test adv
,

Что такое ARM

Архитектура, компания или процессор? Что такое ARM — читайте в этой статье

Название ARM, безусловно, слышали все, кто интересуется мобильными технологиями. Многие понимают данную аббревиатуру как тип процессора для смартфонов и планшетов, другие уточняют, что это вовсе не процессор, а его архитектура. И уж точно мало, кто вникал в историю появления ARM. В этой статье мы попробуем разобраться во всех этих нюансах и расскажем зачем нужны процессоры ARM современным гаджетам.

Краткий экскурс в историю

По запросу «ARM» Википедия выдает два значения этой аббревиатуры: Acorn RISC Machine и Advanced RISC Machines. Начнем по порядку. В 1980-х годах в Великобритании была основана компания Acorn Computers, которая начинала свою деятельность созданием персональных компьютеров. В то время Acorn еще называли «британской Apple». Решающим периодом для компании стал конец 80-х годов, когда ее главный инженер воспользовался решением двух выпускников местного университета, придумавших новый вид процессорной архитектуры с сокращенным набором команд (RISC). Так появился первый компьютер на базе процессора Acorn Risc Machine. Успех не заставил себя долго ждать. В 1990 году британцы заключили договор с Apple и вскоре начали работу над новой версией чипсета. В итоге команда разработчиков сформировала компанию под названием Advanced RISC Machines по аналогии с процессором. Чипы с новой архитектурой также стали именоваться Advanced Risc Machine или сокращенно ARM.

Что такое ARM

С 1998 года Advanced Risc Machine стала называться ARM Limited. На текущий момент компания не занимается производством и продажей собственных процессоров. Основным и единственным направлением деятельности ARM Limited является разработка технологий и продажа лицензий различным компаниям на использование архитектуры ARM. Некоторые производители покупают лицензию на готовые ядра, другие – так называемую «архитектурную лицензию» на производство процессоров с собственными ядрами. Среди таких компаний значатся Apple, Samsung, Qualcomm, nVidia, HiSilicon и другие. По некоторым данным, ARM Limited зарабатывает на каждом таком процессоре $0,067. Эта цифра усредненная и к тому же устаревшая. С каждым годом ядер в чипсетах становится все больше, и новые многоядерные процессоры превосходят по себестоимости устаревшие образцы.

Технические особенности чипов ARM

Существует два типа современных процессорных архитектур: CISC (Complex Instruction Set Computing) и RISC (Reduced Instruction Set Computing). К архитектуре CISC относится семейство процессоров x86 (Intel и AMD), к архитектуре RISC – семейство ARM. Основным формальным отличием RISC от CISC и, соответственно, x86 от ARM является сокращенный набор команд, используемый в RISC-процессорах. Так, например, каждая инструкция в CISC-архитектуре трансформируется в несколько RISC-команд. В добавок, RISC-процессоры используют меньше транзисторов и, таким образом, потребляют меньше энергии.

Что такое ARM

Основным приоритетом ARM-процессоров является отношение производительности к потреблению энергии. ARM имеет большее соотношение производительности на ватт чем x86. Вы можете получить необходимую мощность из 24 ядер x86 или из сотен маленьких ядер ARM с низким энергопотреблением. Разумеется, один даже самый мощный процессор на архитектуре ARM никогда не будет сопоставим по мощности с Intel Core i7. Но тот же Intel Core i7 нуждается в активной системе охлаждения и никогда не поместится в корпус телефона. Здесь ARM вне конкуренции. С одной стороны, это выглядит привлекательным вариантом для построения суперкомпьютера с использованием миллиона ARM-процессоров вместо тысячи процессоров x86. С другой стороны, нельзя однозначно сравнивать две архитектуры. В чем-то преимущество будет за ARM, а в чем-то – за x86.

Однако называть чипы архитектуры ARM процессорами не совсем корректно. Кроме нескольких процессорных ядер, они также включают другие компоненты. Наиболее подходящим будет термин «однокристальная система» или «система на кристалле» (SoC). Современные однокристальные системы для мобильных устройств включают контроллер оперативной памяти, графический ускоритель, видеодекодер, аудиокодек и модули беспроводной связи. Как уже было сказано ранее, отдельные компоненты чипсета могут быть разработаны сторонними производителями. Наиболее ярким примером этого являются графические ядра, разработкой которых кроме ARM Limited (графика Mali), занимаются Qualcomm (Adreno), NVIDIA (GeForce ULP) и Imagination Technologies (PowerVR).

Что такое ARM

На практике это выглядит следующим образом. Большинство бюджетных мобильных устройств на Android поставляются с чипсетами производства компании MediaTek, которая практически неизменно следует инструкциям ARM Limited и комплектует их ядрами Cortex-A и графикой Mali (реже PowerVR).

Что такое ARM

А-бренды для своих флагманских устройств зачастую используют чипсеты производства Qualcomm. К слову, последние чипы Qualcomm Snapdragon (820, 821, 835) оснащены полностью кастомными ядрами Kryo – для центрального процессора и Adreno – для графического ускорителя.

Что такое ARM

Что касается Apple, то для iPhone и iPad компания использует собственные чипы А-серии с графическим ускорителем PowerVR, производством которых занимаются сторонние компании. Так, в iPhone 7 и iPhone 7 Plus установлен 64-битный четырехъядерный процессор A10 Fusion и графический процессор PowerVR GT7600.

Что такое ARM

Актуальной на момент написания статьи считается архитектура процессоров семейства ARMv8. В ней впервые стал использоваться 64-битный набор инструкций и появилась поддержка более 4 ГБ оперативной памяти. Архитектура ARMv8 имеет обратную совместимость с 32-битными приложениями. Наиболее эффективным и самым мощным процессорным ядром, разработанным ARM Limited, на данный момент является Cortex-A73, и большинство производителей однокристальных систем используют его без изменений.

Что такое ARM

Cortex-A73 обеспечивает на 30% более высокую производительность по сравнению с Cortex-А72 и поддерживает полный набор ARMv8-архитектуры. Максимальная частота процессорного ядра составляет 2,8 ГГц.

Сфера использования ARM

Наибольшую славу ARM принесло развитие мобильных устройств. В преддверии массового производства смартфонов и другой портативной техники энергоэффективные процессоры пришлись как нельзя кстати. Кульминацией развития ARM Limited стал 2007 год, когда британская компания возобновила партнерство с Apple, а спустя некоторое время купертиновцы представили свой первый iPhone с процессором на архитектуре ARM. В последующем однокристальная система на базе архитектуры ARM стала неизменным компонентом практически всех смартфонов, представленных на рынке.

Что такое ARM

Портфолио компании ARM Limited не ограничивается только ядрами семейства Cortex-A. Фактически, под маркой Cortex существует три серии процессорных ядер, которые обозначаются буквами A, R, M. Семейство ядер Cortex-А, как мы уже знаем, является наиболее мощными. Их в основном используют в смартфонах, планшетах, ТВ-приставках, спутниковых ресиверах, телевизорах, автомобильных системах, робототехнике. Процессорные ядра Cortex-R оптимизированы для выполнения высокопроизводительных задач в режиме реального времени, поэтому такие чипы встречаются в медицинском оборудовании, автономных системах безопасности, носителях информации. Основной задачей семейства Cortex-M является простота и низкая стоимость. Технически это самые слабые процессорные ядра с наиболее низким энергопотреблением. Процессоры на базе таких ядер используются практически везде, где от устройства требуется минимальная мощность и низкая стоимость: сенсоры, контроллеры, сигнализации, дисплеи, умные часы и другая техника.

В общем, большинство современных устройств от маленьких до больших, нуждающихся в центральном процессоре, используют чипы ARM. Огромным плюсом при этом является тот факт, что архитектура ARM поддерживается множеством операционных систем на платформе Linux (в том числе Android и Chrome OS), iOS, и Windows (Windows Phone).

Конкуренция на рынке и перспективы на будущее

Стоит признать, на данный момент у ARM нет серьезных конкурентов. И по большому счету это связано с тем, что компания ARM Limited в определенное время сделала правильный выбор. А ведь в самом начале своего пути компания выпускала процессоры для ПК и даже пыталась конкурировать с Intel. После того, как ARM Limited поменяла направление своей деятельности, ей также было непросто. Тогда программный монополист в лице Microsoft, заключив партнерское соглашение с Intel, не оставил никаких шансов другим производителям, в том числе и ARM Limited – ОС Windows просто не работала на системах с процессорами ARM. Как бы парадоксально это не звучало, но сейчас ситуация может кардинально измениться, и уже ОС Windows готова поддерживать процессоры на этой архитектуре.

Что такое ARM

На волне успехов чипов ARM компания Intel предприняла попытку создать конкурентоспособный процессор и вышла на рынок с чипом Intel Atom. Для этого ей потребовалось гораздо больше времени, нежели ARM Limited. В производство чипсет поступил в 2011 году, но, как говорится, поезд уже ушел. Intel Atom является CISC-процессором с архитектурой x86. Инженеры компании добились более низкого энергопотребления, нежели в ARM, однако на текущий момент разнообразный мобильный софт имеет плохую адаптацию к архитектуре x86.

Что такое ARM

В прошлом году Intel отказалась от нескольких ключевых решений в дальнейшем развитии мобильных систем. Фактически компания признала провал и отказалась от разработки процессоров для мобильных устройств, поскольку они стали нерентабельными. Единственным крупным производителем, который комплектовал свои смартфоны чипсетами Intel Atom, был ASUS. Однако массовое использование Intel Atom все же получил в нетбуках, неттопах и других портативных устройствах.

Что такое ARM

Положение ARM Limited на рынке уникальное. На данный момент практически все производители пользуются ее разработками. При этом у компании нет собственных заводов. Это не мешает ей стоять в одном ряду с Intel и AMD. История ARM включает еще один любопытный факт. Не исключено, что сейчас технология ARM могла бы принадлежать компании Apple, которая стояла в основе формирования ARM Limited. По иронии судьбы в 1998 году купертиновцы, переживая кризисные времена, продали свою долю. Теперь Apple вынуждена наряду с другими компаниями покупать лицензию на процессоры ARM, используемые в iPhone и iPad.

Сейчас процессоры ARM способны выполнять серьезные задачи. В ближайшей перспективе – использование их в серверах, в частности такие решения уже имеют дата-центры Facebook и PayPal. В эпоху развития интернета вещей (IoT) и «умных» бытовых устройств чипы ARM получили еще большую востребовательность. Так что самое интересное у ARM еще впереди.



Материалы по теме:

Последнее изменение:
 
ymepeTb_3a_metal
ymepeTb_3a_metal, 27 января 2017 - 11:17   (...)
В чипах от интел было меньшее энергопотребление !? Да все устройства что у меня были на интел, грелись как Адова печь и выжирали заряд как бешеные!
Ответить
moris
moris , 27 января 2017 - 14:02   (...)
не знаю на каких это у тебя устройствах так быстро садился аккумулятор, но на моем планшете как было 9-10 часов так и осталось
Ответить
ymepeTb_3a_metal
ymepeTb_3a_metal, 27 января 2017 - 14:39   (...)
Что за планшет? У меня был zte v975 geek и chuwi vi8. Планшет при игре в танки умирал за 3-4 часа, смартфон тоже
Ответить
vm_vay
vm_vay, 27 января 2017 - 15:12   (...)
3-4 часа для тяжёлого 3d приложения это нормально
Ответить
ymepeTb_3a_metal
ymepeTb_3a_metal, 27 января 2017 - 15:34   (...)
Ну хз, я уже привык к нормальному времени работы с моим нексус 7 2013 и филипсом v377
Ответить
Zhenya-S
Zhenya-S, 27 января 2017 - 16:05   (...)
А 3-4 часа для mortal combat x?
Ответить
ymepeTb_3a_metal
ymepeTb_3a_metal, 27 января 2017 - 17:01   (...)
В смысле? Все тяжёлые игрушки позволяют играться 3-4 часа, исключений почти нет.
Ответить
Zhenya-S
Zhenya-S, 28 января 2017 - 08:44   (...)
А, ясно
Ответить
moris
moris , 27 января 2017 - 15:45   (...)
lenovo miix 300 10
но смысла искать хороший планшет на атоме абсолютно нет, т.к. решения на celeron или Core m будут гораздо производительнее
Ответить
ymepeTb_3a_metal
ymepeTb_3a_metal, 27 января 2017 - 17:00   (...)
Но они и будут дороже. А атомы печки, жрут энергию, но Интел отсыпала их китайцам чуть ли не задаром, поэтому они были популярны
Ответить
Zhenya-S
Zhenya-S, 27 января 2017 - 16:04   (...)
У меня тоже zte, заряд жрёт дай боже, совпадение? не думаю😏😏😏
Ответить
Zhenya-S
Zhenya-S, 27 января 2017 - 16:05   (...)
Я конечно не досчитал, но ставлю+, потом дочитаю)))))
Ответить
Aineir
Aineir, 27 января 2017 - 17:21   (...)
Отличный ликбез, больше подобных статей в студию)
Ответить
death2051
death2051, 27 января 2017 - 22:54   (...)
Тrashbox — познавательный! Ня!
Ответить
flopberry
flopberry29, 28 января 2017 - 00:14   (...)
Поставил плюс, познавательная статья, много нового узнал…
Ответить
Kitsimlanzarr
Kitsimlanzarr, 28 января 2017 - 12:00   (...)
Trashbox!
Спасибо за совершенствование моих IT знаний;3
Ответить
AndreyK
AndreyK1, 28 января 2017 - 14:43   (...)
Согласен, позноваетельно. Было бы здорово ещё почитать об аппаратных средствах вычислительной техники. Тема актуальна, да и в интернете довольно мало нужной и актуальной инфы.
Ответить
RaDw
RaDw, 29 января 2017 - 04:21   (...)
*Актуальной на момент написания статьи считается архитектура процессоров семейства ARMv8* О нет, скоро ARMv7 будет такой же редкостью как ARMv6
Ответить
fabervox
fabervox, 12 февраля 2017 - 23:37   (...)
1. RISC это ещё и несколько архитектур IBM, к примеру power использовался в популярной в своё время amiga, потом в тех же десктопах, а через после разрыва с Apple, выпустили cell, который собственно стал основой предыдущего поколения консолей(в PS3 в полноценном виде и как ядро для видеокарты, в xbox 360 в обрезанном), а после этого позволил nvidia(со своим вариантом реализации) занять нишу в сегменте серверов, ну и в варианте самого IBM также процессор стал довольно популярен. А единный серверный сокет с AMD, позволил этой троице нанести существенный удар по Intel.
2. Конкуренция до окончания прошлого века, что в процессорах, что в видеокартах, не имела современного олигопольного характера. Кампаний было много, и разного калибра. И допустим у моторолы были очень прочные позиции, сейчас компания не умерла, но где их процессоры?
Обвинение microsoft, и вовсе бредово, ведь работать с intel, они начали давно, и это как раз для microsoft была возможность. Потому-что в те времена неравенство выглядело так, IBM > Intel > AMD > Microsoft. IBM и сейчас крупнее, позиция MS даже не знаю где в данный момент, но тогда они были теми у кого была идея, и по большому счету больше ничего, а AMD был притянут для диверсификации.
3. Вообще неупомянут XScale, который в свое время занимал заметную часть ниши, процессоры простых телефонов также зачастую имели ARM архитектуру. Конкурент TI тоже применял её. И вообще когда первый айфон вышел, все и так понимали, что как минимум крупную долю ARM будет занимать, в т.ч. и с учетом того что win mobile во многом была на ARM-процессорах. Да и кто сказал, что Apple не поменяла бы её, особенно с учетом того что тогда её процессоры целиком делали Samsung. Уж скорее Android закрепил применение ARM в мобильных устройствах. Но напомню, что power был куда более крутым процессором, и должно было вот вот выйти новое поколение, когда Apple перешли на Intel, вряд ли им что-то помешает сделать подобное и с ARM архитектурой, разве что страх резких движений в отсутствие Джобса.
4. Система на кристале в широком смысле, развивалась на обоих платформах приблизительно одновременно, единственное что в x86 она выражалась в основном в видеоядре, а остальное им не к чему. На самом деле польза нетворка, звука и прочего лишь в цене, и это начали пихать в один кристалл, ещё до того как оно вошло во все спецификации ARM. Зато вот то что сделала AMD, работу с GDDR в консолях, вот это наконец-то шаг на опережение, ведь всегда речь заходила о том что AMD отстает по поддержке ОЗУ. Теперь догоняющий в этом плане ARM, но ведь проблема в том, что жлобы производители смартфонов, вечно жмутся на оперативу, едва ли редкие флагманы напихивая до железного предела.
Ответить

Добавить комментарий
Если нужно ответить кому-то конкретно,
лучше нажать на «Ответить» под его комментарием