei dabar reikėtų rinktis „nugalėtoją“, ARM vis tiek būtų pranašesnis ekosistemos, prieinamos programinės įrangos ir brandos požiūriu . Tačiau RISC-V yra labai perspektyvus konkurentas ateičiai, ypač pigių įrenginių, daiktų interneto, maršrutizatorių, pradinio lygio kompiuterių ir biudžetinių išmaniųjų telefonų srityse.

Žvelgiant į platesnį vaizdą, ARM architektūra įsitvirtino kaip vienas iš šiuolaikinės kompiuterijos kertinių akmenų : ji maitina viską – nuo ​​mobiliųjų telefonų, kuriuos naudojame kasdien, iki itin lengvų nešiojamųjų kompiuterių, „Chromebook“, „Mac“ kompiuterių su „Apple Silicon“ ir daugybės įterptųjų įrenginių. Jos RISC filosofija, energijos vartojimo efektyvumo ir daugiau nei pakankamo našumo derinys, licencijavimo modelis ir platus operacinių sistemų palaikymas paaiškina, kodėl ji dominuoja tiek daugelyje segmentų, net ir tada, kai naujesni pasiūlymai, tokie kaip RISC-V, pradeda rastis kaip atvira alternatyva procesorių pasaulyje.