- ARM architektūra pagrįsta RISC filosofija, teikiant pirmenybę paprastoms instrukcijoms, siekiant optimizuoti energijos suvartojimą.
- Jos verslo modelis, pagrįstas intelektinės nuosavybės licencijavimu, leido daugeliui gamintojų kurti individualius lustus.
- Jis išsivystė nuo paprastų mikrovaldiklių iki galingų 64 bitų procesorių, kurie konkuruoja su x86 architektūra.
Jei skaitote tai mobiliajame telefone, tikriausiai kišenėje turite visu pajėgumu veikiantį ARM lustą. Nesvarbu, ar esate labiau „iPhone“, ar „Android“ naudotojas, ši technologija tapo nematomu varikliu, kuris varo... dabartinis skaitmeninis mobilumasTačiau būkite įspėti, ARM skirta ne tik telefonams, nes ji pradėjo skintis kelią į kompiuterių pasaulį, griaudama barjerus, kuriuos laikėme nepajudinamais.
Norėdami suprasti, kur esame, turime atsigręžti atgal ir suprasti, kad visa tai prasidėjo ne Silicio slėnio garaže, o Jungtinėje Karalystėje. Tai, kas prasidėjo kaip projektas, skirtas pagerinti gyventojų kompiuterinį raštingumą, galiausiai tapo... efektyvumo revoliucija o tai reiškia, kad šiais laikais mūsų baterijos tarnauja daug ilgiau nei naudojant tradicines stalinių kompiuterių technologijas.
„Acorn Computers“ pradžia ir palikimas
Viskas prasidėjo 1983 m. „Acorn Computers“ norėjo sukurti pažangų procesorių, kuris nesukeltų galvos skausmo programuotojams, įpratusiems prie MOS 6502. Vadovaujama Sophie Wilson ir Steve'o Furberio, komanda 1985 m. sukūrė ARM1, nors pirmoji versija, pasiekusi rinką, buvo ARM2 1986 m. Šis lustas buvo tikras paprastumo stebuklas: jis teturėjo 30.000 XNUMX tranzistoriųJame nebuvo naudojamas mikrokodas ir trūko talpyklos, todėl jis buvo neįtikėtinai efektyvus energijos vartojimo požiūriu.
Metams bėgant, ambicijos augo. „Apple“ susidomėjo šiuo branduoliu ir kartu 1990 m. įkūrė „Advanced RISC Machines Ltd.“. Šis aljansas leido ARM6 maitinti „Apple Newton“ – įrenginį, kuris, nors ir nesulaukė laukiamos sėkmės, parodė, kad ARM yra... idealus kelias nešiojamai įrangaiVėliau ARM7 šeima tapo pasauliniu reiškiniu, įdiegta milijonuose mobiliųjų telefonų ir konsolių, tokių kaip „Game Boy Advance“.
Kas tiksliai yra RISC dizainas ir kaip jis veikia?
Kalbėdami apie ARM, turime omenyje RISC (sumažinto instrukcijų rinkinio kompiuterį). Skirtingai nuo CISC architektūros (pvz., „Intel“ ar AMD), kurioje naudojamos sudėtingos instrukcijos, kurių vykdymas gali užtrukti kelis ciklus, ARM pasirenka... sumažintas instrukcijų rinkinysIdėja paprasta: kiekvieną instrukciją padaryti tokią pagrindinę, kad ją būtų galima vykdyti per vieną atminties ciklą, taip pagreitinant procesą ir neleidžiant lustui perkaisti kaip skrudintuvui.
Šis metodas leidžia procesoriui daug sklandžiau atlikti užduotis, jas iššifruoti ir vykdyti. Be to, ARM įdiegė tokias naujoves kaip „Thumb“ režimas, kuris naudoja 16 bitų instrukcijas, o ne 32 bitų instrukcijas. taupyti atminties vietą ir energiją, ir „Jazelle“ technologiją, skirtą „Java“ paleisti tiesiogiai aparatinėje įrangoje.
Procesorių šeimos: nuo daiktų interneto iki debesijos
Ne visi ARM lustai yra vienodi, nes jie skirstomi į šeimas pagal numatytą paskirtį:
- Cortex-A: Jie yra sunkiasvoriai, sukurti sudėtingoms programoms. Jie valdo išmaniuosius telefonus, planšetinius kompiuterius ir debesijos serverius, palaikydami operacinės sistemos, tokios kaip Android arba iOS.
- „Cortex-R“: Specializuojasi realaus laiko taikymuose. Jie naudojami ten, kur tikslumas yra gyvybiškai svarbus, pavyzdžiui, automobilių stabdžių sistemose arba svarbiuose pramoniniuose valdikliuose.
- „Cortex-M“: Tai mikrovaldikliai, optimizuoti minimaliam energijos suvartojimui. Juos galite rasti adresu išmanieji įrenginiai ir daiktų interneto jutikliaibuitiniai prietaisai ir medicinos prietaisai.
Vienas iš karūnos brangakmenių yra „big.LITTLE“ architektūra. Iš esmės ji sujungia didelio našumo ir didelio efektyvumo branduolius. Taigi, kai tikrinate laiką, lustas naudoja mažesnius branduolius, kad taupytų bateriją, tačiau jei atidarote daug resursų reikalaujantį žaidimą, aktyvuojami didesni branduoliai. maitinimo branduoliai kad suteiktų jums visą reikiamą našumą.
Didžioji kova: ARM prieš x86
Ginčai tarp ARM ir x86 iš esmės yra kova tarp efektyvumo ir neapdorotos galios. x86 procesoriai yra optimizuoti staliniams kompiuteriams ir didžiuliams serveriams, kur nuolat tiekiama energija ir yra didžiuliai ventiliatoriai. Priešingai, ARM žiba... šilumos valdymas ir autonomijaleidžianti sukurti ploną, lengvą ir, svarbiausia, tylią įrangą.
Didžiausias ARM trūkumas istoriškai buvo suderinamumas. Kadangi programinė įranga turi būti parašyta specialiai jos architektūrai, daugelis programų... „Windows“, sukurti ARM sistemai Jie neveikia natūraliai. Norėdami tai išspręsti, „Apple“ sukūrė „Rosetta 2“ – vertėją, leidžiančią „Intel“ programoms veikti jos M1, M2 ir M3 lustuose, todėl perėjimas vyksta sklandžiau. beveik nepastebimas vartotojui.
Verslo modelis: licencijavimas ir ekosistema
Įdomiausia, kad „ARM Holdings“ fiziškai negamina lustų. Jų verslas yra intelektinė nuosavybė. Jie sukuria brėžinį (architektūrą), o tada... Jie licencijuoja tą dizainą. tokioms įmonėms kaip „Qualcomm“, „Samsung“ ar „MediaTek“. Šios įmonės pritaiko pagrindinį dizainą, pridėdamos savo GPU (pvz., „Mali“) arba neuroniniai apdorojimo įrenginiai (NPU) dirbtiniam intelektui, sukuriant garsųjį SoC (sistemą ant lusto).
Šis modelis leido pasiekti tokią fenomenalią plėtrą. Nereikėdama gaminti silicio, ARM gali sutelkti dėmesį į dizaino inovacijas, o gamintojai konkuruoja, kas pagamins galingiausią ar efektyviausią lustą. Todėl matome... tokia didžiulė aparatinės įrangos įvairovėnuo paprasto elektroninio žaislo iki galingų „Snapdragon X Elite“ procesorių nešiojamiesiems kompiuteriams.
Šiandien pramonė juda konvergencijos link. Net „Intel“ pradėjo taikyti heterogenines architektūras, įkvėptas ARM „big.LITTLE“ koncepcijos. Nors x86 išlieka karaliumi ekstremaliuose žaidimuose ir didžiulėse duomenų bazėse, ARM laimėjo kovą mobiliųjų kompiuterių srityje ir pradeda daryti didelę įtaką profesionaliems nešiojamiesiems kompiuteriams dėl savo... Puikus našumas vienam vatui.
