Mobil texnologiyalarga qiziqqan har bir kishi ARM arxitekturasi haqida eshitgan. Shu bilan birga, ko'pchilik uchun bu planshetlar yoki smartfonlarning protsessorlari bilan bog'liq. Boshqalar esa, bu toshning o'zi emas, balki faqat uning me'morchiligi ekanligini ta'kidlab, ularni tuzatadi. Ammo ularning deyarli hech biri bu texnologiya qaerda va qachon paydo bo'lganligi bilan qiziqmadi.
Ayni paytda, bu texnologiya har yili tobora ko'payib borayotgan ko'plab zamonaviy gadjetlar orasida keng tarqalgan. Bundan tashqari, ARM protsessorlarini ishlab chiqqan kompaniyaning rivojlanish yo'lida bitta qiziqarli holat bor, uni eslatib o'tish gunoh emas, balki kimgadir kelajak uchun saboq bo'ladi.
Dummies uchun ARM arxitekturasi
ARM qisqartmasi ostida IT texnologiyalari sohasida juda muvaffaqiyatli ARM Limited Britaniya kompaniyasi yashiringan. Bu Advanced RISC Machines degan ma'noni anglatadi va ko'pgina portativ qurilmalarni quvvatlantiradigan 32-bitli RISC protsessor arxitekturasining dunyodagi eng yirik ishlab chiquvchilari va litsenziyalovchilaridan biri hisoblanadi.
Ammo, xarakterli jihati shundaki, kompaniyaning o'zi mikroprotsessorlar ishlab chiqarish bilan shug'ullanmaydi, balki faqat o'z texnologiyasini boshqa tomonlarga ishlab chiqadi va litsenziyalaydi. Xususan, mikrokontrollerlarning ARM-arxitekturasi quyidagi ishlab chiqaruvchilar tomonidan sotib olinadi:
- Atmel.
- Cirrus Logic.
- Intel.
- Olma.
- nVidia.
- HiSilicon.
- Marvell.
- Samsung.
- Qualcomm.
- Sony Ericsson.
- Texas asboblari.
- Broadcom.
Ulardan ba'zilari raqamli gadjetlar iste'molchilarining keng auditoriyasiga ma'lum. Britaniyaning ARM korporatsiyasining kafolatlariga ko‘ra, ularning texnologiyasi yordamida ishlab chiqarilgan mikroprotsessorlarning umumiy soni 2,5 milliarddan ortiq. Mobil toshlarning bir nechta seriyasi mavjud:
- ARM7 - soat chastotasi 60-72 MGts, bu byudjetli mobil telefonlar uchun tegishli.
- ARM9/ ARM9E - chastota allaqachon yuqori, taxminan 200 MGts. Bunday mikroprotsessorlar ko'proq funktsional smartfonlar va cho'ntak kompyuterlari (PDA) bilan jihozlangan.
Cortex va ARM11 allaqachon ARM mikrokontroller arxitekturalariga qaraganda ancha ilg'or mikroprotsessor oilalari bo'lib, soat tezligi 1 gigagertsgacha va raqamli signallarni qayta ishlashning ilg'or imkoniyatlariga ega.
Marvell kompaniyasining mashhur xScale mikroprotsessorlari (2007 yil yoz o'rtalarigacha loyiha Intel ixtiyorida edi) aslida ARM9 arxitekturasining kengaytirilgan versiyasi bo'lib, Simsiz MMX ko'rsatmalar to'plami bilan to'ldirilgan. Intelning ushbu yechimi multimedia ilovalarini qo'llab-quvvatlashga qaratilgan.
ARM texnologiyasi RISC deb ataladigan qisqartirilgan ko'rsatmalar to'plamini o'z ichiga olgan 32 bitli mikroprotsessor arxitekturasini anglatadi. Hisob-kitoblarga ko'ra, ARM protsessorlaridan foydalanish ishlab chiqarilgan RISC protsessorlarining umumiy sonining 82% ni tashkil qiladi, bu 32 bitli tizimlar uchun etarlicha keng qamrov maydonini ko'rsatadi.
Ko'pgina elektron qurilmalar ARM protsessor arxitekturasi bilan jihozlangan va bu nafaqat PDA va mobil telefonlar, balki portativ o'yin konsollari, kalkulyatorlar, kompyuterning tashqi qurilmalari, tarmoq uskunalari va boshqalar.
O'tmishga bir oz sayohat
Keling, bir necha yil oldin xayoliy vaqt mashinasiga o'taylik va hammasi qanday boshlanganini tushunishga harakat qilaylik. ARM o‘z sohasida ko‘proq monopoliya ekanligini aytish mumkin. Va buni smartfonlar va boshqa elektron raqamli qurilmalarning aksariyati ushbu arxitektura bo'yicha yaratilgan mikroprotsessorlar nazorati ostida ishlashi bilan tasdiqlanadi.
1980 yilda Acorn Computers kompaniyasiga asos solindi, u shaxsiy kompyuterlarni yaratishni boshladi. Shuning uchun, ARM ilgari Acorn RISC Machines sifatida taqdim etilgan.
Bir yil o'tgach, BBC Micro kompyuterining birinchi ARM protsessor arxitekturasiga ega uy versiyasi iste'molchilarga taqdim etildi. Bu muvaffaqiyatli bo'ldi, ammo chip grafik vazifalarni bajara olmadi va Motorola 68000 va National Semiconductor 32016 protsessorlari oldida boshqa variantlar ham bunga mos kelmadi.
Keyin kompaniya rahbariyati o'z mikroprotsessorini yaratish haqida o'yladi. Muhandislarni mahalliy universitet bitiruvchilari tomonidan ixtiro qilingan yangi protsessor arxitekturasi qiziqtirdi. U faqat qisqartirilgan ko'rsatmalar to'plamidan yoki RISCdan foydalangan. Acorn Risc Machine protsessori tomonidan boshqariladigan birinchi kompyuter paydo bo'lgandan so'ng, muvaffaqiyat juda tez keldi - 1990 yilda Britaniya brendi va Apple o'rtasida shartnoma imzolandi. Bu yangi chipsetni ishlab chiqishning boshlanishini belgiladi, bu esa o'z navbatida Advanced RISC Machines yoki ARM deb ataladigan butun ishlab chiqish guruhining shakllanishiga olib keldi.
1998 yildan boshlab kompaniya o'z nomini ARM Limitedga o'zgartirdi. Va endi mutaxassislar ARM arxitekturasini ishlab chiqarish va amalga oshirish bilan shug'ullanmaydilar. Nima berdi? Bu kompaniyaning rivojlanishiga hech qanday ta'sir ko'rsatmadi, garchi kompaniyaning asosiy va yagona yo'nalishi texnologiyalarni ishlab chiqish, shuningdek, protsessor arxitekturasidan foydalanishlari uchun uchinchi tomon kompaniyalariga litsenziyalarni sotish edi. Shu bilan birga, ba'zi kompaniyalar tayyor yadrolarga bo'lgan huquqlarga ega bo'lishadi, boshqalari esa sotib olingan litsenziya bo'yicha protsessorlarni o'z yadrolari bilan jihozlashadi.
Ba'zi ma'lumotlarga ko'ra, kompaniyaning har bir bunday yechim bo'yicha daromadi 0,067 ni tashkil qiladi $. Ammo bu ma'lumotlar o'rtacha va eskirgan. Chipsetlardagi yadrolar soni har yili ortib bormoqda va shunga mos ravishda zamonaviy protsessorlarning narxi eski namunalardan oshib ketadi.
Qo'llash sohasi
Aynan mobil qurilmalarning rivojlanishi ARM Limited kompaniyasiga katta mashhurlik keltirdi. Smartfonlar va boshqa portativ elektron qurilmalar ishlab chiqarish keng tarqalgach, energiya tejaydigan protsessorlar darhol qo'llanila boshlandi. Qiziq, arm arxitekturasida linux bormi?
ARM rivojlanishining eng yuqori cho'qqisi Apple brendi bilan hamkorlik yangilangan 2007 yilga to'g'ri keladi. Shundan so‘ng iste’molchi sudiga ARM protsessoriga asoslangan birinchi iPhone taqdim etildi. O'sha vaqtdan beri bunday protsessor arxitekturasi deyarli har qanday ishlab chiqarilgan smartfonning o'zgarmas komponentiga aylandi, uni faqat zamonaviy mobil bozorda topish mumkin.
Aytishimiz mumkinki, protsessor tomonidan boshqarilishi kerak bo'lgan deyarli har bir zamonaviy elektron qurilma qandaydir tarzda ARM chiplari bilan jihozlangan. Va bunday protsessor arxitekturasining ko'plab operatsion tizimlarni qo'llab-quvvatlashi, u Linux, Android, iOS va Windows bo'lsin, shubhasiz afzallikdir. Ular orasida Windows o'rnatilgan CE 6.0 Core bor, qo'l arxitekturasi ham u tomonidan qo'llab-quvvatlanadi. Ushbu platforma portativ kompyuterlar, mobil telefonlar va o'rnatilgan tizimlar uchun mo'ljallangan.
X86 va ARM ning o'ziga xos xususiyatlari
ARM va x86 haqida ko'p eshitgan ko'plab foydalanuvchilar bu ikki arxitekturani biroz chalkashtirib yuborishadi. Va shunga qaramay, ular ma'lum farqlarga ega. Arxitekturaning ikkita asosiy turi mavjud:
- CISC (Complex Instruction Set Computing).
- Hisoblash).
CISC x86 protsessorlarini (Intel yoki AMD) o'z ichiga oladi, RISC, siz allaqachon tushunganingizdek, ARM oilasi. X86 arxitekturasi va qo'li o'z muxlislariga ega. Energiya samaradorligi va oddiy ko'rsatmalar to'plamidan foydalanishni ta'kidlagan ARM mutaxassislarining sa'y-harakatlari tufayli protsessorlar bundan katta foyda ko'rdi - mobil bozor jadal rivojlana boshladi va ko'plab smartfonlar deyarli kompyuterlar imkoniyatlari bilan tenglashdi.
O'z navbatida, Intel har doim ish stoli kompyuterlari, noutbuklar, serverlar va hatto superkompyuterlar uchun yuqori unumdorlik va o'tkazish qobiliyatiga ega protsessorlarni chiqarish bilan mashhur bo'lgan.
Bu ikki oila o'ziga xos tarzda foydalanuvchilarning qalbidan joy oldi. Ammo ularning farqi nimada? Bir nechta o'ziga xos xususiyatlar yoki hatto xususiyatlar mavjud, biz ulardan eng muhimlarini tahlil qilamiz.
Qayta ishlash quvvati
Keling, ushbu parametr bilan ARM va x86 arxitekturalari o'rtasidagi farqlarni tahlil qilishni boshlaylik. RISC professorlarining o'ziga xos xususiyati imkon qadar kamroq ko'rsatmalardan foydalanishdir. Bundan tashqari, ular imkon qadar sodda bo'lishi kerak, bu ularga nafaqat muhandislar, balki dasturiy ta'minot ishlab chiqaruvchilari uchun ham afzalliklarni beradi.
Bu erda falsafa oddiy - agar ko'rsatma oddiy bo'lsa, unda kerakli sxema uchun juda ko'p tranzistorlar kerak emas. Natijada, biror narsa uchun qo'shimcha joy bo'shatiladi yoki chiplarning o'lchami kichikroq bo'ladi. Shu sababli ARM mikroprotsessorlari grafik protsessorlar kabi periferik qurilmalarni birlashtira boshladi. Bunga misol sifatida minimal miqdordagi komponentlarga ega Raspberry Pi kompyuterini keltirish mumkin.
Biroq, ko'rsatmalarning soddaligi qimmatga tushadi. Muayyan vazifalarni bajarish uchun qo'shimcha ko'rsatmalar kerak bo'ladi, bu odatda xotira sarfini va vazifalarni bajarish vaqtini ko'paytirishga olib keladi.
Protsessor arm-arxitekturasidan farqli o'laroq, Intel kompaniyasining yechimlari bo'lgan CISC chiplarining ko'rsatmalari murakkab vazifalarni katta moslashuvchanlik bilan bajarishi mumkin. Boshqacha qilib aytganda, RISC-ga asoslangan mashinalar registrlar orasidagi operatsiyalarni bajaradi va odatda operatsiyani bajarishdan oldin dastur o'zgaruvchilarni registrga yuklashi talab qilinadi. CISC protsessorlari operatsiyalarni bir necha usulda bajarishga qodir:
- registrlar o'rtasida;
- registr va xotira joylashuvi o'rtasida;
- xotira hujayralari o'rtasida.
Ammo bu farqlovchi xususiyatlarning faqat bir qismi, keling, boshqa xususiyatlarni tahlil qilishga o'tamiz.
Quvvat iste'moli
Qurilmaning turiga qarab, quvvat iste'moli boshqa darajadagi ahamiyatga ega bo'lishi mumkin. Doimiy quvvat manbaiga (tarmoqqa) ulangan tizim uchun energiya iste'moli uchun cheklov yo'q. Biroq, mobil telefonlar va boshqa elektron gadjetlar to'liq quvvatni boshqarishga bog'liq.
Qo'l va x86 arxitekturasi o'rtasidagi yana bir farq shundaki, birinchisi 5 vattdan kam quvvat iste'moliga ega, shu jumladan ko'plab tegishli paketlar: GPU, tashqi qurilmalar, xotira. Bu past quvvat nisbatan past tezlik bilan birlashtirilgan kamroq tranzistorlar bilan bog'liq (ish stoli protsessorlari bilan solishtirish uchun). Shu bilan birga, bu unumdorlikka salbiy ta'sir ko'rsatdi - murakkab operatsiyalarni bajarish uchun ko'proq vaqt talab etiladi.
Intel yadrolari murakkab tuzilishi bilan ajralib turadi va shuning uchun ularning energiya iste'moli sezilarli darajada yuqori. Misol uchun, yuqori samarali Intel I-7 protsessori taxminan 130 vatt energiya iste'mol qiladi, mobil versiyalar - 6-30 vatt.
Dasturiy ta'minot
Ushbu parametr bo'yicha taqqoslash juda qiyin, chunki ikkala brend ham o'z doiralarida juda mashhur. Arm-arxitektura protsessorlariga asoslangan qurilmalar mobil operatsion tizimlar (Android va boshqalar) bilan ajoyib ishlaydi.
Intel protsessorlari bilan ishlaydigan mashinalar Windows va Linux kabi platformalarda ishlashga qodir. Bundan tashqari, mikroprotsessorlarning ikkala oilasi ham Java tilida yozilgan ilovalar bilan do'stona.
Arxitekturadagi farqlarni tahlil qilib, bir narsani aniq aytish mumkin - ARM protsessorlari asosan mobil qurilmalarning quvvat sarfini nazorat qiladi. Ish stoli echimlarining vazifasi yuqori samaradorlikni ta'minlashdir.
Yangi yutuqlar
ARM o'zining aqlli siyosati orqali mobil bozorni to'liq egallab oldi. Ammo kelajakda u bu bilan to'xtamaydi. Yaqinda yadrolarning yangi ishlanmasi joriy etildi: Cortex-A53 va Cortex-A57, unda bitta muhim yangilanish amalga oshirildi - 64 bitli hisoblashni qo'llab-quvvatlash.
A53 yadrosi ARM Cortex-A8 ning to'g'ridan-to'g'ri vorisi bo'lib, u unchalik yuqori ko'rsatkichlarga ega bo'lmasa-da, lekin quvvat sarfi minimal darajada edi. Mutaxassislarning fikricha, arxitektura arxitekturasi quvvat sarfini 4 barobar kamaytirgan va unumdorligi jihatidan u Cortex-A9 yadrosidan qolishmaydi. Va bu A53 ning asosiy maydoni A9 ga qaraganda 40% kichikroq bo'lishiga qaramay.
A57 yadrosi Cortex-A9 va Cortex-A15 o'rnini egallaydi. Shu bilan birga, ARM muhandislari ishlashning ajoyib o'sishini da'vo qilmoqdalar - bu A15 yadrosidan uch baravar yuqori. Boshqacha aytganda, A57 mikroprotsessori Cortex-A9 dan 6 barobar tezroq, energiya samaradorligi esa A15 dan 5 baravar yaxshi bo‘ladi.
Xulosa qilib aytadigan bo'lsak, korteks seriyasi, ya'ni yanada rivojlangan a53, teng darajada yuqori energiya samaradorligi fonida yuqori ko'rsatkichlari bilan oldingilaridan farq qiladi. Aksariyat smartfonlarda topilgan Cortex-A7 protsessorlari ham raqobatlasha olmaydi!
Ammo muhimroq narsa shundaki, a53 qo'l korteksining arxitekturasi xotira etishmasligi bilan bog'liq muammolardan qochadi. Bundan tashqari, qurilma batareyani sekinroq zaryadsizlantiradi. Yangilik tufayli bu muammolar endi uzoq o'tmishda qoladi.
Grafik echimlar
Protsessorlarni ishlab chiqishdan tashqari, ARM Mali seriyali grafik tezlatkichlarini joriy qilish ustida ishlamoqda. Va ulardan birinchisi Mali 55. LG Renoir telefoni ushbu tezlatkich bilan jihozlangan. Ha, bu eng keng tarqalgan mobil telefon. Faqat unda GPU o'yinlar uchun javobgar emas edi, faqat interfeysni taqdim etdi, chunki zamonaviy standartlarga ko'ra, grafik protsessor ibtidoiy imkoniyatlarga ega.
Ammo taraqqiyot muqarrar ravishda oldinga siljiydi va shuning uchun zamon bilan hamnafas bo'lish uchun ARM o'rta darajadagi smartfonlar uchun mos keladigan yanada ilg'or modellarga ega. Gap umumiy GPU Mali-400 MP va Mali-450 MP haqida bormoqda. Ular past unumdorlikka va cheklangan API to'plamiga ega bo'lsa-da, bu ularni zamonaviy mobil modellarda qo'llashga to'sqinlik qilmaydi. Yorqin misol Zopo ZP998 telefonidir, unda sakkiz yadroli MTK6592 chipi Mali-450 MP4 grafik tezlatkichi bilan birlashtirilgan.
Raqobatbardoshlik
Hozircha hech kim ARMga qarshi emas va bu asosan bir vaqtning o'zida to'g'ri qaror qabul qilinganligi bilan bog'liq. Ammo bir vaqtlar, o'z sayohatining boshida, ishlab chiqish guruhi shaxsiy kompyuterlar uchun protsessorlarni yaratish ustida ishladi va hatto Intel kabi gigant bilan raqobatlashishga harakat qildi. Ammo faoliyat yo'nalishi o'zgartirilgandan keyin ham kompaniya qiyinchilikka duch keldi.
Dunyoga mashhur Microsoft kompyuter brendi Intel bilan shartnoma tuzganida, boshqa ishlab chiqaruvchilarda shunchaki imkoniyat yo'q edi - Windows operatsion tizimi ARM protsessorlari bilan ishlashdan bosh tortdi. Qanday qilib qo'l arxitekturasi uchun gcam emulyatorlaridan foydalanishga qarshilik qilolmaysiz ?! Intelga kelsak, ARM Limited muvaffaqiyati to'lqinini kuzatib, ular raqobatga loyiq bo'lgan protsessor yaratishga ham harakat qilishdi. Buning uchun Intel Atom chipi keng ommaga taqdim etildi. Ammo bu ARM Limitedga qaraganda ancha uzoqroq vaqtni oldi. Chip esa faqat 2011 yilda ishlab chiqarila boshlandi, ammo qimmatli vaqt allaqachon yo'qolgan edi.
Asosan, Intel Atom x86 arxitekturasiga ega CISC protsessoridir. Mutaxassislar ARM yechimlariga qaraganda kamroq quvvat sarfiga erishdilar. Shunga qaramay, mobil platformalar uchun chiqadigan barcha dasturlar x86 arxitekturasiga yomon moslashtirilgan.
Oxir-oqibat, kompaniya qarorning hamma joyda mavjudligini tan oldi va keyinchalik mobil qurilmalar uchun protsessorlar ishlab chiqarishdan voz kechdi. Intel Atom chiplarining yagona yirik ishlab chiqaruvchisi ASUS hisoblanadi. Shu bilan birga, bu protsessorlar e'tibordan chetda qolmadi, ular ommaviy ravishda netbuklar, nettoplar va boshqa portativ qurilmalar bilan jihozlangan.
Biroq, vaziyat o'zgarishi va sevimli Windows operatsion tizimi ARM mikroprotsessorlarini qo'llab-quvvatlashi ehtimoli bor. Bundan tashqari, ushbu yo'nalishda qadamlar qo'yilmoqda, ehtimol mobil echimlar uchun ARM arxitekturasida gcam emulyatorlari paydo bo'ladi?! Kim biladi, vaqt ko'rsatadi va hamma narsani o'z o'rniga qo'yadi.
ARM ning rivojlanish tarixida bitta qiziqarli lahza bor (maqolaning boshida aynan u nazarda tutilgan edi). Bir paytlar ARM Limited markazida Apple bo'lgan va ehtimol barcha ARM texnologiyalari unga tegishli bo'lar edi. Biroq taqdir boshqacha bo'ldi - 1998 yilda Apple inqirozga yuz tutdi va rahbariyat o'z ulushini sotishga majbur bo'ldi. Hozirda u boshqa ishlab chiqaruvchilar bilan teng darajada va o'zining iPhone va iPad uchun ARM Limited kompaniyasidan texnologiya manbasi bo'lib qolmoqda. Voqealar qanday bo'lishini kim bilishi mumkin edi?!
Zamonaviy ARM protsessorlari murakkabroq operatsiyalarni bajarishga qodir. Va yaqin kelajakda kompaniya rahbariyati o'zi shubhasiz qiziqqan server bozoriga kirishni maqsad qilgan. Bundan tashqari, bizning zamonaviy zamonda, narsalar interneti (IoT), jumladan, “aqlli” maishiy texnikani rivojlantirish davri yaqinlashayotganida, biz ARM arxitekturasiga ega chiplarga bo'lgan talab yanada oshishini taxmin qilishimiz mumkin.
Shunday qilib, ARM Limited kompaniyasini umidsiz kelajak kutmoqda! Va yaqin kelajakda smartfonlar va boshqa shunga o'xshash elektron qurilmalar uchun protsessorlarni ishlab chiqishda bunday, shubhasiz, mobil gigantni quvib chiqara oladigan odam bo'lishi dargumon.
Xulosa sifatida
ARM protsessorlari mobil qurilmalar bozorini tezda egallab oldi va barchasi kam quvvat iste'moli va unchalik yuqori bo'lmasa-da, lekin baribir yaxshi ishlashi tufayli. Hozirda ARMdagi vaziyatga faqat havas qilish mumkin. Ko'pgina ishlab chiqaruvchilar uning texnologiyalaridan foydalanadilar, bu esa Advanced RISC Machines-ni Intel va AMD kabi protsessorlarni ishlab chiqish sohasidagi gigantlar bilan bir qatorga qo'yadi. Va kompaniyaning o'z ishlab chiqarishi yo'qligiga qaramay.
Bir muncha vaqt davomida xuddi shu nomdagi arxitekturaga ega MIPS mobil brendning raqobatchisi edi. Ammo hozirda Intel korporatsiyasi oldida yagona jiddiy raqobatchi mavjud, garchi uning rahbariyati arm arxitekturasi uning bozor ulushiga tahdid solishi mumkinligiga ishonmasa ham.
Shuningdek, Intel kompaniyasi mutaxassislarining fikricha, ARM protsessorlari operatsion tizimlarning ish stoli versiyalarini ishga tushirishga qodir emas. Biroq, bunday bayonot biroz mantiqsiz ko'rinadi, chunki ultra-mobil kompyuterlar egalari "og'ir vaznli" dasturlardan foydalanmaydi. Aksariyat hollarda Internetga kirish, hujjatlarni tahrirlash, media fayllarni (musiqa, filmlar) tinglash va boshqa oddiy vazifalar kerak. Va ARM yechimlari bunday operatsiyalar bilan juda yaxshi ishlaydi.
Birinchi ARM chiplari o'ttiz yil oldin Britaniyaning Acorn Computers (hozirgi ARM Limited) kompaniyasining sa'y-harakatlari tufayli paydo bo'lgan, ammo ular uzoq vaqt davomida o'zlarining mashhur hamkasblari - x86 arxitektura protsessorlari soyasida edi. IT industriyasining kompyuterdan keyingi davrga o'tishi bilan hamma narsa ostin-ustun bo'lib ketdi, o'shanda to'p endi shaxsiy kompyuterlar emas, balki mobil gadjetlar tomonidan boshqarilgan.
Ehtimol, hozir Intel va AMD tomonidan qo'llaniladigan x86 protsessor arxitekturasida CISC (Complex Instruction Set Computer) ko'rsatmalar to'plami sof shaklda bo'lmasa ham, qo'llanilishidan boshlash kerak. Shunday qilib, ularning tarkibida uzoq vaqt davomida CISC ning o'ziga xos belgisi bo'lgan juda ko'p sonli murakkab buyruqlar avval oddiylarga dekodlanadi va shundan keyingina qayta ishlanadi. Bu butun harakatlar zanjiri juda ko'p energiya talab qilishi aniq.
Reduced Instruction Set Computer (RISC) ko'rsatmalar to'plamiga ega ARM arxitektura chiplari energiya tejaydigan alternativa sifatida ishlaydi. Uning afzalligi dastlab minimal xarajat bilan ishlov beriladigan oddiy buyruqlarning kichik to'plamida. Natijada, ikkita protsessor arxitekturasi, x86 va ARM, maishiy elektronika bozorida tinch (aslida unchalik tinch emas) birga yashaydi, ularning har biri o'zining afzalliklari va kamchiliklariga ega.
X86 arxitekturasi bajarishi mumkin bo'lgan vazifalar, jumladan fotosuratlar, musiqa va videolarni tahrirlash, shuningdek, ma'lumotlarni shifrlash va siqish kabi resurs talab qiladigan vazifalar bo'yicha ko'proq qirrali. O'z navbatida, ARM arxitekturasi juda kam quvvat iste'moli va umuman, bugungi kunda eng muhim maqsadlar uchun etarli ishlash tufayli "ketadi": veb-sahifalarni chizish va media-kontentni o'ynatish.
ARM Limited biznes modeli
Endi ARM Limited faqat referent protsessor arxitekturasini ishlab chiqish va ularni litsenziyalash bilan shug'ullanadi. Muayyan chip modellarini yaratish va ularni keyinchalik ommaviy ishlab chiqarish allaqachon ARM litsenziatlarining ishi bo'lib, ularning ko'pchiligi bor. Ular orasida faqat STMicroelectronics, HiSilicon va Atmel kabi tor doiralarda tanilgan kompaniyalar, shuningdek IT gigantlari bor, ularning nomlari hammaning og'zida - Samsung, NVIDIA va Qualcomm. Litsenziat kompaniyalarning to'liq ro'yxatini ARM Limited rasmiy veb-saytining tegishli sahifasida topishingiz mumkin.
Litsenziatlarning bunday ko‘pligi birinchi navbatda ARM protsessorlari uchun ilovalarning ko‘pligi bilan bog‘liq, mobil gadjetlar esa aysbergning uchi xolos. Arzon va energiya tejamkor chiplar o'rnatilgan tizimlar, tarmoq uskunalari va o'lchash asboblarida qo'llaniladi. To‘lov terminallari, tashqi 3G modemlar va sport yurak urish tezligi monitorlari hammasi ARM protsessor arxitekturasiga asoslangan.
Tahlilchilarning fikriga ko'ra, ARM Limited o'zi ishlab chiqarilgan har bir chipdan 0,067 dollar royalti oladi. Ammo bu juda o'rtacha miqdor, chunki eng yangi ko'p yadroli protsessorlarning narxi eskirgan arxitekturaning bir yadroli chiplaridan sezilarli darajada ustundir.
Yagona chipli tizim
Texnik nuqtai nazardan, ARM arxitekturasi chiplari protsessorlarini chaqirish mutlaqo to'g'ri emas, chunki ular bir yoki bir nechta hisoblash yadrolariga qo'shimcha ravishda bir qator tegishli komponentlarni o'z ichiga oladi. Bu holda bitta chipli tizim va chipdagi tizim (inglizcha chipdagi tizimdan) atamalari ko'proq mos keladi.
Shunday qilib, smartfon va planshet kompyuterlar uchun so'nggi yagona chipli tizimlar orasida RAM kontrolleri, grafik tezlatgich, video dekoder, audio kodek va ixtiyoriy simsiz aloqa modullari mavjud. Yuqori ixtisoslashtirilgan chiplar sensorlar kabi periferik qurilmalar bilan o'zaro ta'sir qilish uchun qo'shimcha kontrollerlarni o'z ichiga olishi mumkin.
Yagona chipli tizimning alohida komponentlari bevosita ARM Limited yoki uchinchi shaxslar tomonidan ishlab chiqilishi mumkin. Buning yorqin misoli ARM Limited (Mali grafikasi) dan tashqari Qualcomm (Adreno grafiklari) va NVIDIA (GeForce ULP grafiklari) tomonidan ishlab chiqilayotgan grafik tezlatgichlardir.
PowerVR grafik tezlatgichlarini loyihalashdan boshqa hech narsa qilmaydigan Imagination Technologies kompaniyasi haqida unutmang. Ammo u global mobil grafik bozorining deyarli yarmiga egalik qiladi: Apple va Amazon gadjetlari, Samsung Galaxy Tab 2 planshetlari, shuningdek, MTK protsessorlari asosidagi arzon smartfonlar.
Eski chip avlodlari
Eskirgan, lekin hali ham keng tarqalgan protsessor arxitekturalari mos ravishda ARMv5 va ARMv6 oilalariga tegishli ARM9 va ARM11 hisoblanadi.
ARM9. ARM9 chiplari soat tezligi 400 MGts ga yetishi mumkin va ular simsiz router va Sony Ericsson K750i va Nokia 6300 kabi eski, ammo baribir ishonchli mobil telefonga o‘rnatilgan bo‘lishi mumkin. Java ilovalari (Opera Mini, Jimm, Foliant va boshqalar) bilan qulay ishlash.
ARM11. ARM11 protsessorlari ARM9 ga nisbatan kengaytirilgan ko'rsatmalar to'plamiga va ancha yuqori takt tezligiga (1 gigagertsgacha) ega, garchi ularning quvvati zamonaviy vazifalar uchun ham etarli emas. Biroq, kam quvvat iste'moli va undan kam bo'lmagan narxi tufayli ARM11 chiplari hali ham boshlang'ich darajadagi smartfonlarda qo'llaniladi: Samsung Galaxy Pocket va Nokia 500.
Chiplarning zamonaviy avlodlari
Barcha ko'p yoki kamroq yangi ARM arxitektura chiplari ARMv7 oilasiga tegishli bo'lib, ularning flagman vakillari allaqachon sakkiz yadro va 2 GGts dan ortiq takt chastotasiga erishgan. To'g'ridan-to'g'ri ARM Limited tomonidan ishlab chiqilgan protsessor yadrolari Cortex liniyasiga tegishli va bitta chipli tizimlarni ishlab chiqaruvchilarning ko'pchiligi ularni sezilarli o'zgarishlarsiz ishlatishadi. Faqat Qualcomm va Apple ARMv7 asosida o'zlarining modifikatsiyalarini yaratdilar - birinchisi o'zlarining ijodlarini Scorpion va Krait, ikkinchisi esa - Swift deb nomladi.
ARM Cortex-A8. Tarixiy jihatdan ARMv7 oilasining birinchi protsessor yadrosi Cortex-A8 bo'lib, u o'z davrining Apple A4 (iPhone 4 va iPad) va Samsung Hummingbird (Samsung Galaxy S va Galaxy Tab) kabi mashhur SoC-larining asosini tashkil qilgan. Bu avvalgi ARM11 bilan solishtirganda ikki baravar ko'p ishlashni namoyish etadi. Bundan tashqari, Cortex-A8 yadrosi yuqori aniqlikdagi videoni qayta ishlash va Adobe Flash plaginini qo'llab-quvvatlash uchun NEON soprotsessorini oldi.
To'g'ri, bularning barchasi Cortex-A8 ning quvvat sarfiga salbiy ta'sir ko'rsatdi, bu ARM11 dan sezilarli darajada yuqori. ARM Cortex-A8 chiplari hali ham byudjet planshetlarida (Allwiner Boxchip A10 bitta chipli tizimi) qo'llanilishiga qaramay, ularning bozordagi kunlari, aftidan, sanoqli.
ARM Cortex-A9. Cortex-A8 dan keyin ARM Limited yangi avlod chiplarini - Cortex-A9 ni taqdim etdi, u hozir eng keng tarqalgan va o'rtacha narxni egallaydi. Cortex-A9 yadrolarining ishlashi Cortex-A8 bilan solishtirganda taxminan uch baravar oshdi va ularni bitta chipda ikkita yoki hatto to'rttasini birlashtirish ham mumkin.
NEON protsessori allaqachon ixtiyoriy bo'lib qoldi: NVIDIA o'zining Tegra 2 bitta chipli tizimida uni yo'q qildi va grafik tezlatgich uchun ko'proq joy bo'shatishga qaror qildi. To'g'ri, bundan hech qanday yaxshi narsa chiqmadi, chunki ko'pchilik video pleer ilovalari hali ham vaqt sinovidan o'tgan NEONga e'tibor qaratgan.
Aynan Cortex-A9 "hukmronligi" davrida ARM Limited tomonidan taklif qilingan big.LITTLE kontseptsiyasining birinchi tatbiqlari paydo bo'ldi, unga ko'ra, bitta chipli tizimlar ham kuchli, ham kuchsiz, lekin energiya tejovchi protsessor yadrolariga ega bo'lishi kerak edi. Big.LITTLE kontseptsiyasining birinchi tatbiqi oddiy fon vazifalari uchun to'rtta Cortex-A9 yadroli (1,7 gigagertsgacha) va beshinchi energiya tejovchi yordamchi yadroga (500 MGts) ega NVIDIA Tegra 3-chip tizimi edi.
ARM Cortex-A5 va Cortex-A7. Cortex-A5 va Cortex-A7 protsessor yadrolarini loyihalashda ARM Limited bir xil maqsadni ko'zlagan - ARM11 ning minimal quvvat sarfi va Cortex-A8 ning maqbul tezligi o'rtasida murosaga erishish. Biz ikki yoki to'rt yadroni birlashtirish imkoniyatini unutmadik - ko'p yadroli Cortex-A5 va Cortex-A7 chiplari asta-sekin sotuvda paydo bo'ladi (Qualcomm MSM8625 va MTK 6589).
ARM Cortex-A15. Cortex-A15 protsessor yadrolari Cortex-A9 ning mantiqiy davomi bo'ldi - natijada tarixda birinchi marta ARM arxitektura chiplari taxminan Intel Atom ishlashiga mos kela oldi va bu allaqachon katta muvaffaqiyat. Canonical ikki yadroli ARM Cortex-A15 protsessorini yoki shunga o'xshash Intel Atomni Ubuntu Touch OS versiyasining to'liq ko'p vazifali versiyasi uchun tizim talablarida ko'rsatganligi bejiz emas.
NVIDIA Tegra 4 asosidagi to‘rtta ARM Cortex-A15 yadroli va beshinchi Cortex-A7 yordamchi yadroli ko‘plab gadjetlar tez orada sotuvga chiqariladi. NVIDIA’dan keyin katta.LITTLE kontseptsiyasi Samsung tomonidan qabul qilindi: Galaxy S4 smartfonining “yuragi” to‘rtta Cortex-A15 yadroli va bir xil miqdordagi energiya tejovchi Cortex-A7 yadroli Exynos 5 Octa chipi bo‘ldi.
Kelajak istiqbollari
Cortex-A15 chiplari asosidagi mobil gadjetlar hali haqiqatda sotuvga chiqmagan va ARM arxitekturasining keyingi rivojlanishining asosiy tendentsiyalari allaqachon ma'lum. ARM Limited allaqachon ARMv8 protsessorlarining navbatdagi oilasini rasman namoyish qildi, ular majburiy 64 bitli bo'ladi. Cortex-A53 va Cortex-A57 yadrolari RISC protsessorlarining yangi davrini ochadi: birinchisi energiya tejamkor, ikkinchisi yuqori unumdor, lekin ikkalasi ham katta hajmdagi operativ xotira bilan ishlashga qodir.
Maishiy elektronika ishlab chiqaruvchilari hali ARMv8 protsessorlari oilasiga unchalik qiziqish bildirishmagan, biroq ufqda yangi litsenziatlar paydo bo'lib, ARM chiplarini server bozoriga olib chiqishni rejalashtirmoqda: AMD va Calxeda. G‘oya innovatsion, ammo u yashash huquqiga ega: ko‘p sonli oddiy yadrolardan tashkil topgan bir xil NVIDIA Tesla grafik tezlatgichlari amalda server yechimlari sifatida samaradorligini isbotladi.
ARM nomi mobil texnologiyalarga qiziqqan har bir kishi tomonidan eshitilgan. Ko'pchilik bu qisqartmani smartfon va planshetlar uchun protsessor turi sifatida tushunadi, boshqalari esa bu umuman protsessor emas, balki uning arxitekturasi ekanligini ta'kidlaydi. Va, albatta, kam odam ARMning paydo bo'lish tarixini o'rgangan. Ushbu maqolada biz ushbu nuanslarning barchasini tushunishga harakat qilamiz va nima uchun zamonaviy gadjetlarga ARM protsessorlari kerakligini aytib beramiz.
Tarixga qisqacha ekskursiya
"ARM" so'ralganda, Vikipediya ushbu qisqartma uchun ikkita ma'noni beradi: Acorn RISC Machine va Advanced RISC Machines. Keling, tartibda boshlaylik. 1980-yillarda Buyuk Britaniyada Acorn Computers kompaniyasiga asos solingan bo'lib, u o'z faoliyatini shaxsiy kompyuterlar yaratishdan boshlagan. O'sha paytda Acorn "Britaniya olma" deb ham atalgan. Kompaniya uchun hal qiluvchi davr 1980-yillarning oxiriga to'g'ri keldi, o'shanda uning bosh muhandisi ikki mahalliy universitet bitiruvchilarining yangi turdagi qisqartirilgan ko'rsatmalar to'plami (RISC) protsessor arxitekturasini yaratish qaroridan foydalangan. Acorn Risc Machine protsessoriga asoslangan birinchi kompyuter shunday paydo bo'ldi. Muvaffaqiyat uzoq kutilmadi. 1990 yilda inglizlar Apple bilan shartnoma tuzdilar va tez orada chipsetning yangi versiyasi ustida ish boshladilar. Natijada, ishlab chiqish guruhi protsessorga o'xshash Advanced RISC Machines nomli kompaniyani tashkil etdi. Yangi arxitekturaga ega chiplar Advanced Risc Machine yoki qisqacha ARM nomi bilan ham tanildi.1998 yildan beri Advanced Risc Machine ARM Limited nomi bilan tanildi. Ayni paytda kompaniya o'z protsessorlarini ishlab chiqarish va sotish bilan shug'ullanmaydi. ARM Limited kompaniyasining asosiy va yagona faoliyati texnologiyalarni ishlab chiqish va turli kompaniyalarga ARM arxitekturasidan foydalanish uchun litsenziyalarni sotishdan iborat. Ba'zi ishlab chiqaruvchilar tayyor yadrolar uchun litsenziyani sotib olishadi, boshqalari esa o'z yadrolari bilan protsessorlarni ishlab chiqarish uchun "arxitektura litsenziyasi" deb ataladi. Bu kompaniyalar orasida Apple, Samsung, Qualcomm, nVidia, HiSilicon va boshqalar bor. Ba'zi ma'lumotlarga ko'ra, ARM Limited har bir bunday protsessordan $0,067 oladi. Bu ko'rsatkich o'rtacha va ayni paytda eskirgan. Har yili chipsetlarda tobora ko'proq yadrolar mavjud va yangi ko'p yadroli protsessorlar eskirgan namunalardan qimmatga tushadi.
ARM chiplarining texnik xususiyatlari
Zamonaviy protsessor arxitekturasining ikki turi mavjud: CISC(Murakkab ko'rsatmalar to'plamini hisoblash) va RISC(Kichik ko'rsatmalar to'plamini hisoblash). CISC arxitekturasi x86 protsessorlari oilasiga (Intel va AMD), RISC arxitekturasi esa ARM oilasiga tegishli. RISC va CISC va shunga mos ravishda x86 va ARM o'rtasidagi asosiy rasmiy farq RISC protsessorlarida ishlatiladigan qisqartirilgan ko'rsatmalar to'plamidir. Shunday qilib, masalan, CISC arxitekturasidagi har bir ko'rsatma bir nechta RISC ko'rsatmalariga aylantiriladi. Bundan tashqari, RISC protsessorlari kamroq tranzistorlardan foydalanadi va shuning uchun kamroq quvvat sarflaydi.ARM protsessorlarining asosiy ustuvorligi unumdorlikning quvvat sarfiga nisbati hisoblanadi. ARM x86 dan yuqori vatt uchun unumdorlikka ega. Siz kerakli quvvatni 24 x86 yadrodan yoki yuzlab kichik, kam quvvatli ARM yadrolaridan olishingiz mumkin. Albatta, hatto ARM arxitekturasidagi eng kuchli protsessor ham hech qachon quvvat jihatidan Intel Core i7 bilan taqqoslanmaydi. Ammo xuddi shu Intel Core i7 faol sovutish tizimiga muhtoj va hech qachon telefon qutisiga sig'maydi. Bu erda ARM raqobatdan tashqarida. Bir tomondan, bu mingta x86 protsessor o'rniga million ARM protsessoridan foydalangan holda superkompyuter yaratish uchun jozibali variantga o'xshaydi. Boshqa tomondan, ikkita arxitekturani aniq taqqoslab bo'lmaydi. Qaysidir ma'noda, ustunlik ARM uchun bo'ladi va qaysidir ma'noda - x86 uchun.
Biroq, ARM arxitekturasi chiplari protsessorlarini chaqirish mutlaqo to'g'ri emas. Bir nechta protsessor yadrolaridan tashqari ular boshqa komponentlarni ham o'z ichiga oladi. Eng mos atama "bitta chipli tizim" yoki "chipdagi tizim" (SoC) bo'ladi. Mobil qurilmalar uchun zamonaviy yagona chipli tizimlar qatoriga RAM boshqaruvchisi, grafik tezlatkich, video dekoder, audio kodek va simsiz aloqa modullari kiradi. Yuqorida aytib o'tilganidek, individual chipset komponentlari uchinchi tomon ishlab chiqaruvchilari tomonidan ishlab chiqilishi mumkin. Buning eng yorqin misoli - ARM Limited (Mali grafikasi) ga qo'shimcha ravishda Qualcomm (Adreno), NVIDIA (GeForce ULP) va Imagination Technologies (PowerVR) tomonidan ishlab chiqilayotgan grafik yadrolari.
Amalda, bu shunday ko'rinadi. Ko'pgina byudjetli Android mobil qurilmalari kompaniya tomonidan ishlab chiqarilgan chipsetlar bilan birga keladi. MediaTek, bu deyarli har doim ARM Limited ko'rsatmalariga amal qiladi va ularni Cortex-A yadrolari va Mali grafikalari bilan to'ldiradi (kamroq PowerVR).
A-brendlari o'zlarining flagman qurilmalari uchun ko'pincha tomonidan ishlab chiqarilgan chipsetlardan foydalanadilar Qualcomm. Aytgancha, so'nggi Qualcomm Snapdragon chiplari (,) markaziy protsessor uchun to'liq moslashtirilgan Kryo yadrolari va grafik tezlatgich uchun Adreno bilan jihozlangan.
Haqida olma, keyin iPhone va iPad uchun kompaniya uchinchi tomon kompaniyalari tomonidan ishlab chiqarilgan PowerVR grafik tezlatkichli o'zining A seriyali chiplaridan foydalanadi. Shunday qilib, 64 bitli to'rt yadroli A10 Fusion protsessori va PowerVR GT7600 grafik protsessori o'rnatilgan.
Maqolani yozish paytida oila protsessorlarining arxitekturasi dolzarb hisoblanadi. ARMv8. U birinchi bo'lib 64 bitli ko'rsatmalar to'plamidan foydalangan va 4 Gb dan ortiq RAMni qo'llab-quvvatlaydi. ARMv8 arxitekturasi 32-bitli ilovalar bilan orqaga qarab mos keladi. Hozirgacha ARM Limited tomonidan ishlab chiqilgan eng samarali va eng kuchli protsessor yadrosi Korteks-A73, va ko'pchilik SoC ishlab chiqaruvchilari uni o'zgarmagan holda ishlatishadi.
Cortex-A73 Cortex-A72 ga qaraganda 30% tezroq ishlashni ta'minlaydi va ARMv8 arxitekturasining to'liq to'plamini qo'llab-quvvatlaydi. Protsessor yadrosining maksimal chastotasi 2,8 gigagertsli.
ARM dan foydalanish doirasi
ARMning eng katta shon-shuhrati mobil qurilmalarning rivojlanishiga olib keldi. Smartfonlar va boshqa portativ uskunalarning ommaviy ishlab chiqarilishi arafasida energiya tejovchi protsessorlar qo‘l keldi. ARM Limited rivojining kulminatsion nuqtasi 2007 yilda, Britaniya kompaniyasi Apple bilan hamkorlikni yangilagan paytda bo'ldi va oradan biroz vaqt o'tgach, kupertiniyaliklar o'zlarining ARM arxitektura protsessoriga ega birinchi iPhone ni taqdim etishdi. Keyinchalik, ARM arxitekturasiga asoslangan yagona chipli tizim bozordagi deyarli barcha smartfonlarning o'zgarmas komponentiga aylandi.
ARM Limited portfeli Cortex-A yadrolari oilasi bilan cheklanmaydi. Aslida, Cortex brendi ostida A, R, M harflari bilan belgilangan protsessor yadrolarining uchta seriyasi mavjud. Core oilasi Korteks-A, biz allaqachon bilganimizdek, eng kuchli hisoblanadi. Ular asosan smartfonlar, planshetlar, pristavkalar, sun'iy yo'ldosh qabul qiluvchilar, avtomobil tizimlari, robototexnika ishlab chiqarishda qo'llaniladi. Protsessor yadrolari Korteks-R real vaqtda yuqori samarali vazifalarni bajarish uchun optimallashtirilgan, shuning uchun bunday chiplar tibbiy asbob-uskunalar, avtonom xavfsizlik tizimlari va saqlash vositalarida mavjud. Oilaning asosiy vazifasi Korteks-M soddaligi va arzonligi. Texnik jihatdan, bu eng kam quvvat sarfiga ega bo'lgan eng zaif protsessor yadrolari. Bunday yadrolarga asoslangan protsessorlar qurilma minimal quvvat va arzon narxni talab qiladigan deyarli hamma joyda qo'llaniladi: sensorlar, kontrollerlar, signallar, displeylar, aqlli soatlar va boshqa uskunalar.
Umuman olganda, protsessor talab qiladigan kichikdan tortib to kattagacha bo'lgan zamonaviy qurilmalarning aksariyati ARM chiplaridan foydalanadi. ARM arxitekturasini Linux (shu jumladan Android va Chrome OS), iOS va Windows (Windows Phone) asosidagi ko'plab operatsion tizimlar tomonidan qo'llab-quvvatlanishi katta afzallikdir.
Bozordagi raqobat va kelajak istiqbollari
Tan olish kerak, hozirda ARMning jiddiy raqobatchilari yo'q. Va umuman olganda, bu ARM Limited ma'lum bir vaqtda to'g'ri tanlov qilganligi bilan bog'liq. Ammo sayohatning boshida kompaniya shaxsiy kompyuterlar uchun protsessorlar ishlab chiqardi va hatto Intel bilan raqobatlashishga harakat qildi. ARM Limited o'z faoliyat yo'nalishini o'zgartirgandan so'ng, unga ham oson bo'lmadi. Keyin Microsoft tomonidan taqdim etilgan dasturiy ta'minot monopoliyasi Intel bilan hamkorlik shartnomasini tuzib, boshqa ishlab chiqaruvchilar, shu jumladan ARM Limited uchun hech qanday imkoniyat qoldirmadi - Windows shunchaki ARM protsessorlari bo'lgan tizimlarda ishlamadi. Bu qanchalik paradoksal tuyulmasin, lekin hozir vaziyat keskin o'zgarishi mumkin va Windows allaqachon ushbu arxitektura asosidagi protsessorlarni qo'llab-quvvatlashga tayyor.
ARM chiplarining muvaffaqiyati ortidan Intel raqobatbardosh protsessor yaratishga harakat qildi va bozorga chip bilan kirdi. Intel Atom. Buning uchun unga ARM Limited kompaniyasiga qaraganda ko'proq vaqt kerak bo'ldi. Chipset 2011 yilda ishlab chiqarishga kirgan, ammo ular aytganidek, poezd allaqachon chiqib ketgan. Intel Atom x86 CISC protsessoridir. Kompaniya muhandislari ARM ga qaraganda kamroq quvvat sarfiga erishgan, biroq hozirda turli xil mobil dasturlar x86 arxitekturasiga yomon moslashgan.
O'tgan yili Intel mobil tizimlarni yanada rivojlantirish bo'yicha bir qancha muhim qarorlardan voz kechdi. Aslida mobil qurilmalar uchun kompaniya, chunki ular foydasiz bo'lib qoldi. Smartfonlarini Intel Atom chipsetlari bilan birlashtirgan yagona yirik ishlab chiqaruvchi ASUS edi. Biroq, Intel Atom hali ham netbuklar, nettoplar va boshqa portativ qurilmalarda keng qo'llanila boshlandi.
ARM Limited kompaniyasining bozordagi mavqei noyobdir. Ayni paytda deyarli barcha ishlab chiqaruvchilar uning ishlanmalaridan foydalanadilar. Shu bilan birga, kompaniyaning o'z zavodlari yo'q. Bu uning Intel va AMD bilan bir qatorda turishiga to'sqinlik qilmaydi. ARM tarixi yana bir qiziq faktni o'z ichiga oladi. Ehtimol, endi ARM texnologiyasi ARM Limitedning shakllanishining markazida bo'lgan Apple kompaniyasiga tegishli bo'lishi mumkin. Ajablanarlisi shundaki, 1998 yilda kupertinoslar inqiroz davridan o'tib, o'z ulushlarini sotishdi. Endi Apple boshqa kompaniyalar qatori iPhone va iPad’da ishlatiladigan ARM protsessorlari uchun litsenziya sotib olishga majbur.
Endi ARM protsessorlari jiddiy vazifalarni bajarishga qodir. Yaqin kelajakda ular serverlarda qo'llaniladi, xususan, Facebook va PayPal ma'lumotlar markazlarida allaqachon bunday echimlar mavjud. Narsalar interneti (IoT) va aqlli uy qurilmalari davrida ARM chiplariga talab yanada oshdi. Shunday qilib, ARM uchun eng qiziqarli narsa hali oldinda.
Protsessor qanday. Nima uchun ARM kelajak?Elektronikaning zamonaviy iste'molchisini ajablantirish juda qiyin. Biz allaqachon cho'ntagimizni qonuniy ravishda smartfon egallab turishiga, noutbuk sumkada ekanligiga, "aqlli" soat qo'ldagi qadamlarni itoatkorlik bilan sanashiga va faol shovqinni kamaytirish tizimiga ega minigarnituralar quloqlarimizni silashiga o'rganib qolganmiz.
Qiziq, lekin biz bir vaqtning o'zida bir emas, ikki, uch yoki undan ortiq kompyuterni olib yurishga o'rganib qolganmiz. Axir, protsessorga ega bo'lgan qurilmani shunday deyish mumkin. Va ma'lum bir qurilma qanday ko'rinishi muhim emas. Miniatyura chipi notinch va tez rivojlanish yo'lini bosib o'tib, o'z ishi uchun javobgardir.
Nima uchun biz protsessorlar mavzusini ko'tardik? Hammasi oddiy. So'nggi o'n yil ichida mobil qurilmalar dunyosida haqiqiy inqilob bo'ldi.
Bu qurilmalar o'rtasida atigi 10 yil farq bor. Ammo o'shanda Nokia N95 bizga kosmik qurilma bo'lib tuyuldi va bugun biz ARKitga ma'lum bir ishonchsizlik bilan qaraymiz.
Ammo hamma narsa boshqacha bo'lishi mumkin edi va kaltaklangan Pentium IV oddiy xaridorning asosiy orzusi bo'lib qolardi.
Biz murakkab texnik shartlarsiz bajarishga va protsessor qanday ishlashini aytib berishga va qaysi arxitektura kelajak ekanligini aniqlashga harakat qildik.
1. Hammasi qanday boshlangan
Birinchi protsessorlar sizning shaxsiy kompyuteringizning tizim blokining qopqog'ini ochganingizda ko'rishingiz mumkin bo'lgan narsadan butunlay boshqacha edi.
XX asrning 40-yillarida mikrosxemalar o'rniga vakuum naychalari bilan to'ldirilgan elektromexanik o'rni ishlatilgan. Yoritgichlar diod rolini o'ynadi, uning holati kontaktlarning zanglashiga olib keladigan kuchlanishni pasaytirish yoki oshirish orqali tartibga solinishi mumkin edi. Strukturalar quyidagicha ko'rinishga ega edi:
Bitta ulkan kompyuterning ishlashi uchun yuzlab, ba'zan minglab protsessorlar kerak edi. Ammo, shu bilan birga, bunday kompyuterda Windows va macOS’ning standart to‘plamidan NotePad yoki TestEdit kabi oddiy muharrirni ham ishga tushira olmaysiz. Kompyuter shunchaki quvvatga ega bo'lmaydi.
2.Tranzistorlarning paydo bo'lishi
Birinchi dala effektli tranzistorlar 1928 yilda paydo bo'lgan. Ammo dunyo 1947 yilda kashf etilgan bipolyar tranzistorlar paydo bo'lgandan keyingina o'zgardi.
1940-yillarning oxirida eksperimental fizik Valter Brattain va nazariyotchi Jon Bardin birinchi nuqtali tranzistorni yaratdilar. 1950 yilda u birinchi ulanish tranzistori bilan almashtirildi va 1954 yilda taniqli ishlab chiqaruvchi Texas Instruments kremniy tranzistorini e'lon qildi.
Ammo haqiqiy inqilob 1959 yilda, olim Jan Anri monolit integral mikrosxemalar uchun asos bo'lgan birinchi kremniy planar (tekis) tranzistorni yaratganida yuz berdi.
Ha, bu biroz qiyin, shuning uchun keling, biroz chuqurroq qazib, nazariy qism bilan shug'ullanamiz.
3. Transistor qanday ishlaydi
Shunday qilib, tranzistor kabi elektr komponentining vazifasi oqimni boshqarishdir. Oddiy qilib aytganda, bu kichik qiyin kalit elektr oqimini boshqaradi.
An'anaviy kalitga nisbatan tranzistorning asosiy afzalligi shundaki, u odamning mavjudligini talab qilmaydi. Bular. bunday element oqimni mustaqil ravishda boshqarishga qodir. Bundan tashqari, u elektr zanjirini o'zingiz yoqishingiz yoki o'chirishingizdan ko'ra tezroq ishlaydi.
Kompyuterning vazifasi elektr tokini raqamlar shaklida ifodalashdir.
Agar ilgari holatlarni almashtirish vazifasi noqulay, katta hajmli va samarasiz elektr o'rni tomonidan bajarilgan bo'lsa, endi tranzistor bu muntazam ishni o'z zimmasiga oldi.
60-yillarning boshidan tranzistorlar kremniydan ishlab chiqarila boshlandi, bu nafaqat protsessorlarni yanada ixcham qilish, balki ularning ishonchliligini sezilarli darajada oshirish imkonini berdi.
Lekin birinchi navbatda, diod bilan shug'ullanamiz
Kremniy (aka Si - davriy jadvalda - "silitiy") yarimo'tkazgichlar toifasiga kiradi, ya'ni u bir tomondan dielektrikdan ko'ra tokni yaxshiroq o'tkazadi, boshqa tomondan uni metalldan ham yomonroq qiladi.
Biz xohlaymizmi yoki yo'qmi, lekin protsessorlarning ishi va rivojlanishining keyingi tarixini tushunish uchun biz bitta kremniy atomining tuzilishiga kirishimiz kerak. Qo'rqmang, keling, buni qisqa va juda aniq qilib olaylik.
Transistorning vazifasi qo'shimcha quvvat manbai tufayli zaif signalni kuchaytirishdir.
Kremniy atomi to'rtta elektronga ega, buning natijasida u bir xil yaqin uchta atom bilan bog'lar (yoki aniqrog'i, kovalent bog'lanishlar) hosil qilib, kristall panjara hosil qiladi. Elektronlarning aksariyati bog'langan bo'lsa-da, ularning kichik bir qismi kristall panjara orqali harakatlana oladi. Aynan shu elektronlarning qisman uzatilishi tufayli kremniy yarim o'tkazgich sifatida tasniflangan.
Ammo elektronlarning bunday zaif harakati amaliyotda tranzistordan foydalanishga imkon bermaydi, shuning uchun olimlar doping yoki oddiyroq, elektronlarning xarakterli joylashuvi bilan kremniy kristall panjarasiga atomlarni qo'shish orqali tranzistorlarning ish faoliyatini oshirishga qaror qilishdi.
Shunday qilib, ular fosforning 5 valentli nopokligidan foydalanishni boshladilar, buning natijasida n-tipli tranzistorlar olindi. Qo'shimcha elektronning mavjudligi ularning harakatini tezlashtirishga, oqim oqimini oshirishga imkon berdi.
P-tipli tranzistorlarni doping qilganda, uchta elektronni o'z ichiga olgan bor shunday katalizatorga aylandi. Bitta elektron yo'qligi sababli kristall panjarada teshiklar paydo bo'ladi (ular musbat zaryad rolini o'ynaydi), ammo elektronlar bu teshiklarni to'ldirishga qodir bo'lganligi sababli kremniyning o'tkazuvchanligi sezilarli darajada oshadi.
Aytaylik, biz kremniy gofretni olib, uning bir qismini p-tipi, ikkinchisini esa n-tipli nopoklik bilan qo'shdik. Shunday qilib, biz diodni oldik - tranzistorning asosiy elementi.
Endi n-qismda joylashgan elektronlar p-qismida joylashgan teshiklarga borishga moyil bo'ladi. Bunday holda, n-tomon biroz manfiy zaryadga, p-tomon esa musbat zaryadga ega bo'ladi. Ushbu "tortishish" natijasida hosil bo'lgan elektr maydoni - to'siq elektronlarning keyingi harakatiga to'sqinlik qiladi.
Agar siz quvvat manbaini diodaga shunday qilib ulasangiz, "-" plastinkaning p tomoniga, "+" esa n tomoniga tegsa, oqim oqimi mumkin bo'lmaydi, chunki teshiklar quvvat manbaining manfiy kontaktiga, elektronlar esa musbatga tortiladi va p va n elektronlar orasidagi bog'lanish birlashgan qatlamning kengayishi tufayli yo'qoladi.
Ammo elektr ta'minotini etarli kuchlanish bilan boshqa yo'l bilan ulasangiz, ya'ni. Manbadan p tomoniga "+" va n tomoniga "-" bo'lsa, n tomonda joylashgan elektronlar manfiy qutb tomonidan itariladi va p- tomonida teshiklarni egallagan holda p tomoniga suriladi. mintaqa.
Ammo endi elektronlar quvvat manbaining musbat qutbiga tortiladi va ular p-teshiklari orqali harakat qilishda davom etadilar. Ushbu hodisa diodaning oldinga siljishi deb ataladi.
diod + diod = tranzistor
O'z-o'zidan tranzistorni bir-biriga bog'langan ikkita diod deb hisoblash mumkin. Bunday holda, p-hududi (teshiklar joylashgan joy) ular uchun odatiy holga aylanadi va "tayanch" deb ataladi.
N-P-N tranzistorida qo'shimcha elektronlarga ega ikkita n-hudud mavjud - ular "emitter" va "kollektor" va teshiklari bo'lgan bitta zaif mintaqa - "tayanch" deb ataladigan p-mintaqasi.
Agar siz quvvat manbaini (uni V1 deb ataymiz) tranzistorning n-hududlariga (qutbdan qat'iy nazar) ulasangiz, bitta diod teskari yo'nalishga ega bo'ladi va tranzistor o'chirilgan holatda bo'ladi.
Ammo, boshqa quvvat manbasini ulaganimizdan so'ng (uni V2 deb ataymiz), "+" kontaktni "markaziy" p-mintaqa (tayanch) va "-" kontaktini n-mintaqaga (emitter) o'rnatamiz. elektronlarning bir qismi yana hosil bo'lgan zanjir (V2) orqali oqib o'tadi va qism musbat n-mintaqa tomonidan tortiladi. Natijada, elektronlar kollektor hududiga oqib o'tadi va kuchsiz elektr toki kuchayadi.
Nafas oling!
4. Xo'sh, kompyuter aslida qanday ishlaydi?
Va endi eng muhimi.
Amaldagi kuchlanishga qarab, tranzistor ochiq yoki yopiq bo'lishi mumkin. Agar kuchlanish potentsial to'siqni engib o'tish uchun etarli bo'lmasa (p va n plitalarining birlashmasida bir xil) - tranzistor yopiq holatda - "o'chirilgan" holatda yoki ikkilik tizim tilida " 0”.
Etarli kuchlanish bilan tranzistor yoqiladi va biz ikkilik "on" yoki "1" qiymatini olamiz.
Bu holat, 0 yoki 1, kompyuter sanoatida "bit" deb ataladi.
Bular. Biz insoniyat uchun kompyuterlarga yo'l ochgan kalitning asosiy xususiyatini olamiz!
Birinchi elektron raqamli ENIAC kompyuterida yoki oddiyroq aytganda, birinchi kompyuterda 18 mingga yaqin triod lampalar ishlatilgan. Kompyuterning o'lchami tennis korti bilan taqqoslangan va uning og'irligi 30 tonnani tashkil etgan.
Protsessor qanday ishlashini tushunish uchun yana ikkita asosiy nuqtani tushunish kerak.
Moment 1. Shunday qilib, biz bit nima ekanligini aniqladik. Ammo uning yordami bilan biz biror narsaning faqat ikkita xususiyatini olishimiz mumkin: "ha" yoki "yo'q". Kompyuter bizni yaxshiroq tushunishni o'rganishi uchun ular bayt deb atagan 8 bit (0 yoki 1) kombinatsiyasini ishlab chiqdilar.
Baytdan foydalanib, siz noldan 255 gacha raqamni kodlashingiz mumkin. Ushbu 255 raqamlardan - nol va birlarning kombinatsiyasidan foydalanib, siz istalgan narsani kodlashingiz mumkin.
Moment 2. Hech qanday mantiqsiz raqamlar va harflarning mavjudligi bizga hech narsa bermaydi. Shuning uchun mantiqiy operatorlar tushunchasi paydo bo'ldi.
Faqat ikkita tranzistorni ma'lum bir tarzda ulab, siz bir vaqtning o'zida bir nechta mantiqiy harakatlarga erishishingiz mumkin: "va", "yoki". Har bir tranzistordagi kuchlanish miqdori va ularning ulanish turi kombinatsiyasi nol va birlarning turli kombinatsiyalarini olish imkonini beradi.
Dasturchilarning sa'y-harakatlari bilan nol va birlarning qiymatlari, ikkilik tizim o'nli kasrga aylantirila boshlandi, shunda biz kompyuter aniq nima deyishini tushunishimiz mumkin. Buyruqlarni kiritish uchun esa klaviaturadan harflarni kiritish kabi odatiy harakatlarimiz ikkilik buyruqlar zanjiri sifatida ifodalanadi.
Oddiy qilib aytganda, har bir harf 0 va 1 kombinatsiyasiga to'g'ri keladigan yozishmalar jadvali, aytaylik, ASCII borligini tasavvur qiling. Siz klaviaturadagi tugmani bosdingiz va o'sha paytda protsessorda dastur tufayli tranzistorlar kalitda eng ko'p yozilgan harf bo'ladigan tarzda o'zgartirildi.
5. Va tranzistorlar poygasi boshlandi
1952 yilda ingliz radio muhandisi Jeffri Dahmer eng oddiy elektron komponentlarni monolit yarim o'tkazgich kristaliga joylashtirishni taklif qilganidan so'ng, kompyuter sanoati oldinga sakrab chiqdi.
Dahmer tomonidan taklif qilingan integral sxemalardan muhandislar tezda tranzistorlarga asoslangan mikrochiplarga o'tishdi. O'z navbatida, ushbu chiplarning bir nechtasi allaqachon protsessorning o'zini tashkil etgan.
Albatta, bunday protsessorlarning o'lchamlari zamonaviylarga juda o'xshash emas. Bundan tashqari, 1964 yilgacha barcha protsessorlarda bitta muammo bor edi. Ular individual yondashuvni talab qildilar - har bir protsessor uchun o'zlarining dasturlash tili.
1964 yil IBM System/360. Universal dasturlash kodiga mos keladigan kompyuter. Bir protsessor modeli uchun ko'rsatmalar to'plami boshqasi uchun ishlatilishi mumkin.
70-yillar. Birinchi mikroprotsessorlarning paydo bo'lishi. Intel'dan bitta chipli protsessor. Intel 4004 - 10 mkm TPU, 2300 tranzistor, 740 kHz.
1973 Intel 4040 va Intel 8008. 3000 tranzistor, Intel 4040 uchun 740 kHz va Intel 8008 uchun 500 kHz chastotada 3500 tranzistor.
1974 yil Intel 8080. 6 mikron TPU va 6000 tranzistor. Soat chastotasi taxminan 5000 kHz. Aynan shu protsessor Altair-8800 kompyuterida ishlatilgan. Intel 8080 ning mahalliy nusxasi Kiev mikroqurilmalar ilmiy-tadqiqot instituti tomonidan ishlab chiqilgan KR580VM80A protsessoridir. 8 bit
1976 yil Intel 8080. 3 mkm TPU va 6500 tranzistor. Soat chastotasi 6 MGts. 8 bit
1976 yil Zilog Z80. 3 mikron TPU va 8500 tranzistorlar. Soat chastotasi 8 MGts gacha. 8 bit
1978 Intel 8086. 3 mkm TPU va 29 000 tranzistor. Soat chastotasi taxminan 25 MGts. Bugungi kunda ham foydalanilayotgan x86 ko'rsatmalar to'plami. 16 bit
1980 Intel 80186. 3 mkm TPU va 134 000 tranzistor. Soat chastotasi - 25 MGts gacha. 16 bit
1982 yil Intel 80286. 1,5 mkm TPU va 134 000 tranzistor. Chastotasi - 12,5 MGts gacha. 16 bit
1982 yil Motorola 68000. 3 mkm va 84 000 tranzistor. Ushbu protsessor Apple Lisa kompyuterida ishlatilgan.
1985 yil Intel 80386. 1,5 mkm Tp va 275 000 tranzistor. Chastotasi - 386SX versiyasida 33 MGts gacha.
Ro'yxatni cheksiz davom ettirish mumkindek tuyuladi, ammo keyin Intel muhandislari jiddiy muammoga duch kelishdi.
80-yillarning oxirida chiqdi. 60-yillarning boshlarida Intel asoschilaridan biri Gordon Mur "Mur qonuni" deb nomlangan qonunni ishlab chiqdi. Bu shunday eshitiladi:
Har 24 oyda integral mikrosxemalardagi tranzistorlar soni ikki barobar ortadi.
Bu qonunni qonun deyish qiyin. Buni empirik kuzatish deb atash to‘g‘riroq bo‘ladi. Texnologiyaning rivojlanish sur'atlarini taqqoslab, Mur shunga o'xshash tendentsiya shakllanishi mumkin degan xulosaga keldi.
Ammo Intel i486 protsessorlarining to'rtinchi avlodini ishlab chiqish jarayonida muhandislar ular allaqachon ishlash ko'rsatkichlariga erishganliklari va endi bir xil hududga boshqa protsessorlarni sig'dira olmasligi bilan duch kelishdi. O'sha paytda texnologiya bunga yo'l qo'ymagan.
Yechim sifatida bir qator qo'shimcha elementlardan foydalangan holda variant topildi:
kesh xotirasi;
konveyer;
o'rnatilgan protsessor;
multiplikator.
Hisoblash yukining bir qismi ushbu to'rtta tugunning elkasiga tushdi. Natijada, kesh xotiraning paydo bo'lishi, bir tomondan, protsessor dizaynini murakkablashtirsa, ikkinchi tomondan, u ancha kuchliroq bo'ldi.
Intel i486 protsessori allaqachon 1,2 million tranzistordan iborat edi va uning maksimal ishlash chastotasi 50 MGts ga etdi.
1995 yilda AMD ishlab chiqishga qo'shildi va 32 bitli arxitekturada o'sha paytdagi eng tez i486-mos keluvchi Am5x86 protsessorini chiqardi. U allaqachon 350 nanometr texnologik texnologiya bo'yicha ishlab chiqarilgan va o'rnatilgan protsessorlar soni 1,6 million donaga yetgan. Soat chastotasi 133 MGts gacha ko'tarildi.
Ammo chip ishlab chiqaruvchilar chipga o'rnatilgan protsessorlar sonini yanada ko'paytirishga va allaqachon utopik CISC (Complex Instruction Set Computing) arxitekturasini rivojlantirishga jur'at eta olishmadi. Buning o'rniga, amerikalik muhandis Devid Patterson faqat eng kerakli hisoblash ko'rsatmalarini qoldirib, protsessorlarning ishlashini optimallashtirishni taklif qildi.
Shunday qilib, protsessor ishlab chiqaruvchilari RISC (Reduced Instruction Set Computing) platformasiga o'tishdi, ammo bu ham etarli emas edi.
1991 yilda 100 MGts chastotada ishlaydigan 64 bitli R4000 protsessori chiqarildi. Uch yildan so'ng R8000 protsessori, ikki yildan so'ng esa soat tezligi 195 MGts gacha bo'lgan R10000 paydo bo'ladi. Bunga parallel ravishda SPARC protsessorlari bozori rivojlandi, uning arxitektura xususiyati ko'paytirish va bo'lish ko'rsatmalarining yo'qligi edi.
Chip ishlab chiqaruvchilari tranzistorlar soni bo'yicha kurashish o'rniga o'z ishlarining arxitekturasini qayta ko'rib chiqishni boshladilar. "Keraksiz" buyruqlarni rad etish, ko'rsatmalarni bir tsiklda bajarish, umumiy qiymat registrlari va quvurlarning mavjudligi tranzistorlar sonini buzmasdan protsessorlarning soat chastotasi va quvvatini tezda oshirish imkonini berdi.
1980 va 1995 yillar orasida paydo bo'lgan arxitekturalarning bir nechtasi:
Ular RISC platformasiga, ayrim hollarda esa CISC platformasidan qisman, birgalikda foydalanishga asoslangan edi. Ammo texnologiyaning rivojlanishi chip ishlab chiqaruvchilarni yana bir bor protsessorlarni yaratishni davom ettirishga undadi.
1999 yil avgust oyida 250 nm texnologik texnologiyadan foydalangan holda ishlab chiqarilgan va 22 million tranzistorni o'z ichiga olgan AMD K7 Athlon bozorga chiqdi. Keyinchalik, bar 38 million protsessorga ko'tarildi. Keyinchalik, 250 milliongacha texnologik protsessor oshdi, soat chastotasi oshdi. Ammo, fizika aytganidek, hamma narsaning chegarasi bor.
7. Transistorlar raqobatining tugashi yaqin
2007 yilda Gordon Mur juda ochiq bayonot berdi:
Mur qonuni tez orada amal qilishni to'xtatadi. Cheksiz miqdordagi protsessorlarni cheksiz muddatga o'rnatish mumkin emas. Buning sababi materiyaning atom xususiyatidir.
Yalang'och ko'z bilan ko'rinib turibdiki, ikkita etakchi chip ishlab chiqaruvchilari AMD va Intel so'nggi bir necha yil ichida protsessorlarning rivojlanish sur'atlarini aniq sekinlashtirgan. Texnologik jarayonning aniqligi bor-yo'g'i bir necha nanometrgacha oshdi, lekin undan ham ko'proq protsessorlarni joylashtirish mumkin emas.
Va yarimo'tkazgich ishlab chiqaruvchilari 3DNand xotirasi bilan parallel ravishda ko'p qatlamli tranzistorlarni ishga tushirish bilan tahdid qilishayotganda, 30 yil oldin devor bilan qoplangan x86 arxitekturasida jiddiy raqobatchi paydo bo'ldi.
8. "Oddiy" protsessorlarni nima kutmoqda
Mur qonuni 2016 yildan beri bekor qilingan. Bu haqda eng yirik protsessor ishlab chiqaruvchi Intel rasman e'lon qildi. Hisoblash quvvatini har ikki yilda 100% ga ikki baravar oshirish endi chip ishlab chiqaruvchilar uchun mumkin emas.
Va endi protsessor ishlab chiqaruvchilari bir nechta umidsiz variantlarga ega.
Birinchi variant - kvant kompyuterlari. Axborotni ifodalash uchun zarrachalardan foydalanadigan kompyuter yaratishga allaqachon urinishlar bo'lgan. Dunyoda bir nechta shunga o'xshash kvant qurilmalari mavjud, ammo ular faqat past murakkablikdagi algoritmlarga dosh bera oladi.
Bundan tashqari, yaqin o'n yilliklarda bunday qurilmalarning seriyali chiqarilishi haqida gap bo'lishi mumkin emas. Qimmat, samarasiz va… sekin!
Ha, kvant kompyuterlari zamonaviy hamkasblariga qaraganda ancha kam quvvat sarflaydi, lekin ishlab chiquvchilar va komponentlar ishlab chiqaruvchilari yangi texnologiyaga o'tguncha ular ham sekinroq bo'ladi.
Ikkinchi variant - tranzistorlar qatlamlari bo'lgan protsessorlar. Intel ham, AMD ham ushbu texnologiya haqida jiddiy o'ylashdi. Transistorlarning bir qatlami o'rniga ular bir nechtasini ishlatishni rejalashtirmoqda. Kelgusi yillarda nafaqat yadrolar soni va soat chastotasi, balki tranzistor qatlamlari soni ham muhim bo'lgan protsessorlar paydo bo'lishi mumkin.
Yechim yashash huquqiga ega va shuning uchun monopolistlar iste'molchini yana bir necha o'n yillar davomida sog'ib olishlari mumkin, ammo oxir-oqibat texnologiya yana shiftga uriladi.
Bugun, ARM arxitekturasining jadal rivojlanishini anglagan Intel, Ice Lake chiplari oilasi haqida jimgina e'lon qildi. Protsessorlar 10 nanometrli jarayonda ishlab chiqariladi va smartfonlar, planshetlar va mobil qurilmalar uchun asos bo'ladi. Ammo bu 2019 yilda sodir bo'ladi.
9. ARM - kelajak Demak, x86 arxitekturasi 1978 yilda paydo bo'lgan va CISC platformasi turiga tegishli. Bular. o'z-o'zidan, u barcha holatlar uchun ko'rsatmalar mavjudligini nazarda tutadi. Ko'p qirralilik x86 ning asosiy kuchli nuqtasidir.
Ammo, shu bilan birga, ko'p qirralilik bu protsessorlar bilan shafqatsiz hazil o'ynadi. x86 bir nechta asosiy kamchiliklarga ega:
buyruqlarning murakkabligi va ularning ochiq chalkashligi;
yuqori energiya iste'moli va issiqlik chiqishi.
Yuqori samaradorlik uchun men energiya samaradorligi bilan xayrlashishim kerak edi. Bundan tashqari, hozirda ikkita kompaniya x86 arxitekturasi ustida ishlamoqda, uni monopolistlarga ishonch bilan bog'lash mumkin. Bular Intel va AMD. Faqat ular x86 protsessorlarini ishlab chiqarishi mumkin, ya'ni faqat ular texnologiyalarning rivojlanishini boshqaradi.
Shu bilan birga, bir nechta kompaniyalar ARM (Arcon Risk Machine) ni ishlab chiqishda ishtirok etadilar. 1985 yilda ishlab chiquvchilar arxitekturani yanada rivojlantirish uchun asos sifatida RISC platformasini tanladilar.
CISC dan farqli o'laroq, RISC minimal talab qilinadigan ko'rsatmalar soniga ega protsessorni loyihalashni o'z ichiga oladi, lekin maksimal optimallashtirish. RISC protsessorlari CISC protsessorlariga qaraganda ancha kichik, energiya tejamkor va sodda.
Bundan tashqari, ARM dastlab faqat x86 ga raqobatchi sifatida yaratilgan. Ishlab chiquvchilar x86 ga qaraganda samaraliroq arxitekturani yaratish vazifasini qo'ydilar.
40-yillardan beri muhandislar ustuvor vazifalardan biri kompyuterlarning va birinchi navbatda protsessorlarning o'lchamlarini kamaytirish ustida ishlash ekanligini tushunishdi. Ammo deyarli 80 yil oldin, to'liq kompyuter gugurt qutisidan kichikroq bo'lishini hech kim tasavvur qila olmasdi.
Geekbench-ning eng yuqori qatorlarini bosib o'tadigan shubhali foydalanuvchilar uchun men shunchaki eslatmoqchiman: mobil texnologiyalarda birinchi navbatda o'lcham muhim.
Stolga “ARM arxitekturasini parchalab tashlaydigan” kuchli 18 yadroli protsessorli konfet barini qo‘ying va uning yoniga iPhone-ni qo‘ying. Farqni his qilyapsizmi?
11. Chiqish o'rniga
Kompyuterlarning 80 yillik rivojlanish tarixini bir materialda yoritib bo‘lmaydi. Ammo ushbu maqolani o'qib chiqqandan so'ng, siz har qanday kompyuterning asosiy elementi - protsessor qanday joylashtirilganligini va kelgusi yillarda bozordan nimani kutish kerakligini tushunasiz.
Albatta, Intel va AMD bitta chipdagi tranzistorlar sonini yanada ko'paytirish va ko'p qatlamli elementlar g'oyasini ilgari surish ustida ishlaydi.
Ammo mijoz sifatida sizga bunday kuch kerakmi?
Menimcha, siz iPad Pro yoki flagman iPhone X unumdorligidan norozi emassiz. Oshxonangizdagi multivarkingizning ishlashi yoki 65 dyuymli 4K tasvir sifati sizni qoniqtirmaydi deb o‘ylayman. televizor. Ammo bu qurilmalarning barchasi ARM arxitekturasida protsessorlardan foydalanadi.
Windows allaqachon ARMga qiziqish bilan qarashini rasman e'lon qildi. Kompaniya ushbu arxitekturani Windows 8.1 da qo'llab-quvvatladi va hozirda etakchi ARM chip ishlab chiqaruvchisi Qualcomm bilan tandem ustida faol ishlamoqda.
Google shuningdek, ARM-ga qarashga muvaffaq bo'ldi - Chrome OS operatsion tizimi ushbu arxitekturani qo'llab-quvvatlaydi. Bir vaqtning o'zida bir nechta Linux distributivlari paydo bo'ldi, ular ham ushbu arxitekturaga mos keladi. Va bu faqat boshlanishi.
Va bir lahzaga energiya tejaydigan ARM protsessorini grafen batareyasi bilan birlashtirish qanchalik yoqimli bo'lishini tasavvur qilishga harakat qiling. Aynan shu arxitektura kelajakni belgilay oladigan mobil ergonomik gadjetlarni olish imkonini beradi.
Hammaga salom. Bugungi maqolamizda biz ARM arxitekturasi bilan tanishamiz. .
Va keyingi yozuvlarda biz ushbu mikrokontrollerlar bilan ishlaymiz, loyihalarning samaradorligi va funksionalligini oshiramiz. Biz allaqachon ko'rib chiqqan va turli xil qurilmalarda ishtirok etgan mikro AVRlar, masalan, USB qurilmasi sifatida, kelajakdagi loyihalarda oraliq havolalar sifatida ishlatiladi.
ARM- maishiy elektronika sohasida keng qo'llaniladigan 32 va 64 bitli mikroprotsessor yadrolari oilasi. RISC loyihasining hujjatlarini o'rganishda paydo bo'ldi. Rasmiy Acorn RISC Machine loyihasi boshlangan 
1983 yil oktyabr. Va birinchi ARM1 protsessori 1985 yil 26 aprelda ishlab chiqarilgan. Bir yil o'tgach, arm2 seriyali protsessorlari paydo bo'ldi. Keyingi ARM3 oilasi edi. 1992 yilda ARM6. Va hokazo. Kompaniyaning o'zi chiplar ishlab chiqarmaydi va hozirda protsessorlar ishlab chiqarmaydi. Asosiy biznes - bu litsenziyalarni sotish. Masalan, "arxitektura litsenziyasi" egalari ARM ko'rsatmalarini amalga oshiradigan va ARM patentlaridan foydalanadigan o'zlarining mikroprotsessor yadrolarini ishlab chiqish huquqiga ega. 2016 yilda esa Yaponiyaning Softbank kompaniyasi (Quyosh ko'taruvchi mamlakatdagi uchinchi yirik operator) Britaniyaning ARM kompaniyasini 32 milliard dollarga sotib oldi.
Agar biz ARMni x86 bilan taqqoslasak, ikkinchisi resurs talab qiladigan vazifalar uchun protsessor sifatida, shuningdek, CISC (Complex Instruction Set Computing), ya'ni. RISC dan farqli o'laroq, barcha holatlar uchun ko'rsatmalar amalga oshiriladi - ishlash uchun zarur bo'lgan minimal buyruqlar to'plami. X86 minusini energiya iste'moli deb atash mumkin, mos ravishda katta miqdordagi issiqlikni chiqarish va buyruqlarning murakkabligi. ARM - minimal quvvat sarfi, past narx va x86 bilan solishtirganda yomon ishlash. So'nggi paytlarda ikkala arxitektura o'rtasidagi chiziq xiralashgan. ARM protsessorlari yanada samarali va tezlashmoqda. Umuman olganda, ushbu ikki arxitektura bozorda sotishning asosiy foizini ifodalashini ta'kidlash kerak.
Arxitektura vaqt o'tishi bilan rivojlandi va ARMv7 dan boshlab 3 ta profil aniqlandi:
- 'A'(ilova) - yuqori unumdorlikni talab qiluvchi qurilmalar uchun (smartfonlar, planshetlar)
- "R" (real vaqt) - real vaqtda ilovalar uchun,
- 'M' (mikrokontroller) - mikrokontrollerlar va arzon narxlardagi o'rnatilgan qurilmalar uchun.
M profili (ARMv6-M va ARMv7-M versiyalari, Cortex-M yadrolari), aniq aytganda, "haqiqiy" ARM protsessorlariga ishora qilmaydi. Birinchidan, u tizim arxitekturasida boshqa barcha ARM ishlanmalaridan tubdan farq qiladi va shunga mos ravishda tizim darajasida u oldingi protsessorlar yoki arxitekturaning 7-versiyasining boshqa profillari bilan mos kelmaydi. Ikkinchidan, bu chiplar faqat Thumb (ARMv6-M, Cortex-M0 va -M1 yadrolari) yoki Thumb-2 (ARMv7-M, boshqa barcha Cortex-M yadrolari) ko'rsatmalar to'plamini amalga oshiradi va ARM to'plami ko'rsatmalari qo'llab-quvvatlanmaydi. Ushbu seriya kichik va o'rta darajadagi mikrokontrollerlar sifatida foydalanish uchun mo'ljallangan. Arzon narxlari va quvvat sarfi tufayli ular hisoblash imkoniyatlari bo'yicha ancha zaifroq 8 va 16 bitli mikrokontrollerlar bilan muvaffaqiyatli raqobatlasha oladi. E'tibor bering, Cortex-M0 va -M1 yadrolarining arxitekturaning 6-versiyasiga tegishliligi faqat rasmiydir. Barcha qiziqtirgan hujjatlarni https://developer.arm.com/ rasmiy veb-saytidan yuklab olish mumkin.
Oldinga qarab, biz ARMv7E-M arxitekturasi, Cortex-M yadrosi bilan ishlaymiz. U bilan ishlash jarayonida biz barcha nozikliklarni o'rganamiz.
Quyida Cortex-M oilasining jadvali keltirilgan. 
Nihoyat, ko'rsatmalar to'plamini ko'rib chiqing Bosh barmog'i. Bu ARM protsessorlarining rejimi (ARM7TDMI dan boshlanadi), bu erda qisqartirilgan ko'rsatmalar to'plami ishlatiladi. Standart 32-bitli ARM arxitektura koʻrsatmalar toʻplamidan olingan va 16-bitli kodlarga aylantirilgan 36 ta koʻrsatmalardan iborat, yaʼni. 16 bitli ko'rsatmalarning muqobil to'plamini bajaradi. Thumb ko'rsatmalarining uzunligi standart 32 bitli ko'rsatmalar uzunligining yarmini tashkil etadi, bu sizga kerakli dastur xotirasini (taxminan 30%) sezilarli darajada kamaytirishga, shuningdek, arzonroq 16 bitli xotiradan foydalanishga imkon beradi. Amalga oshirilganda, bu ko'rsatmalar protsessor tomonidan bir xil miqdordagi tsikllarda bajariladigan ekvivalent ARM operatsiyalariga dekodlanadi. Qisqa opkodlar odatda katta kod zichligiga olib keladi, garchi ba'zi opkodlar qo'shimcha ko'rsatmalarni talab qiladi. Xotira porti yoki avtobus kengligi 16 bit bilan cheklangan bo'lsa, qisqaroq Thumb rejimi opkodlari oddiy 32-bitli ARM opkodlariga qaraganda ancha tezroq bo'ladi, chunki cheklangan xotira o'tkazish qobiliyatiga ega protsessorga kamroq kod yuklanishi kerak. Bosh barmog'i - 2(ARM va Thumb aralashmasi) 2003 yilda e'lon qilingan ARM1156 yadrosidan boshlangan texnologiya. U cheklangan 16-bitli Thumb koʻrsatmalar toʻplamini qoʻshimcha 32-bitli koʻrsatmalar bilan kengaytirib, koʻrsatmalar toʻplamiga qoʻshimcha kenglik beradi. Thumb-2 ning maqsadi Thumb-ga o'xshash kod zichligiga va 32-bitli ARM ko'rsatmalar to'plamining ishlashiga erishishdir. Aytishimiz mumkinki, ARMv7 da bu maqsadga erishildi. Thumb-2 ARM va Thumb ko'rsatmalarini yanada ko'proq ko'rsatmalar bilan kengaytiradi. Unified Assembly Language (UAL) bir xil manba kodidan ARM va Thumb uchun ko'rsatmalar yaratishni qo'llab-quvvatlaydi. Thumbning ARMv7 versiyalari ARM kodiga o'xshaydi. Barcha ARMv7 qoliplari Thumb-2 ko'rsatmalar to'plamini qo'llab-quvvatlaydi, ba'zilari esa Cortex-m3 kabi faqat Thumb-2 ni qo'llab-quvvatlaydi. Qolgan Cortex va ARM11 qoliplari ikkala Thumb-2 va ARM ko'rsatmalar to'plamini qo'llab-quvvatlaydi.
ARM arxitekturasining ko'plab versiyalari mavjud, bugungi kunda (2017) oxirgisi Cortex-A50 oilasining ARMv8-A, aytmoqchi, 2017 yilning bahorida ARM ikkita Cortex-A75 va Cortex-A55 protsessor yadrolarini taqdim etdi. Siz va men ARM kompaniyasining arxitektura litsenziyasiga ega bo'lgan uchinchi tomon kompaniyalari tomonidan ishlab chiqilgan ishlanmalarni hisobga olmaymiz, bu esa mulkiy ko'rsatmalarni amalga oshirishga imkon beradi. Biz STM32F3 Discovery ishlab chiqish platasida STM32F303VCT6 mikrokontrolleri bilan ishlaydigan Cortex-M4 yadrosida ARMv7E-M arxitekturasi bilan tanishamiz. Men yuqorida ishlash va funksionallik uchun arm-ga o'tish haqida yozgan edim, lekin biz ufqlarimizni biroz kengaytiramiz, yangi texnologiyani o'rganamiz va uni boshqa texnologiyalar bilan birlashtirgan holda loyihalarga qanday integratsiya qilishni o'rganamiz. Keyingi postda biz STM32F303VCT6 mikrokontrolleri bilan tanishamiz, uning arxitekturasini ko'rib chiqamiz va u bilan ishlashni o'rganamiz. Mana bugun biz to'xtab qolamiz. Hammaga hayr.
