Niedawno otrzymaliśmy świetne pytanie, które przypomniało nam, że nie wszyscy są na bieżąco ze specyfikacjami i projektowaniem sprzętu. Ktoś zapytał, co znaczy ARM.
Po pierwsze, to niesamowite pytanie. Mogę sobie wyobrazić, że trudno jest zrozumieć niektóre techniczne dyskusje, które mają miejsce, jeśli nie jesteś pewien nawet podstaw, a jedynym sposobem, aby się dowiedzieć, jest zapytanie. Tak więc cieszymy się, że zapytałeś!
ARM to firma, a ARM to architektura procesorów, które opracowują i sprzedają.
Kiedy widzisz dyskusję techniczną i używasz słowa ARM, opisuje ono rodzaj procesora. Uber-techniczna definicja procesora ARM to procesor zbudowany na architekturze opartej na RISC opracowanej przez Acorn Computers w latach 80. XX wieku i obecnie jest rozwijany przez Advanced RISC Machines (a więc ARM).
To nie jest bardzo pomocne, gdy nie wiesz, co to wszystko znaczy. Porozmawiajmy więc o tym, co to znaczy.
ARM, Ltd. jest firmą w Anglii, która rozwija i projektuje architekturę procesorów. Skrót ARM dla projektu procesora oznacza Acorn RISC Machine, a skrót ARM dla firmy, która projektuje i sprzedaje licencję na używanie tej architektury oznacza Advanced RISC Machines. Nie rozłączaj się, na którym ARM oznacza którą rzecz, ponieważ obecnie oba są wymienne. ARM firma projektuje metodę budowy procesorów ARM, a firmy takie jak Qualcomm, Apple i Samsung udzielają licencji na budowę własnych procesorów niestandardowych. Wiele innych firm również udziela licencji na projekt ARM. Większość urządzeń, które są małe i zasilane bateryjnie, które potrzebują mózgu, będą korzystać z procesora ARM.
Procesory ARM są zaprojektowane do wykonywania wielu prostych zadań jednocześnie, bez potrzeby dużej mocy.
RISC oznacza zredukowane przetwarzanie zestawów instrukcji. Procesor Intel lub AMD, który znajdziesz w swoim laptopie lub komputerze stacjonarnym, jest prawdopodobnie procesorem CISC (computing zestaw instrukcji). Dwa różne typy są zaprojektowane dla różnych potrzeb. Procesor RISC jest zaprojektowany do uruchamiania mniejszej liczby instrukcji (instrukcje określają, jakie zamówienia mogą być wysyłane do procesora przez program) niż procesor CISC. Ponieważ mogą robić mniej rzeczy, mogą mieć wyższą częstotliwość - omawiane liczby Gigaherca - i wykonywać więcej MIPS (miliony instrukcji na sekundę) niż procesor CISC.
Zmniejszając liczbę instrukcji, które procesor może wykonać, możesz utworzyć prostszy obwód w układzie. Procesor RISC wykorzystuje mniej tranzystorów, które z kolei zużywają mniej energii. Ponieważ obwody są proste (zwane zoptymalizowanymi ścieżkami w języku technicznym), do zbudowania procesora można użyć mniejszego rozmiaru matrycy. Rozmiar matrycy jest miarą jednego układu na krzemowej płytce, na którym zbudowany jest procesor. Gdy rozmiar matrycy jest mniejszy, na powierzchni procesora można umieścić więcej elementów z mniejszą ilością przewodów. To sprawia, że procesory ARM są małe i znacznie mniej energochłonne.
Małe, szybkie i proste procesory są idealne do takich rzeczy jak telefony. Telefon nie prosi procesora o przetwarzanie takich danych, jak dane kolizji 3D (chyba że jest to telefon Tango), ani próby uruchomienia setek wątków na ograniczonej liczbie rdzeni. Oprogramowanie mobilne, zarówno system operacyjny, jak i działające na nim aplikacje, są kodowane i optymalizowane pod kątem ograniczonego zestawu instrukcji, z których korzysta procesor ARM. Ale to nie znaczy, że procesory ARM nie są same w sobie potężne.
Obecna specyfikacja ARM pozwala na projektowanie 32-bitowe i 64-bitowe, wirtualizację sprzętu, zaawansowane zarządzanie energią, która może współpracować z oprogramowaniem użytkownika oraz architekturę ładowania / przechowywania, która jest w większości wykonywana w jednym cyklu i ortogonalna. Jeśli jesteś ciekawy, co to za rzeczy, możesz zbadać architektury zestawu instrukcji komputerowych, aby uzyskać więcej.
Wszystko, co musisz o tym wiedzieć, to to, że oznacza to, że procesory ARM są naprawdę dobre w rzeczach, które nie są telefonami ani odtwarzaczami multimedialnymi. Rzeczy takie jak superkomputery.
Doskonała lista odtwarzania wideo ARM Architecture Fundamentals
ARM ma doskonały stosunek wydajności do mocy. Prawidłowo zakodowane oprogramowanie może zdziałać więcej na wat energii elektrycznej zużytej na procesorze ARM niż na procesorze x86 (procesor CISC spopularyzowany przez Intel). To sprawia, że skalowanie dla takich rzeczy jak serwery i superkomputery jest łatwiejsze przy użyciu procesorów ARM.
Ilość surowej mocy obliczeniowej można uzyskać z 24 rdzeni procesora x86 lub z setek małych rdzeni ARM o niskiej mocy. Rdzenie x86 wykorzystają swoją moc obliczeniową do wykonania obliczeń potrzebnych tylko dla kilku rdzeni procesora i wątków, podczas gdy rdzenie ARM rozłożą zadania na wiele rdzeni o niskiej pojemności i mniej złożonych. Rdzenie ARM są znacznie wyższe, ale nie potrzebują więcej mocy ani więcej miejsca niż rdzenie 24 x 86. To sprawia, że skalowanie - dodając więcej mocy obliczeniowej do projektu procesora - jest łatwiejsze dzięki ARM. Wystarczy dodać więcej rdzeni procesora i upewnić się, że oprogramowanie jest napisane tak, aby działało dobrze z zestawem instrukcji ARM.
Procesory ARM bardzo dobrze skalują się i działają na superkomputerach i serwerach, a także na Androidzie lub iPadzie.
Ostatecznie jedno wystąpienie procesora ARM nigdy nie będzie tak potężne, jak coś takiego jak Intel Core i7, które można znaleźć w komputerze do gier. Uruchamianie oprogramowania napisanego dla procesora Intel x86 nie jest zbyt dobre i do wykonania tych samych czynności konieczna jest duża liczba zmian kodowania lub maszyny wirtualnej. Ale ten Intel Core i7 zużywa około 12 razy więcej energii, potrzebuje aktywnego układu chłodzenia i nigdy nie zmieści się w obudowie telefonu. Mniej złożony procesor ARM radzi sobie dobrze, gdy oprogramowanie jest napisane w celu bezpośredniego wspierania go, a ze względu na jego niski pobór mocy i mały zestaw funkcji projektowych łatwo jest dodać kilka procesorów o taktowaniu zegara do procesora, aby uruchomić zaawansowane oprogramowanie, które wszyscy chcemy do użycia w naszych telefonach.
A jeśli masz gdzieś centrum danych w górach, możesz nadal skalować i dodawać więcej rdzeni, dopóki nie stworzysz komputerów, które mogą obsługiwać takie rzeczy, jak inteligentne samochody NVIDIA lub maszyny edukacyjne Google.
