ARM - это название архитектуры и одновременно название компании, ведущей ее разработку. Аббревиатура ARM расшифровывается как (Advanced RISC Machine или Acorn RISC Machine), что можно перевести как: усовершенствованная RISC-машина. ARM архитектура объединяет в себе семейство как 32, так и 64-разрядных микропроцессорных ядер, разработанных и лицензируемых компанией ARM Limited. Компания ARM Limited занимается сугубо разработкой ядер и инструментария для них (средства отладки, компиляторы и т. д), но никак не производством самих процессоров. Компания ARM Limited продает лицензии на производство ARM процессоров сторонним фирмам. Список компаний, получивших лицензию на производство ARM процессоров был достаточно широк, например, AMD, Atmel, Altera, Cirrus Logic, Intel, Marvell, NXP, Samsung, LG, MediaTek, Qualcomm, Sony Ericsson, Texas Instruments, nVidia, Freescale и многие другие. Некоторые компании, получившие лицензию на выпуск ARM процессоров, создавали и собственные варианты ядер на базе ARM архитектуры (DEC StrongARM, Freescale i.MX, Intel XScale, NVIDIA Tegra, ST-Ericsson Nomadik, Qualcomm Snapdragon, Texas Instruments OMAP, Samsung Hummingbird, LG H13, Apple A4/A5/A6 и HiSilicon K3). Широко известны семейства процессоров ARM: ARM7, ARM9, ARM11 и Cortex.
Где используются ARM процессоры? Что такое ARM процессор? Чем отличается архитектура ARM от x86 процессоров? На базе ARM процессоров может работать фактически любая электроника: КПК, мобильные телефоны и смартфоны, цифровые плееры, портативные игровые консоли, калькуляторы, внешние жесткие диски и маршрутизаторы. Все они содержат в себе ARM-ядро, поэтому можно сказать, что ARM - мобильные процессоры для смартфонов и планшетов. ARM процессор представляет из себя SoC, или "систему на чипе". SoC система может содержать в одном кристалле, помимо самого CPU, и остальные части полноценного компьютера. Это и контроллер памяти, и контроллер портов ввода-вывода, и графическое ядро, и система геопозиционирования (GPS). В нем может находиться и 3G модуль, а также многое другое.
Если рассматривать отдельно семейство ARM процессоров, допустим Cortex-A9 (или любое другое), нельзя сказать, что все процессоры одного семейства имеют одинаковую производительность или все снабжены GPS модулем. Все эти параметры сильно зависят от производителя чипа и того, что и как он решил реализовать в своем продукте.
Чем же отличается ARM от X86 процессоров? Сама по себе RISC (Reduced Instruction Set Computer) архитектура подразумевает под собой уменьшенный набор команд. Что соответственно ведет к очень умеренному энергопотреблению. Ведь внутри любого ARM чипа находится гораздо меньше транзисторов, чем у его собрата из х86 линейки. Не забываем, что в SoC-системе все периферийные устройства находится внутри одной микросхемы, что позволяет ARM процессору быть еще более экономным в плане энергопотребления.
ARM архитектура изначально была предназначена для вычисления только целочисленных операций, в отличии от х86, которые умеют работать с вычислениями с плавающей запятой или FPU. Но нельзя однозначно сравнивать эти две архитектуры. В чем-то преимущество будет и у ARM, а где-то и наоборот.
В чем же принципиальная разница между ARM и X86 процессорами? Ответ будет таким: ARM процессоры используют ограниченный и простой набор команд, по сравнению с х86 процессорами. В этом его как плюсы, так и минусы. Но в последнее время характеристики новых ARM говорят о том, что ARM процессоры начинают очень медленно, но уверенно догонять, а кое в чем и перегонять обычные х86. Многие уверены в том, что в скором времени ARM процессоры заменят х86 платформу в сегменте домашних ПК. ARM процессор активно используется и как экономичный мобильный процессор для смартфонов и планшетов. В 2020 году после почти 15 лет выпуска компьютеров с процессорами Intel компания Apple объявила о переходе на процессоры ARM собственной разработки, которые производятся внешним подрядчиком на заводах TSMC.
В настоящее время широко известными являются несколько семейств процессоров ARM:
- ARM7 (с тактовой частотой до 60-72 МГц), предназначенные, например, для недорогих мобильных телефонов и встраиваемых решений средней производительности. В настоящее время активно вытесняется новым семейством Cortex.
- ARM9, ARM11 (с частотами до 1 ГГц) для более мощных телефонов, карманных компьютеров и встраиваемых решений высокой производительности.
- Cortex A — новое семейство процессоров на смену ARM9 и ARM11.
Cortex M — новое семейство процессоров на смену ARM7, также призванное занять новую для ARM нишу встраиваемых решений низкой производительности. В семействе присутствуют четыре значимых ядра:
- Cortex-M0, Cortex-M0+ (более энергоэффективное) и Cortex-M1 (оптимизировано для применения в ПЛИС) с архитектурой ARMv6-M;
- Cortex-M3 с архитектурой ARMv7-M;
- Cortex-M4 (добавлены SIMD-инструкции, опционально FPU) и Cortex-M7 (FPU с поддержкой чисел одинарной и двойной точности) с архитектурой ARMv7E-M;
- Cortex-M23 и Cortex-M33 с архитектурой ARMv8-M ARMv8-M .
В 2010 году производитель анонсировал процессоры Cortex-A15 под кодовым названием Eagle, ARM утверждает, что ядро Cortex A15 на 40 процентов производительнее на той же частоте, чем ядро Cortex-A9 при одинаковом числе ядер на чипе. Изделие, изготовленное по 28-нанометровому техпроцессу, имело 4 ядра, могло функционировать на частоте до 2,5 ГГц и поддерживалось многими современными операционными системами.
Популярное семейство микропроцессоров xScale фирмы Marvell (до 27 июня 2007 года — Intel) в действительности является расширением архитектуры ARM9, дополненной набором инструкций Wireless MMX, специально разработанных фирмой Intel для поддержки мультимедийных приложений.
ARM представила новые разработки в области CPU и GPU. Они составят основу для процессоров флагманских Android-смартфонов 2022 года. ARM показала новые ядра Cortex-X2 и Cortex-A710 для CPU, а также GPU Mali-G710. Это первые разработки компании, в которых используется новая архитектура ARMv9. Это сулит большой скачок производительности, а также новые функции безопасности и искусственного интеллекта.
Cortex-X2, как обычно, это часть кастомной программы ARM, которая позволяет партнёрам компании по-своему переделывать ядра. Это преемник прошлогоднего Cortex-X1, самая мощная разработка в линейке. Обещает прирост на 16% по сравнению с предыдущей моделью.
Cortex-A710 — новое «большое» ядро — предлагает прирост на 30% по части энергоэффективности и на 10% по части производительности по сравнению с Cortex-A78. Компания также показала «малое» ядро Cortex-A510 на замену Cortex-A55. Оно тоже улучшит показатели производительности и энергоэффективности на 30 и 20% соответственно.
Что касается GPU Mali-G710, то он обещает прирост на 20% в игровой производительности и на 20% в энергоэффективности.
Напомним, что летом 2020 года Apple объявила о своих планах по переходу на ARM-процессоры в фирменных компьютерах. В ноябре прошлого года были выпущены первые устройства на базе чипсета M1, которыми стали MacBook Pro, MacBook Air и Mac mini. В этом году к ним присоединился iMac.
Ближе к концу двухлетнего периода Apple представит наиболее производительные устройства. Речь идёт о Mac Pro на базе 20- и 40-ядерных ARM-чипов. Тем не менее, до этого Apple запустит Mac Pro на базе процессоров Intel Xeon серии W-3300, который были уже недавно всем представлены, но первым 5-нанометровым процессором в мире стал Apple M1 на архитектуре ARM.
Версия сайта для слабовидящих