Qu'est-ce qu'un processeur arm ? Processeurs ARM : caractéristiques architecturales, différences et perspectives

Tous ceux qui s'intéressent aux technologies mobiles ont entendu parler de l'architecture ARM. Cependant, pour la plupart des gens, cela est associé aux processeurs des tablettes ou des smartphones. D'autres les corrigent, précisant qu'il ne s'agit pas de la pierre elle-même, mais seulement de son architecture. Mais presque aucun d’entre eux ne s’intéressait réellement à l’origine et à la date de cette technologie.

Entre-temps, cette technologie est répandue parmi de nombreux gadgets modernes, qui sont de plus en plus nombreux chaque année. De plus, sur le chemin du développement de l'entreprise qui a commencé à développer des processeurs ARM, il y a un cas intéressant, ce qui n'est pas un péché à mentionner, peut-être que pour quelqu'un cela deviendra une leçon pour l'avenir.

Architecture ARM pour les nuls

L'abréviation ARM cache une société britannique assez prospère, ARM Limited, dans le domaine des technologies informatiques. Il signifie Advanced RISC Machines et est l'un des principaux développeurs et concédants de licence au monde de l'architecture de processeur RISC 32 bits qui alimente la plupart des appareils portables.

Mais, de manière caractéristique, l'entreprise elle-même ne produit pas de microprocesseurs, mais se contente de développer et de concéder sa technologie sous licence à des tiers. En particulier, l'architecture du microcontrôleur ARM est achetée par les fabricants suivants :

Atmel.
Cirrus Logique.
Intel.
Pomme.
nVidia.
SalutSilicon.
Merveilleux.
Samsung.
Qualcomm.
Sony Ericsson.
Texas Instruments.
Broadcom.

Certains d’entre eux sont connus d’un large public de consommateurs de gadgets numériques. Selon la société britannique ARM, le nombre total de microprocesseurs produits grâce à leur technologie s'élève à plus de 2,5 milliards. Il existe plusieurs séries de pierres mobiles :

ARM7 - fréquence d'horloge 60-72 MHz, pertinente pour les appareils mobiles téléphones économiques.
ARM9/ARM9E - la fréquence est déjà plus élevée, environ 200 MHz. Les smartphones et assistants numériques personnels (PDA) plus fonctionnels sont équipés de tels microprocesseurs.

Cortex et ARM11 sont des familles de microprocesseurs plus modernes par rapport à l'architecture de microcontrôleur ARM précédente, avec des vitesses d'horloge allant jusqu'à 1 GHz et des capacités avancées de traitement du signal numérique.

Les microprocesseurs xScale populaires de Marvell (jusqu'au milieu de l'été 2007, le projet était à la disposition d'Intel) sont en fait une version étendue de l'architecture ARM9, complétée par le jeu d'instructions Wireless MMX. Cette solution d'Intel était axée sur la prise en charge des applications multimédia.

La technologie ARM fait référence à une architecture de microprocesseur 32 bits contenant un jeu d'instructions réduit, appelé RISC. Selon les calculs, l'utilisation de processeurs ARM représente 82 % du nombre total de processeurs RISC produits, ce qui indique une zone de couverture assez large des systèmes 32 bits.

De nombreux appareils électroniques sont équipés d'une architecture de processeur ARM, et il ne s'agit pas seulement des PDA et des téléphones portables, mais également des consoles de jeux portables, des calculatrices, des périphériques informatiques, des équipements réseau et bien plus encore.

Un petit voyage dans le temps

Prenons une machine à voyager dans le temps imaginaire il y a quelques années et essayons de comprendre où tout a commencé. On peut affirmer sans se tromper qu'ARM est plutôt un monopole dans son domaine. Et cela est confirmé par le fait que la grande majorité des smartphones et autres appareils électroniques numériques sont contrôlés par des microprocesseurs créés à l'aide de cette architecture.

En 1980, Acorn Computers a été fondée et a commencé à créer des ordinateurs personnels. Par conséquent, ARM a été précédemment présenté sous le nom de Acorn RISC Machines.

Un an plus tard, une version domestique du BBC Micro PC dotée de la toute première architecture de processeur ARM a été présentée aux consommateurs. Ce fut un succès, cependant, la puce ne pouvait pas faire face aux tâches graphiques et d'autres options sous la forme des processeurs Motorola 68000 et National Semiconductor 32016 n'étaient pas non plus adaptées à cela.

La direction de l'entreprise a alors pensé à créer son propre microprocesseur. Les ingénieurs s'intéressaient à une nouvelle architecture de processeur inventée par des diplômés d'une université locale. Il utilisait simplement le jeu d’instructions réduit, ou RISC. Et après l'apparition du premier ordinateur, contrôlé par le processeur Acorn Risc Machine, le succès est venu assez rapidement - en 1990, un accord est conclu entre la marque britannique et Apple. Cela a marqué le début du développement d'un nouveau chipset, qui a conduit à la formation d'une équipe de développement entière appelée Advanced RISC Machines, ou ARM.

À partir de 1998, la société a changé son nom pour ARM Limited. Et désormais, les spécialistes ne sont plus impliqués dans la production et la mise en œuvre de l'architecture ARM. Qu'est-ce que ça a donné ? Cela n'a en aucun cas affecté le développement de l'entreprise, même si la direction principale et unique de l'entreprise était le développement de technologies, ainsi que la vente de licences à des sociétés tierces afin qu'elles puissent utiliser l'architecture du processeur. Dans le même temps, certaines entreprises acquièrent les droits sur des cœurs prêts à l'emploi, tandis que d'autres équipent les processeurs de leurs propres cœurs sous une licence acquise.

Selon certaines données, le bénéfice de l'entreprise sur chacune de ces solutions est de 0,067 $. Mais ces informations sont moyennes et dépassées. Le nombre de cœurs dans les chipsets augmente chaque année et, par conséquent, le coût des processeurs modernes dépasse celui des modèles plus anciens.

Champ d'application

C'est le développement des appareils mobiles qui a apporté une énorme popularité à ARM Limited. Et lorsque la production de smartphones et d’autres appareils électroniques portables s’est généralisée, les processeurs économes en énergie ont immédiatement été utilisés. Je me demande s'il existe une architecture Linux sur arm ?

Le point culminant du développement d'ARM s'est produit en 2007, lorsque son partenariat avec la marque Apple a été renouvelé. Après cela, le premier iPhone basé sur un processeur ARM a été présenté aux consommateurs. Depuis lors, une telle architecture de processeur est devenue un composant invariable de presque tous les smartphones fabriqués que l'on ne trouve que sur le marché mobile moderne.

Nous pouvons dire que presque tous les appareils électroniques modernes qui doivent être contrôlés par un processeur sont équipés d'une manière ou d'une autre de puces ARM. Et le fait qu’une telle architecture de processeur prenne en charge de nombreux systèmes d’exploitation, que ce soit Linux, Android, iOS et Windows, constitue un avantage indéniable. Parmi eux se trouve Windows Embedded CE 6.0 Core ; l'architecture Arm est également prise en charge par celui-ci. Cette plateforme est conçue pour les ordinateurs de poche, les téléphones mobiles et les systèmes embarqués.

Caractéristiques distinctives de x86 et ARM

De nombreux utilisateurs qui ont beaucoup entendu parler d'ARM et de x86 confondent légèrement ces deux architectures. Ils présentent cependant certaines différences. Il existe deux principaux types d'architectures :

CISC (informatique à jeu d'instructions complexe).
L'informatique).

CISC inclut les processeurs x86 (Intel ou AMD), RISC, comme vous pouvez déjà le comprendre, inclut la famille ARM. Les architectures x86 et arm ont leurs fans. Grâce aux efforts des spécialistes d'ARM, qui ont mis l'accent sur l'efficacité énergétique et l'utilisation d'un ensemble d'instructions simples, les processeurs en ont grandement bénéficié : le marché mobile a commencé à se développer rapidement et de nombreux smartphones ont presque égalé les capacités des ordinateurs.

À son tour, Intel a toujours été célèbre pour produire des processeurs offrant des performances et une bande passante élevées pour les ordinateurs de bureau, les ordinateurs portables, les serveurs et même les superordinateurs.

Ces deux familles ont conquis à leur manière le cœur des utilisateurs. Mais quelle est leur différence ? Il existe plusieurs particularités, voire caractéristiques ; regardons les plus importantes d’entre elles.

Puissance de calcul

Commençons par analyser les différences entre les architectures ARM et x86 avec ce paramètre. La spécialité des professeurs RISC est d'utiliser le moins d'instructions possible. De plus, ils doivent être aussi simples que possible, ce qui leur confère des avantages non seulement pour les ingénieurs, mais également pour les développeurs de logiciels.

La philosophie ici est simple : si les instructions sont simples, alors le circuit souhaité ne nécessite pas trop de transistors. En conséquence, de l'espace supplémentaire est libéré pour quelque chose ou la taille des puces devient plus petite. Pour cette raison, les microprocesseurs ARM ont commencé à intégrer des périphériques tels que des processeurs graphiques. Exemple concret- un ordinateur Raspberry Pi avec un nombre minimum de composants.

Cependant, des instructions simples ont un coût. Pour effectuer certaines tâches, des instructions supplémentaires sont nécessaires, ce qui entraîne généralement une augmentation de la consommation de mémoire et du temps d'exécution des tâches.

Contrairement à l'architecture du processeur arm, les instructions des puces CISC, telles que les solutions Intel, peuvent effectuer des tâches complexes avec une grande flexibilité. En d'autres termes, les machines basées sur RISC effectuent des opérations entre les registres et nécessitent généralement que le programme charge des variables dans le registre avant d'effectuer l'opération. Les processeurs CISC sont capables d'effectuer des opérations de plusieurs manières :

entre les registres ;
entre le registre et l'emplacement mémoire ;
entre les cellules mémoire.

Mais ce n'est qu'une partie caractéristiques distinctives, passons à l'analyse d'autres signes.

Consommation d'énergie

Selon le type d'appareil, la consommation d'énergie peut avoir une importance variable. Pour un système connecté à une source d’énergie constante (réseau électrique), il n’y a tout simplement aucune limite à la consommation d’énergie. Cependant, les téléphones mobiles et autres gadgets électroniques dépendent entièrement de la gestion de l’énergie.

Une autre différence entre les architectures arm et x86 est que la première a une consommation électrique inférieure à 5 W, y compris de nombreux packages associés : GPU, périphériques, mémoire. Cette faible consommation est due au plus petit nombre de transistors combiné à des vitesses relativement faibles (si l'on fait un parallèle avec les processeurs de bureau). Dans le même temps, cela a un impact sur la productivité : les opérations complexes prennent plus de temps à être réalisées.

Les cœurs Intel ont une structure plus complexe et, par conséquent, leur consommation d'énergie est nettement plus élevée. Par exemple, un processeur Intel I-7 hautes performances consomme environ 130 W d'énergie, versions mobiles- 6-30 W.

Logiciel

Il est assez difficile de faire une comparaison sur ce paramètre, puisque les deux marques sont très appréciées dans leur entourage. Les appareils basés sur des processeurs à architecture arm fonctionnent parfaitement avec les systèmes d'exploitation mobiles (Android, etc.).

Les machines exécutant des processeurs Intel sont capables d'exécuter des plates-formes telles que Windows et Linux. De plus, les deux familles de microprocesseurs sont compatibles avec les applications écrites en Java.

En analysant les différences d'architectures, une chose peut être dite avec certitude : les processeurs ARM gèrent principalement la consommation électrique des appareils mobiles. L'objectif principal des solutions de bureau est de fournir des performances élevées.

Nouvelles réalisations

La société ARM, grâce à sa politique compétente, a complètement pris le contrôle du marché mobile. Mais à l’avenir, elle ne s’arrêtera pas là. Il n'y a pas si longtemps, un nouveau développement de cœurs a été présenté : Cortex-A53 et Cortex-A57, qui ont reçu une mise à jour importante : la prise en charge de l'informatique 64 bits.

Le cœur A53 est un successeur direct de l'ARM Cortex-A8 qui, bien que ses performances ne soient pas très élevées, avait une consommation d'énergie minimale. Comme le notent les experts, la consommation électrique de l'architecture est réduite de 4 fois et, en termes de performances, elle ne sera pas inférieure au cœur Cortex-A9. Et ce malgré le fait que la zone centrale de l'A53 est 40 % plus petite que celle de l'A9.

Le cœur A57 remplacera le Cortex-A9 et le Cortex-A15. Dans le même temps, les ingénieurs ARM affirment une augmentation phénoménale des performances - trois fois supérieure à celle du cœur A15. Autrement dit, le microprocesseur A57 sera 6 fois plus rapide que le Cortex-A9, et son efficacité énergétique sera 5 fois meilleure que celle de l'A15.

En résumé, la série Cortex, à savoir la plus avancée a53, se distingue de ses prédécesseurs par des performances plus élevées dans un contexte d'efficacité énergétique tout aussi élevée. Même les processeurs Cortex-A7, installés sur la plupart des smartphones, ne peuvent pas rivaliser !

Mais ce qui est plus précieux, c'est que l'architecture arm cortex a53 est le composant qui vous permettra d'éviter les problèmes liés au manque de mémoire. De plus, l’appareil déchargera la batterie plus lentement. Grâce au nouveau produit, ces problèmes appartiendront désormais au passé.

Solutions graphiques

En plus de développer des processeurs, ARM travaille sur la mise en œuvre d'accélérateurs graphiques de la série Mali. Et le tout premier d'entre eux est le Mali 55. Le téléphone LG Renoir était équipé de cet accélérateur. Et oui, c’est le téléphone mobile le plus ordinaire. Seulement, le GPU n'était pas responsable des jeux, mais restituait uniquement l'interface, car à en juger par les normes modernes, le processeur graphique a des capacités primitives.

Mais les progrès avancent inexorablement et donc, afin de rester dans l'air du temps, ARM propose également des modèles plus avancés qui conviennent aux smartphones de milieu de gamme. Nous parlons des GPU communs Mali-400 MP et Mali-450 MP. Bien qu'ils aient de faibles performances et un ensemble limité d'API, cela ne les empêche pas de trouver une application dans les modèles mobiles modernes. Un exemple frappant est le téléphone Zopo ZP998, dans lequel la puce MTK6592 à huit cœurs est associée à un accélérateur graphique Mali-450 MP4.

Compétitivité

Actuellement, personne ne s’oppose encore à ARM, et cela est principalement dû au fait que la bonne décision a été prise à l’époque. Mais il était une fois, au début de son voyage, une équipe de développeurs travaillait à la création de processeurs pour PC et tentait même de rivaliser avec un géant comme Intel. Mais même après le changement de direction de l'activité, l'entreprise a connu des moments difficiles.

Et lorsque la marque informatique de renommée mondiale Microsoft a conclu un accord avec Intel, les autres fabricants n'avaient tout simplement aucune chance : le système d'exploitation Windows a refusé de fonctionner avec les processeurs ARM. Comment ne pas résister à l’utilisation d’émulateurs gcam pour l’architecture arm ?! Quant à Intel, observant la vague de succès d'ARM Limited, il a également tenté de créer un processeur qui serait un digne concurrent. A cet effet, la puce Intel Atom a été mise à la disposition du grand public. Mais cela a pris beaucoup plus de temps qu’ARM Limited. Et la puce n'est entrée en production qu'en 2011, mais un temps précieux a déjà été perdu.

Essentiellement, Intel Atom est un processeur CISC avec une architecture x86. Les spécialistes ont réussi à obtenir une consommation d'énergie inférieure à celle des solutions ARM. Cependant, tous les logiciels publiés pour les plateformes mobiles sont mal adaptés à l'architecture x86.

En fin de compte, l'entreprise a reconnu l'énormité de la décision et a ensuite abandonné la production de processeurs pour appareils mobiles. Le seul grand fabricant de puces Intel Atom est ASUS. Dans le même temps, ces processeurs ne sont pas tombés dans l'oubli : les netbooks, nettops et autres appareils portables en sont équipés en masse.

Cependant, il est possible que la situation change et que le système d'exploitation Windows préféré de tous prenne en charge les microprocesseurs ARM. De plus, des mesures sont prises dans cette direction, peut-être que quelque chose comme des émulateurs gcam sur l'architecture ARM pour les solutions mobiles apparaîtra vraiment ?! Qui sait, le temps nous le dira et chaque chose sera remise à sa place.

Dans l'histoire du développement de la société ARM, il y en a un point intéressant(au tout début de l'article, c'est ce que l'on voulait dire). Il était une fois ARM Limited basé sur Apple et il est probable que toute la technologie ARM lui aurait appartenu. Cependant, le destin en a décidé autrement : en 1998, Apple était en crise et la direction a été contrainte de vendre sa participation. Actuellement, il est à égalité avec d'autres fabricants et il lui reste à acheter la technologie d'ARM Limited pour ses appareils iPhone et iPad. Qui aurait pu savoir comment les choses pourraient se passer ?!

Les processeurs ARM modernes sont capables d'effectuer des opérations plus complexes. Et dans un avenir proche, la direction de l'entreprise ambitionne de se lancer sur le marché des serveurs, qui l'intéresse sans aucun doute. De plus, à notre époque moderne, alors que l’ère du développement de l’Internet des objets (IoT), y compris des appareils électroménagers « intelligents », approche, on peut prédire une demande encore plus grande de puces à architecture ARM.

ARM Limited a donc un avenir loin d’être sombre devant lui ! Et il est peu probable que dans un avenir proche, quelqu'un puisse remplacer ce géant de la téléphonie mobile, sans aucun doute, dans le développement de processeurs pour smartphones et autres appareils électroniques similaires.

Comme conclusion

Les processeurs ARM ont rapidement conquis le marché des appareils mobiles, tout cela grâce à une faible consommation d'énergie et, bien que pas très élevée, mais toujours de bonnes performances. Actuellement, la situation chez ARM ne peut qu'être enviée. De nombreux fabricants utilisent ses technologies, ce qui place Advanced RISC Machines à égalité avec des géants dans le domaine du développement de processeurs comme Intel et AMD. Et ce malgré le fait que l'entreprise ne dispose pas de sa propre production.

Pendant quelque temps, le concurrent de la marque mobile était la société MIPS avec l'architecture du même nom. Mais à l'heure actuelle, il n'existe encore qu'un seul concurrent sérieux en la personne d'Intel Corporation, même si sa direction ne estime pas que l'architecture ARM puisse constituer une menace pour sa part de marché.

De plus, selon les experts d'Intel, les processeurs ARM ne sont pas capables d'exécuter les versions de bureau des systèmes d'exploitation. Cependant, une telle affirmation semble un peu illogique, car les propriétaires de PC ultramobiles n'utilisent pas de « lourds » logiciel. Dans la plupart des cas, vous avez besoin d'accéder à Internet, d'éditer des documents, d'écouter des fichiers multimédias (musique, films) et d'autres tâches simples. Et les solutions ARM s'adaptent bien à de telles opérations.

Le monde informatique évolue rapidement. Les ordinateurs de bureau ont perdu la première place du classement des ventes au profit des ordinateurs portables, et ils sont sur le point de céder le marché aux tablettes et autres appareils mobiles. Il y a 10 ans, nous valorisions le mégahertz pur, la véritable puissance et les performances. Désormais, pour conquérir le marché, le processeur doit être non seulement rapide, mais aussi économique. Beaucoup de gens pensent qu’ARM est l’architecture du 21e siècle. Est-ce ainsi ?

Nouveau - vieux bien oublié

Les journalistes, à la suite des responsables des relations publiques d'ARM, présentent souvent cette architecture comme quelque chose de complètement nouveau qui devrait enterrer le x86 aux cheveux gris.

En fait, ARM et x86, sur la base desquels ils sont construits Processeurs Intel, AMD et VIA, installés dans les ordinateurs portables et de bureau, ont presque le même âge. La première puce x86 est sortie en 1978. Le projet ARM a officiellement démarré en 1983, mais s'appuyait sur des développements réalisés presque simultanément à la création du x86.

Les premiers ARM ont impressionné les spécialistes par leur élégance, mais avec leurs performances relativement faibles, ils n'ont pas pu conquérir un marché qui exigeait des vitesses élevées et ne prêtait pas attention à l'efficacité. Certaines conditions devaient être réunies pour que la popularité d'ARM monte en flèche.

Au tournant des années 80 et 90, avec leur huile relativement bon marché, les énormes SUV dotés de puissants moteurs de 6 litres étaient très demandés. Peu de gens s’intéressaient aux voitures électriques. Mais à notre époque, où le baril de pétrole coûte plus de 100 dollars, seuls les riches ont besoin de grosses voitures équipées de moteurs gourmands en énergie ; les autres sont pressés de passer à des voitures économiques. Une chose similaire s'est produite avec ARM. Lorsque la question de la mobilité et de l’efficacité s’est posée, l’architecture s’est révélée très demandée.

Processeur "Risque"

ARM est une architecture RISC. Il utilise un ensemble réduit de commandes - RISC (ordinateur à jeu d'instructions réduit). Ce type d'architecture est apparu à la fin des années 70, à peu près au moment où Intel proposait son x86.

En expérimentant avec divers compilateurs et processeurs de microcode, les ingénieurs ont remarqué que dans certains cas, des séquences d'instructions simples étaient exécutées plus rapidement qu'une seule. opération complexe. Il a été décidé de créer une architecture qui impliquerait de travailler avec un ensemble limité d'instructions simples, dont le décodage et l'exécution prendraient un minimum de temps.

L'un des premiers projets de processeurs RISC a été réalisé par un groupe d'étudiants et d'enseignants de l'Université de Berkeley en 1981. C’est précisément à cette époque que la société britannique Acorn relève le défi du temps. Elle a produit des ordinateurs éducatifs BBC Micro basés sur le processeur 6502, qui étaient très populaires à Foggy Albion. Mais ces ordinateurs personnels ont rapidement commencé à perdre face à des machines plus avancées. Acorn risquait de perdre le marché. Les ingénieurs de l'entreprise, après avoir pris connaissance des travaux des étudiants sur les processeurs RISC, ont décidé que créer leur propre puce serait assez simple. En 1983, le projet Acorn RISC Machine est lancé, qui deviendra plus tard ARM. Trois ans plus tard, le premier processeur sortait.

Premier BRAS

Il était extrêmement simple. Les premières puces ARM manquaient même d'instructions de multiplication et de division, qui étaient représentées par un ensemble d'instructions plus simples. Une autre caractéristique des puces était les principes de travail avec la mémoire : toutes les opérations avec les données ne pouvaient être effectuées que dans des registres. Dans le même temps, le processeur fonctionnait avec ce qu'on appelle la fenêtre de registre, c'est-à-dire qu'il ne pouvait accéder qu'à une partie de tous les registres disponibles, qui étaient pour la plupart universels, et leur fonctionnement dépendait du mode dans lequel se trouvait le processeur. Cela a permis d'abandonner le cache dans les toutes premières versions d'ARM.

De plus, en simplifiant les jeux d'instructions, les développeurs d'architecture ont pu se passer d'un certain nombre d'autres blocs. Par exemple, les premiers ARM manquaient complètement de microcode, ainsi que d'unité à virgule flottante (FPU). Le nombre total de transistors dans le premier ARM était de 30 000. Dans des x86 similaires, il y en avait plusieurs fois, voire un ordre de grandeur de plus. Des économies d'énergie supplémentaires sont obtenues grâce à l'exécution conditionnelle des commandes. C'est-à-dire que telle ou telle opération sera effectuée s'il existe un fait correspondant dans le registre. Cela aide le processeur à éviter les « mouvements inutiles ». Toutes les instructions sont exécutées séquentiellement. En conséquence, ARM a perdu en performances, mais pas de manière significative, tout en gagnant considérablement en consommation électrique.

Les principes de base de l'architecture restent les mêmes que dans le premier ARM : travailler avec des données uniquement dans des registres, un jeu d'instructions réduit, un minimum de modules supplémentaires. Tout cela confère à l’architecture une faible consommation d’énergie et des performances relativement élevées.

Afin d'augmenter ce chiffre, ARM a introduit plusieurs jeux d'instructions supplémentaires ces dernières années. Aux côtés de l'ARM classique, il existe Thumb, Thumb 2, Jazelle. Ce dernier est conçu pour accélérer l’exécution du code Java.

Cortex - l'ARM le plus avancé

Cortex – architectures modernes pour appareils mobiles, systèmes embarqués et microcontrôleurs. En conséquence, les processeurs sont désignés comme Cortex-A, intégrés – Cortex-R et les microcontrôleurs – Cortex-M. Tous sont construits sur l’architecture ARMv7.

L'architecture la plus avancée et la plus puissante de la gamme ARM est le Cortex-A15. On suppose que des modèles principalement à deux ou quatre cœurs seront produits sur cette base. Le Cortex-A15 de tous les ARM précédents est le plus proche du x86 en termes de nombre et de qualité de blocs.

Le Cortex-A15 est basé sur des cœurs de processeur équipés d'une unité FPU et d'un ensemble d'instructions NEON SIMD conçues pour accélérer le traitement des données multimédia. Les cœurs disposent d'un pipeline en 13 étapes, ils prennent en charge l'exécution d'instructions libres et la virtualisation basée sur ARM.

Cortex-A15 prend en charge le système d'adressage de mémoire avancé. ARM reste une architecture 32 bits, mais les ingénieurs de la société ont appris à convertir le 64 bits ou tout autre adressage avancé en 32 bits convivial pour le processeur. La technologie s’appelle Extensions d’adresses physiques longues. Grâce à lui, le Cortex-A15 peut théoriquement adresser jusqu'à 1 To de mémoire.

Chaque cœur est équipé d'un cache de premier niveau. De plus, il existe jusqu'à 4 Mo de cache L2 distribué à faible latence. Le processeur est équipé d'un bus cohérent de 128 bits, qui peut être utilisé pour communiquer avec d'autres unités et périphériques.

Les noyaux qui sous-tendent le Cortex-A15 sont un développement du Cortex-A9. Ils ont une structure similaire.

Le Cortex-A9, contrairement au Cortex-A15, peut être produit en versions multicœur et monocœur. La fréquence maximale est de 2,0 GHz, Cortex-A15 suggère la possibilité de créer des puces fonctionnant à une fréquence de 2,5 GHz. Les puces basées sur celui-ci seront fabriquées à l'aide de procédés techniques de 40 nm et moins. Le Cortex-A9 est produit selon des technologies de traitement de 65 et 40 nm.

Le Cortex-A9, comme le Cortex-A15, est destiné à être utilisé dans les smartphones et tablettes hautes performances, mais il ne convient pas aux applications plus sérieuses, par exemple dans les serveurs. Seul le Cortex-A15 dispose d'une virtualisation matérielle et d'un adressage mémoire avancé. De plus, le jeu d'instructions NEON Advanced SIMD et le FPU sont facultatifs dans le Cortex-A9, alors qu'ils sont requis dans le Cortex-A15.

Le Cortex-A8 disparaîtra progressivement de la scène à l'avenir, mais pour l'instant, cette variante monocœur trouvera une utilisation dans les smartphones économiques. La solution à faible coût, allant de 600 MHz à 1 GHz, offre une architecture équilibrée. Il dispose d'une unité FPU et prend en charge la première version de SIMD NEON. Cortex-A8 suppose un seul processus technologique - 65 nm.

ARM des générations précédentes

Les processeurs ARM11 sont assez courants sur le marché mobile. Ils sont construits sur la base de l'architecture ARMv6 et de ses modifications. Il se caractérise par des pipelines en 8 à 9 étapes, la prise en charge de Jazelle, qui permet d'accélérer le traitement du code Java, les instructions de flux SIMD, Thumb-2.

Les processeurs XScale, ARM10E, ARM9E sont basés sur l'architecture ARMv5 et ses modifications. La longueur maximale du pipeline est de 6 étapes, Thumb, Jazelle DBX, Enhanced DSP. Les puces Xscale ont un cache de deuxième niveau. Les processeurs étaient utilisés dans les smartphones du milieu des années 2000 ; on les trouve aujourd'hui dans certains téléphones portables bon marché.

ARM9TDMI, ARM8, StrongARM - représentants d'ARMv4, qui dispose d'un pipeline en 3 à 5 étapes et prend en charge Thumb. ARMv4, par exemple, se retrouvait dans les premiers iPod classiques.

ARM6 et ARM7 appartiennent à ARMv3. Dans cette architecture, l'unité FPU est apparue pour la première fois ; un adressage mémoire 32 bits a été implémenté, et non 26 bits, comme dans les premiers exemples d'architecture. ARMv2 et ARMv1 étaient techniquement des puces de 32 bits, mais en réalité ne fonctionnaient activement qu'avec un espace d'adressage de 26 bits. Le cache est apparu pour la première fois dans ARMv2.

Leur nom est légion

Acorn n’avait pas initialement l’intention de devenir un acteur sur le marché des processeurs. La tâche du projet ARM était de créer une puce de sa propre production pour la production d'ordinateurs - c'était la création de PC qu'Acorn considérait comme son activité principale.

ARM est passé d'un groupe de développement à une entreprise grâce à Apple. En 1990, Apple, en collaboration avec VLSI et Acorn, a commencé à développer un processeur à faible coût pour le premier ordinateur de poche, le Newton. À ces fins, une société distincte a été créée, qui a reçu le nom de projet interne Acorn - ARM.

Avec la participation d'Apple, un processeur ARM6 a été créé, le plus proche des puces modernes d'un développeur anglais. Dans le même temps, DEC a pu breveter l'architecture ARM6 et a commencé à produire des puces sous la marque StrongARM. Quelques années plus tard, la technologie a été transférée à Intel dans le cadre d'un autre litige en matière de brevet. Le géant des microprocesseurs a créé son propre processeur analogique, le processeur XScale, basé sur ARM. Mais au milieu de la décennie précédente, Intel s'en est débarrassé " actif non essentiel", en se concentrant exclusivement sur x86. XScale est passé entre les mains de Marvell, qui détenait déjà une licence pour ARM.

Au début, ARM, qui était nouveau dans le monde, n'était pas en mesure de produire des processeurs. Sa direction a choisi une autre manière de gagner de l’argent. L'architecture ARM était simple et flexible. Au début, le noyau n'avait même pas de cache, donc par la suite les modules supplémentaires, y compris les contrôleurs FPU, n'étaient pas étroitement intégrés au processeur, mais étaient, pour ainsi dire, attachés à la base.

En conséquence, ARM a mis la main sur un concepteur intelligent qui a permis aux entreprises technologiquement avancées de créer des processeurs ou des microcontrôleurs adaptés à leurs besoins. Cela se fait à l'aide de coprocesseurs, qui peuvent étendre les fonctionnalités standard. Au total, l'architecture prend en charge jusqu'à 16 coprocesseurs (numéros de 0 à 15), mais le numéro 15 est réservé au coprocesseur qui exécute les fonctions de gestion du cache et de la mémoire.

Les périphériques se connectent à la puce ARM, mappant leurs registres sur l'espace mémoire du processeur ou du coprocesseur. Par exemple, une puce de traitement d'image peut être constituée d'un cœur relativement simple basé sur ARM7TDMI et d'un coprocesseur qui assure le décodage du signal HDTV.

ARM a commencé à octroyer des licences pour son architecture. D'autres sociétés l'ont déjà implémenté dans le silicium, notamment Texas Instruments, Marvell, Qualcomm, Freescale, mais aussi des sociétés totalement non essentielles comme Samsung, Nokia, Nintendo ou Canon.

L'absence de ses propres usines, ainsi que des frais de licence impressionnants, ont permis à ARM d'être plus flexible dans le développement de nouvelles versions de l'architecture. L’entreprise les a cuits comme des petits pains chauds, pénétrant ainsi de nouveaux créneaux. Outre les smartphones et les tablettes, l'architecture est utilisée dans des processeurs spécialisés, par exemple dans les navigateurs GPS, les appareils photo numériques et les caméras vidéo. Des contrôleurs industriels et autres puces pour systèmes embarqués sont créés sur cette base.

Le système de licences ARM est un véritable hypermarché de la microélectronique. La société accorde des licences non seulement pour les nouvelles architectures, mais également pour les architectures existantes. Ces derniers peuvent être utilisés pour créer des microcontrôleurs ou des puces pour des appareils à faible coût. Bien entendu, le niveau des droits de licence dépend du degré de nouveauté et de complexité de la variante architecturale qui intéresse le constructeur. Traditionnellement, les processus techniques pour lesquels ARM développe des processeurs sont en retard de 1 à 2 étapes sur ceux considérés comme pertinents pour x86. La haute efficacité énergétique de l'architecture la rend moins dépendante de la transition vers de nouvelles normes technologiques. Intel et AMD s'efforcent de fabriquer des puces plus fines afin d'augmenter les fréquences et le nombre de cœurs tout en conservant la taille physique et la consommation électrique. ARM a intrinsèquement des besoins en énergie inférieurs et offre également des niveaux de performances par watt plus élevés.

Caractéristiques des processeurs NVIDIA, TI, Qualcomm, Marvell

En accordant des licences ARM à gauche et à droite, les développeurs ont renforcé la position de leur architecture au détriment des compétences de leurs partenaires. L'exemple classique dans dans ce cas peut être considéré comme NVIDIA Tegra. Cette gamme de systèmes sur puce est basée sur l'architecture ARM, mais NVIDIA avait déjà ses propres développements très sérieux dans le domaine des graphiques 3D et de la logique système.

ARM donne à ses concédants de licence une grande latitude pour repenser l'architecture. Ainsi, les ingénieurs de NVIDIA ont pu combiner dans Tegra les atouts d'ARM (CPU computing) et de leurs propres produits - travailler avec des graphiques tridimensionnels, etc. En conséquence, Tegra offre les performances 3D les plus élevées de sa catégorie de processeurs. Ils sont 25 à 30 % plus rapides que PowerVR, utilisé par Samsung et Texas Instruments, et presque deux fois plus rapides qu'Adreno, développé par Qualcomm.

D'autres fabricants de processeurs basés sur l'architecture ARM renforcent certains blocs supplémentaires et améliorent les puces pour atteindre des fréquences et des performances plus élevées.

Par exemple, Qualcomm n'utilise pas la conception de référence ARM. Les ingénieurs de l'entreprise l'ont sérieusement retravaillé et l'ont appelé Scorpio - c'est la base des puces Snapdragon. La conception a été en partie repensée pour s'adapter à des processus techniques plus sophistiqués que ceux fournis par l'IP ARM standard. En conséquence, les premiers Snapdragons ont été produits à 45 nm, ce qui leur a fourni des fréquences plus élevées. Et la nouvelle génération de ces processeurs avec une fréquence déclarée de 2,5 GHz pourrait même devenir la plus rapide parmi les analogues basés sur ARM Cortex-A9. Qualcomm utilise également son propre cœur graphique Adreno, créé sur la base de développements achetés auprès d'AMD. D’une certaine manière, Snapdragon et Tegra sont des ennemis au niveau génétique.

Lors de la création de Hummingbird, Samsung a également pris la voie de l'optimisation de l'architecture. Les Coréens, en collaboration avec la société Intrinsity, ont modifié la logique, réduisant ainsi le nombre d'instructions nécessaires pour effectuer certaines opérations. Ainsi, nous avons réussi à gagner 5 à 10 % de productivité. De plus, un cache dynamique L2 et une extension multimédia ARM NEON ont été ajoutés. Les Coréens ont utilisé le PowerVR SGX540 comme module graphique.

Texas Instruments, dans sa nouvelle série OMAP basée sur l'architecture ARM Cortex-A, a ajouté un module IVA spécial chargé d'accélérer le traitement des images. Il vous permet de traiter rapidement les données provenant du capteur vers la caméra intégrée. De plus, il est connecté au FAI et contribue à l’accélération vidéo. OMAP utilise également des graphiques PowerVR.

L'Apple A4 dispose d'un grand cache de 512 Ko, utilise des graphiques PowerVR et le cœur ARM lui-même est construit sur une variante de l'architecture repensée par Samsung.

L'Apple A5 dual-core, qui a fait ses débuts sur l'iPad 2 début 2011, est basé sur l'architecture ARM Cortex-A9, tout comme celle précédemment optimisée par Samsung. Par rapport à l'A4, la nouvelle puce dispose du double de la quantité de mémoire cache de deuxième niveau : elle a été augmentée à 1 Mo. Le processeur contient un contrôleur à deux canaux mémoire vive, dispose d'un bloc vidéo amélioré. En conséquence, il est deux fois plus performant que l'Apple A4 dans certaines tâches.

Marvell propose des puces basées sur sa propre architecture Sheeva, qui, après y avoir regardé de plus près, s'avère être un hybride de XScale, une fois acheté auprès d'Intel, et d'ARM. Ces puces ont une plus grande quantité de mémoire cache que leurs homologues et sont équipées d'un module multimédia spécial.

Actuellement, les titulaires de licence ARM produisent uniquement des puces basées sur l'architecture ARM Cortex-A9. Dans le même temps, bien qu'il permette de créer des variantes quadricœurs, NVIDIA, Apple, Texas Instruments et autres se limitent toujours aux modèles à un ou deux cœurs. De plus, les puces fonctionnent à des fréquences allant jusqu'à 1,5 GHz. Cortex-A9 vous permet de fabriquer des processeurs à deux GHz, mais encore une fois, les fabricants n'essaient pas d'augmenter rapidement les fréquences - après tout, pour l'instant, le marché disposera de suffisamment de processeurs dual-core à 1,5 GHz.

Les processeurs basés sur Cortex-A15 devraient devenir véritablement multicœurs, mais même s'ils sont annoncés, ils ne le sont que sur papier. Leur apparition dans le silicium devrait être attendue l’année prochaine.

Processeurs sous licence ARM modernes basés sur Cortex-A9 :

x86 est le principal concurrent

x86 est un représentant des architectures CISC. Ils utilisent l'ensemble complet des commandes. Dans ce cas, une instruction effectue plusieurs opérations de bas niveau. Le code du programme, contrairement à ARM, est plus compact, mais ne s'exécute pas aussi rapidement et nécessite plus de ressources. De plus, dès le début, les x86 étaient équipés de tous les blocs nécessaires, ce qui impliquait à la fois leur polyvalence et leur gourmandise. Une énergie supplémentaire a été consacrée à l'exécution inconditionnelle et parallèle des commandes. Cela permet d'obtenir un avantage en termes de vitesse, mais certaines opérations sont effectuées en vain car elles ne satisfont pas aux conditions précédentes.

Il s'agissait des x86 classiques, mais à partir du 80486, Intel a de facto créé un cœur RISC interne qui exécutait les instructions CISC, auparavant décomposées en instructions plus simples. Les processeurs Intel et AMD modernes ont la même conception.

Windows 8 et ARM

ARM et x86 diffèrent aujourd'hui il y a moins de 30 ans, mais sont toujours basés sur des principes différents, ce qui les divise en différentes niches du marché des processeurs. Les architectures ne se seraient peut-être jamais croisées si l’ordinateur lui-même n’avait pas changé.

La mobilité et la rentabilité sont venues en premier, et une plus grande attention a été accordée aux smartphones et aux tablettes. Apple gagne beaucoup d’argent grâce aux gadgets mobiles et à l’infrastructure qui y est liée. Microsoft ne veut pas être en reste et tente depuis la deuxième année de s'implanter sur le marché des tablettes. Google a plutôt du succès.

Le PC de bureau devient avant tout un outil de travail ; le créneau de l'ordinateur domestique est occupé par les tablettes et les appareils spécialisés. Dans ces conditions, Microsoft va franchir une étape sans précédent. . On ne sait pas encore exactement à quoi cela va conduire. Nous obtiendrons deux versions du système d'exploitation, ou une qui fonctionnera avec les deux architectures. Le support ARM de Microsoft va-t-il tuer x86 ou non ?

Il y a encore peu d'informations. Microsoft a présenté Windows 8 fonctionnant sur un appareil équipé d'un processeur ARM lors du CES 2011. Steve Ballmer a montré que sur la plate-forme ARM utilisant Windows, vous pouvez regarder des vidéos, travailler avec des images, surfer sur Internet - Internet Explorer fonctionnait même avec l'accélération matérielle - connecter USB - appareils, imprimer des documents. La chose la plus importante dans cette démo était la présence de Microsoft Office fonctionnant sur ARM sans participation machine virtuelle. Lors de la présentation, trois gadgets basés sur des processeurs de Qualcomm, Texas Instruments et NVIDIA ont été présentés. Windows avait un shell standard « sept », mais les représentants de Microsoft ont annoncé un nouveau noyau système repensé.

Cependant, Windows n'est pas seulement un système d'exploitation créé par les ingénieurs de Microsoft, c'est aussi des millions de programmes. Certains logiciels sont essentiels pour de nombreuses professions. Par exemple, le package Adobe CS. L'entreprise prendra-t-elle en charge une version ARM-Windows du logiciel, ou le nouveau noyau permettra-t-il à Photoshop et à d'autres applications populaires de s'exécuter sur des ordinateurs équipés de NVIDIA Tegra ou d'autres puces similaires sans modifications de code supplémentaires ?

De plus, la question se pose avec les cartes vidéo. De nos jours, les cartes vidéo pour ordinateurs portables sont fabriquées en optimisant la consommation électrique des puces graphiques des ordinateurs de bureau – leur architecture est la même. Dans le même temps, une carte vidéo est désormais quelque chose comme un "ordinateur dans un ordinateur" - elle possède sa propre RAM ultra-rapide et sa propre puce informatique, qui est nettement supérieure aux processeurs conventionnels dans des tâches spécifiques. Il va sans dire que les applications fonctionnant avec des graphiques 3D ont été optimisées de manière appropriée. Oui, et divers programmes de montage vidéo et éditeurs graphiques (notamment Photoshop à partir de la version CS4), et plus récemment également les navigateurs, utilisent l'accélération matérielle via les GPU.

Bien entendu, sous Android, MeeGo, BlackBerry OS, iOS et autres systèmes mobiles, l'optimisation nécessaire a été réalisée pour les différents accélérateurs mobiles (plus précisément ultra-mobiles) du marché. Cependant, ils ne sont pas pris en charge sous Windows. Les pilotes, bien sûr, seront écrits (et ont déjà été écrits - les processeurs Intel Atom de la série Z500 sont livrés avec un chipset qui intègre le cœur graphique « smartphone » PowerVR SGX 535), mais l'optimisation des applications pour eux peut être tardive, voire pas du tout. .

Évidemment, « ARM sur le bureau » ne fera pas vraiment son chemin. Peut-être dans des systèmes à faible consommation sur lesquels ils accéderont à Internet et regarderont des films. Sur les nettops en général. Jusqu'à présent, ARM essaie uniquement de viser le créneau occupé par Intel Atom et qu'AMD poursuit désormais activement avec sa plate-forme Brazos. Et apparemment, elle y parviendra en partie. À moins que les deux sociétés de transformation ne proposent quelque chose de très compétitif.

Dans certains endroits, Intel Atom et ARM sont déjà en concurrence. Ils sont utilisés pour créer un stockage de données en réseau et des serveurs basse consommation pouvant desservir un petit bureau ou un appartement. Il existe également plusieurs projets commerciaux de clusters basés sur des puces Intel économiques. Les caractéristiques des nouveaux processeurs basés sur ARM Cortex-A9 permettent de les utiliser pour prendre en charge l'infrastructure. Ainsi, dans quelques années, nous pourrions avoir des serveurs ARM ou ARM-NAS pour les petits réseaux locaux, et l'émergence de serveurs Web à faible consommation ne peut être exclue.

Premier combat

Le principal concurrent d'ARM du côté x86 est Intel Atom, et nous pouvons maintenant ajouter le . Une comparaison entre x86 et ARM a été réalisée par Van Smith, qui a créé les packages de test OpenSourceMark, miniBench et l'un des co-auteurs de SiSoftware Sandra. Atom N450, Freescale i.MX515 (Cortex-A8), VIA Nano L3050 ont participé à la « course ». Les fréquences des puces x86 ont été réduites, mais elles présentaient toujours un avantage grâce à une mémoire plus avancée.

Les résultats se sont révélés très intéressants. La puce ARM s'est avérée aussi rapide que ses concurrents dans les opérations entières, tout en consommant moins d'énergie. Il n’y a rien de surprenant ici. Au départ, l’architecture était à la fois assez rapide et économique. Dans les opérations en virgule flottante, ARM était inférieur à x86. L'unité FPU, traditionnellement puissante, présente dans les puces Intel et AMD a eu un impact ici. Rappelons qu'il est apparu dans ARM relativement récemment. Les tâches qui incombent au FPU occupent une place importante dans la vie d'un utilisateur moderne - il s'agit des jeux, de l'encodage vidéo et audio et d'autres opérations de streaming. Bien entendu, les tests menés par Van Smith ne sont plus aussi d’actualité aujourd’hui. ARM s'est considérablement renforcé côtés faibles son architecture dans les versions Cortex-A9 et surtout Cortex-A15, qui, par exemple, peuvent déjà exécuter des instructions sans condition, parallélisant la solution des problèmes.

Perspectives pour ARM

Alors quelle architecture choisir au final, ARM ou x86 ? Il serait plus correct de parier sur les deux. Aujourd'hui, nous vivons dans des conditions de reformatage du marché informatique. En 2008, les netbooks étaient promis à un brillant avenir. Les ordinateurs portables compacts bon marché étaient censés devenir l'ordinateur principal de la plupart des utilisateurs, surtout dans le contexte de la crise mondiale. Mais ensuite l’économie a commencé à se redresser et l’iPad est apparu. Les tablettes sont désormais déclarées reines du marché. Cependant, la tablette est une bonne console de divertissement, mais pas très pratique pour le travail, principalement en raison de la saisie tactile - écrire cet article sur un iPad serait très difficile et prendrait beaucoup de temps. Les tablettes résisteront-elles à l’épreuve du temps ? Peut-être que dans quelques années nous proposerons un nouveau jouet.

Néanmoins, dans le segment mobile, où des performances élevées ne sont pas requises et où l'activité des utilisateurs est principalement limitée au divertissement et non liée au travail, ARM semble préférable au x86. Ils offrent un niveau de performance acceptable ainsi que du bon temps vie de la batterie. Les tentatives d'Intel pour concrétiser Atom ont jusqu'à présent échoué. ARM établit une nouvelle référence en matière de performances par watt. Très probablement, ARM réussira dans les gadgets mobiles compacts. Ils peuvent également devenir leaders sur le marché des netbooks, mais ici tout ne dépend pas tant des développeurs de processeurs que de Microsoft et de Google. Si le premier implémente la prise en charge ARM normale dans Windows 8, le second concrétise Chrome OS. Jusqu’à présent, les smartbooks proposés par Qualcomm ne sont pas encore arrivés sur le marché. Les netbooks basés sur x86 ont survécu.

Selon ARM, une avancée dans ce sens devrait être réalisée par l'architecture Cortex-A15. La société recommande des processeurs dual et quad-core basés sur celui-ci avec une fréquence de 1,0 à 2,0 GHz pour les systèmes de divertissement à domicile qui combineront un lecteur multimédia, un téléviseur 3D et un terminal Internet. Les puces quadricœurs avec une fréquence de 1,5 à 2,5 GHz peuvent devenir la base des serveurs domestiques et Web. Enfin, le cas d’utilisation le plus ambitieux du Cortex-A15 concerne l’infrastructure réseau sans fil. Des puces avec quatre cœurs ou plus et une fréquence de 1,5 à 2,5 GHz peuvent être utilisées ici.

Mais pour l’instant, ce ne sont que des projets. Le Cortex-A15 a été introduit par ARM en septembre de l'année dernière. Cortex-A9 a été présenté par la société en octobre 2007. Deux ans plus tard, la société a présenté la variante A9 avec la capacité d'augmenter la fréquence des puces à 2,0 GHz. À titre de comparaison, NVIDIA Tegra 2 - l'une des solutions les plus populaires basées sur Cortex-A9 - n'est sortie qu'en janvier de l'année dernière. Eh bien, les utilisateurs ont pu toucher les premiers gadgets basés sur celui-ci après six mois supplémentaires.

Le segment des PC de travail et des solutions hautes performances restera avec le x86. Cela ne signifiera pas la mort de l'architecture, mais en termes monétaires, Intel et AMD devraient se préparer à la perte d'une partie des revenus qui reviendront aux fabricants de processeurs ARM.

La grande majorité des gadgets modernes utilisent des processeurs basés sur l'architecture ARM, développée par la société du même nom ARM Limited. Il est intéressant de noter que l’entreprise ne produit pas elle-même de processeurs, mais concède uniquement ses technologies sous licence à des fabricants de puces tiers. En outre, la société développe également des cœurs de processeur Cortex et des accélérateurs graphiques Mali, que nous aborderons certainement dans ce document.

BRAS Limité

La société ARM, en fait, est un monopole dans son domaine, et la grande majorité des smartphones et tablettes modernes sur divers systèmes d'exploitation mobiles utilisent des processeurs basés sur l'architecture ARM. Les fabricants de puces autorisent des cœurs individuels, des jeux d'instructions et des technologies associées auprès d'ARM, et le coût des licences varie considérablement en fonction du type de cœurs de processeur (cela peut aller de solutions à faible consommation d'énergie à des processeurs quadricœurs de pointe, voire à huit cœurs). chips) et composants supplémentaires. Le rapport sur les résultats annuels d'ARM Limited pour 2006 a montré un chiffre d'affaires de 161 millions de dollars pour les licences d'environ 2,5 milliards de processeurs (contre 7,9 milliards en 2011), ce qui correspond à environ 0,067 dollars par puce. Cependant, pour la raison évoquée ci-dessus, il s’agit d’un chiffre très moyen en raison de la différence de prix entre les différentes licences, et depuis lors, les bénéfices de l’entreprise auraient dû être multipliés par plusieurs.

Actuellement, les processeurs ARM sont très répandus. Les puces basées sur cette architecture sont utilisées partout, y compris sur les serveurs, mais le plus souvent ARM se trouve dans les systèmes embarqués et mobiles, des contrôleurs de disques durs aux smartphones, tablettes et autres gadgets modernes.

Noyaux du cortex

ARM développe plusieurs familles de cœurs utilisés pour différentes tâches. Par exemple, les processeurs basés sur Cortex-Mx et Cortex-Rx (où « x » est un chiffre ou un nombre indiquant le numéro exact du cœur) sont utilisés dans les systèmes embarqués et même dans les appareils grand public, tels que les routeurs ou les imprimantes.

Nous ne nous y attarderons pas en détail, car nous nous intéressons principalement à la famille Cortex-Ax - des puces dotées de tels cœurs sont utilisées dans les appareils les plus productifs, notamment les smartphones, les tablettes et les consoles de jeux. ARM travaille constamment sur de nouveaux cœurs de la gamme Cortex-Ax, mais au moment de la rédaction de cet article, les éléments suivants sont utilisés dans les smartphones :

Plus le nombre est élevé, plus les performances du processeur sont élevées et, par conséquent, plus la classe d'appareils dans laquelle il est utilisé est chère. Cependant, il convient de noter que cette règle n'est pas toujours respectée : par exemple, les puces basées sur des cœurs Cortex-A7 ont des performances supérieures à celles basées sur Cortex-A8. Cependant, si les processeurs basés sur Cortex-A5 sont déjà considérés comme presque obsolètes et ne sont pratiquement pas utilisés dans les appareils modernes, alors les processeurs basés sur Cortex-A15 peuvent être trouvés dans les communicateurs et tablettes phares. Il n'y a pas si longtemps, ARM a officiellement annoncé le développement de nouveaux cœurs Cortex-A53 et Cortex-A57, plus puissants et, en même temps, économes en énergie, qui seront combinés sur une seule puce utilisant la technologie ARM big.LITTLE et prendront en charge ARMv8. jeu d’instructions (« version d’architecture »), mais ils ne sont actuellement pas utilisés dans les appareils grand public grand public. La plupart des puces Cortex-core peuvent être multicœurs et les processeurs quadricœurs sont courants dans les smartphones haut de gamme d'aujourd'hui.

Les grands fabricants de smartphones et de tablettes utilisent généralement des processeurs de fabricants de puces bien connus comme Qualcomm ou leurs propres solutions déjà devenues très populaires (par exemple, Samsung et sa famille de chipsets Exynos), mais parmi les caractéristiques techniques des gadgets de la plupart des petites entreprises vous pouvez souvent trouver une description comme « processeur basé sur Cortex-A7 cadencé à 1 GHz » ou « Cortex-A7 dual-core cadencé à 1 GHz », qui ne signifiera rien pour l'utilisateur moyen. Afin de comprendre quelles sont les différences entre ces noyaux, concentrons-nous sur les principales.

Le cœur Cortex-A5 est utilisé dans les processeurs à faible coût pour les appareils les plus économiques. De tels appareils sont destinés uniquement à effectuer une gamme limitée de tâches et à exécuter des applications simples, mais ne sont pas du tout conçus pour des programmes gourmands en ressources et, en particulier, des jeux. Un exemple de gadget doté d'un processeur Cortex-A5 est le Highscreen Blast, qui a reçu une puce Qualcomm Snapdragon S4 Play MSM8225 contenant deux cœurs Cortex-A5 cadencés à 1,2 GHz.

Les processeurs Cortex-A7 sont plus puissants que les puces Cortex-A5 et sont également plus courants. Ces puces sont fabriquées à l'aide d'une technologie de traitement de 28 nanomètres et disposent d'un grand cache de deuxième niveau pouvant atteindre 4 mégaoctets. Les cœurs Cortex-A7 se trouvent principalement dans les smartphones économiques et les appareils bon marché du segment intermédiaire comme l'iconBIT Mercury Quad, et aussi, à titre exceptionnel, dans Samsung Galaxy S IV GT-i9500 avec processeur Exynos 5 Octa - ce chipset utilise un processeur Cortex-A7 quadricœur à économie d'énergie pour effectuer des tâches peu exigeantes.

Le cœur Cortex-A8 n'est pas aussi répandu que ses voisins, Cortex-A7 et Cortex-A9, mais il est toujours utilisé dans divers gadgets d'entrée de gamme. La vitesse d'horloge de fonctionnement des puces Cortex-A8 peut varier de 600 MHz à 1 GHz, mais les fabricants overclockent parfois les processeurs à des fréquences plus élevées. Une caractéristique du cœur Cortex-A8 est le manque de prise en charge des configurations multicœurs (c'est-à-dire que les processeurs sur ces cœurs ne peuvent être que monocœurs), et ils sont exécutés à l'aide d'une technologie de processus de 65 nanomètres, qui est déjà considérée obsolète.

Cortex-A9

Il y a quelques années à peine, les cœurs Cortex-A9 étaient considérés comme la meilleure solution et étaient utilisés à la fois dans les puces monocœur traditionnelles et dans les puces double cœur plus puissantes, telles que Nvidia Tegra 2 et Texas Instruments OMAP4. Actuellement, les processeurs Cortex-A9 fabriqués à l'aide de la technologie de traitement de 40 nanomètres ne perdent pas en popularité et sont utilisés dans de nombreux smartphones du segment intermédiaire. La fréquence de fonctionnement de ces processeurs peut aller de 1 à 2 gigahertz ou plus, mais elle est généralement limitée à 1,2-1,5 GHz.

En juin 2013, ARM a officiellement présenté le cœur Cortex-A12, fabriqué à l'aide d'une nouvelle technologie de traitement de 28 nanomètres et conçu pour remplacer les cœurs Cortex-A9 dans les smartphones du segment intermédiaire. Le développeur promet une augmentation de 40 % des performances par rapport au Cortex-A9, et de plus, les cœurs Cortex-A12 pourront participer à l'architecture ARM big.LITTLE en tant que cœurs productifs aux côtés du Cortex-A7 économe en énergie, ce qui permettra fabricants pour créer des puces à huit cœurs bon marché. Certes, au moment de la rédaction de cet article, tout cela n'est qu'un projet et la production de masse de puces Cortex-A12 n'a pas encore été établie, bien que RockChip ait déjà annoncé son intention de lancer un processeur quadricœur Cortex-A12 avec une fréquence de 1,8 GHz.

Depuis 2013, le cœur Cortex-A15 et ses dérivés constituent la meilleure solution et sont utilisés dans les puces de communication phares de divers fabricants. Parmi les nouveaux processeurs fabriqués à l'aide d'une technologie de traitement de 28 nm et basés sur le Cortex-A15 figurent le Samsung Exynos 5 Octa et le Nvidia Tegra 4, et ce cœur sert souvent de plate-forme pour les modifications d'autres fabricants. Par exemple, le dernier processeur A6X d'Apple utilise des cœurs Swift, qui sont une modification du Cortex-A15. Les puces basées sur Cortex-A15 sont capables de fonctionner à une fréquence de 1,5 à 2,5 GHz, et la prise en charge de nombreuses normes tierces et la capacité d'adresser jusqu'à 1 To de mémoire physique permettent d'utiliser de tels processeurs dans des ordinateurs (comment ne se souvient-on pas d'un mini-ordinateur de la taille d'une carte bancaire Raspberry Pi).

Série Cortex-A50

Au premier semestre 2013, ARM a introduit une nouvelle gamme de puces appelée série Cortex-A50. Les cœurs de cette ligne seront réalisés selon une nouvelle version de l'architecture, ARMv8, et prendront en charge de nouveaux jeux d'instructions, et deviendront également 64 bits. La transition vers une nouvelle profondeur de bits nécessitera une optimisation des systèmes d'exploitation et des applications mobiles, mais, bien entendu, la prise en charge de dizaines de milliers d'applications 32 bits restera. Apple a été le premier à passer à l'architecture 64 bits. Les derniers appareils de la société, par exemple l'iPhone 5S, fonctionnent exactement sur ce processeur Apple A7 ARM. Notamment, il n'utilise pas de cœurs Cortex - ils sont remplacés par les cœurs du fabricant appelés Swift. L'une des raisons évidentes de la nécessité de passer aux processeurs 64 bits est la prise en charge de plus de 4 Go de RAM et, en outre, la possibilité de gérer des nombres beaucoup plus grands lors du calcul. Bien sûr, pour l'instant, cela concerne avant tout les serveurs et les PC, mais nous ne serions pas surpris si dans quelques années des smartphones et des tablettes dotés d'une telle quantité de RAM apparaissent sur le marché. À ce jour, on ne sait rien des projets de production de puces sur la nouvelle architecture et des smartphones qui les utilisent, mais il est probable que les produits phares recevront exactement ces processeurs en 2014, comme Samsung l'a déjà annoncé.

La série s'ouvre avec le cœur Cortex-A53, qui sera le « successeur » direct du Cortex-A9. Les processeurs basés sur Cortex-A53 sont nettement supérieurs aux puces basées sur Cortex-A9 en termes de performances, tout en conservant une faible consommation d'énergie. De tels processeurs peuvent être utilisés individuellement ou dans une configuration ARM big.LITTLE, en étant combinés sur le même chipset avec un processeur Cortex-A57.

Performances Cortex-A53, Cortex-A57

Les processeurs Cortex-A57, qui seront fabriqués à l'aide d'une technologie de traitement de 20 nanomètres, devraient devenir dans un avenir proche les processeurs ARM les plus puissants. Le nouveau cœur est nettement supérieur à son prédécesseur, Cortex-A15, dans divers paramètres de performances (vous pouvez voir la comparaison ci-dessus) et, selon ARM, qui cible sérieusement le marché des PC, ce sera une solution rentable pour les ordinateurs classiques. (y compris les ordinateurs portables), pas seulement les appareils mobiles.

BRAS gros.PETIT

En tant que solution de haute technologie au problème de consommation d'énergie des processeurs modernes, ARM propose la technologie big.LITTLE, dont l'essence est de combiner différents types de cœurs sur une seule puce, généralement le même nombre de cœurs économes en énergie et hautes performances. ceux.

Il existe trois schémas pour faire fonctionner différents types de cœurs sur une seule puce : big.LITTLE (migration entre clusters), big.LITTLE IKS (migration entre cœurs) et big.LITTLE MP (multitraitement hétérogène).

big.LITTLE (migration entre clusters)

Le premier chipset basé sur l'architecture ARM big.LITTLE était le processeur Samsung Exynos 5 Octa. Il utilise le schéma original big.LITTLE « 4+4 », ce qui signifie combiner en deux clusters (d'où le nom du schéma) sur une seule puce quatre cœurs Cortex-A15 hautes performances pour les applications et les jeux gourmands en ressources et quatre cœurs Cortex-A15 hautes performances pour les applications et les jeux gourmands en ressources et quatre cœurs Cortex-A15 hautes performances pour les applications et les jeux gourmands en ressources et quatre cœurs Cortex-A15 hautes performances pour les applications et les jeux gourmands en ressources. sauvegarder les cœurs Cortex-A7 pour le travail quotidien avec la plupart des programmes, et un seul type de noyau peut fonctionner à la fois. La commutation entre les groupes de cœurs se produit presque instantanément et inaperçue pour l'utilisateur en mode entièrement automatique.

big.LITTLE IKS (migration entre cœurs)

Une implémentation plus complexe de l'architecture big.LITTLE est la combinaison de plusieurs cœurs réels (généralement deux) en un seul virtuel, contrôlé par le noyau du système d'exploitation, qui décide quels cœurs utiliser - économes en énergie ou productifs. Bien entendu, il existe également plusieurs cœurs virtuels - l'illustration montre un exemple du schéma IKS, où chacun des quatre cœurs virtuels contient un cœur Cortex-A7 et Cortex-A15.

big.LITTLE MP (multitraitement hétérogène)

Le schéma big.LITTLE MP est le plus "avancé" - dans celui-ci, chaque cœur est indépendant et peut être activé par le noyau du système d'exploitation selon les besoins. Cela signifie que si quatre cœurs Cortex-A7 et le même nombre de cœurs Cortex-A15 sont utilisés, un chipset construit sur l'architecture ARM big.LITTLE MP sera capable d'exécuter les 8 cœurs simultanément, même s'ils sont de types différents. L'un des premiers processeurs de ce type était la puce à huit cœurs de Mediatek - MT6592, qui peut fonctionner à une fréquence d'horloge de 2 GHz, ainsi qu'enregistrer et lire des vidéos en résolution UltraHD.

Avenir

Selon disponible sur ce moment Selon des informations, ARM, en collaboration avec d'autres sociétés, prévoit de lancer prochainement la production de puces big.LITTLE de nouvelle génération, qui utiliseront les nouveaux cœurs Cortex-A53 et Cortex-A57. De plus, le fabricant chinois MediaTek va produire des processeurs économiques basés sur ARM big.LITTLE, qui fonctionneront selon le schéma « 2+2 », c'est-à-dire qu'ils utiliseront deux groupes de deux cœurs.

Accélérateurs graphiques du Mali

Outre les processeurs, ARM développe également des accélérateurs graphiques de la famille Mali. Comme les processeurs, les accélérateurs graphiques se caractérisent par de nombreux paramètres, par exemple le niveau d'anti-aliasing, l'interface du bus, le cache (mémoire ultra-rapide utilisée pour augmenter la vitesse de fonctionnement) et le nombre de « cœurs graphiques » (bien que, comme nous l'avons écrit dans l'article précédent, cet indicateur, malgré la similitude avec le terme utilisé pour décrire le CPU, n'a quasiment aucun impact sur les performances lorsque l'on compare deux GPU).

Le premier accélérateur graphique ARM était le Mali 55, désormais inutilisé, utilisé dans le téléphone tactile LG Renoir (oui, le téléphone portable le plus courant). Le GPU n'était pas utilisé dans les jeux - uniquement pour le rendu de l'interface, et avait des caractéristiques primitives par rapport aux normes actuelles, mais il est devenu « l'ancêtre » de la série Mali.

Depuis lors, les progrès ont été considérables et les API et normes de jeu prises en charge revêtent désormais une importance considérable. Par exemple, le support d'OpenGL ES 3.0 n'est désormais annoncé que dans les processeurs les plus puissants comme Qualcomm Snapdragon 600 et 800, et, si l'on parle de produits ARM, le standard est supporté par des accélérateurs comme le Mali-T604 (c'était le premier GPU ARM basé sur la nouvelle microarchitecture Midgard), Mali-T624, Mali-T628, Mali-T678 et quelques autres puces aux caractéristiques similaires. En règle générale, tel ou tel GPU est étroitement lié au noyau, mais est néanmoins indiqué séparément, ce qui signifie que si la qualité des graphismes dans les jeux est importante pour vous, il est alors logique de regarder le nom du accélérateur dans les spécifications du smartphone ou de la tablette.

ARM propose également des accélérateurs graphiques pour les smartphones du segment intermédiaire, dont les plus courants sont le Mali-400 MP et le Mali-450 MP, qui diffèrent de leurs frères aînés par des performances relativement faibles et un ensemble limité d'API et de normes prises en charge. Malgré cela, ces GPU continuent d'être utilisés dans les nouveaux smartphones, par exemple le Zopo ZP998, qui a reçu l'accélérateur graphique Mali-450 MP4 (une modification améliorée du Mali-450 MP) en plus du processeur MTK6592 à huit cœurs.

Vraisemblablement, les smartphones dotés des derniers accélérateurs graphiques ARM devraient apparaître fin 2014 : Mali-T720, Mali-T760 et Mali-T760 MP, qui ont été introduits en octobre 2013. Le Mali-T720 devrait être le nouveau GPU pour smartphones à bas prix et le premier GPU de ce segment à prendre en charge Open GL ES 3.0. Le Mali-T760, à son tour, deviendra l'un des accélérateurs graphiques mobiles les plus puissants : selon les caractéristiques indiquées, le GPU possède 16 cœurs de calcul et dispose d'une puissance de calcul vraiment énorme, 326 Gflops, mais, en même temps, quatre fois moins de consommation d'énergie que le Mali-T604 mentionné ci-dessus.

Le rôle des CPU et GPU d'ARM sur le marché

Malgré le fait qu'ARM soit l'auteur et le développeur de l'architecture du même nom, qui, nous le répétons, est désormais utilisée dans la grande majorité des processeurs mobiles, ses solutions sous forme de cœurs et d'accélérateurs graphiques ne sont pas appréciées des grands smartphones. fabricants. Par exemple, on pense à juste titre que les communicateurs phares sous Android devraient avoir un processeur Snapdragon avec des cœurs Krait et un accélérateur graphique Adreno de Qualcomm ; les chipsets de la même société sont utilisés dans les smartphones sous Windows Phone, et certains fabricants de gadgets, par exemple, Apple développe ses propres cœurs. Pourquoi cette situation existe-t-elle actuellement ?

Certaines des raisons peuvent peut-être être plus profondes, mais l'une d'entre elles est l'absence d'un positionnement clair des processeurs et des GPU d'ARM parmi les produits d'autres sociétés, de sorte que les développements de la société sont perçus comme des composants de base à utiliser dans B. -des appareils de marque, des smartphones bon marché et la création de solutions plus matures. Par exemple, Qualcomm répète à presque chaque présentation que l'un de ses principaux objectifs lors de la création de nouveaux processeurs est de réduire la consommation d'énergie, et ses cœurs Krait, étant des cœurs Cortex modifiés, affichent systématiquement des résultats de performances plus élevés. Une déclaration similaire est vraie pour les chipsets Nvidia, axés sur les jeux, mais quant aux processeurs Exynos de Samsung et à la série A d'Apple, ils ont leur propre marché en raison de leur installation dans les smartphones des mêmes sociétés.

Ce qui précède ne signifie pas du tout que les développements d'ARM sont bien pires que les processeurs et les cœurs de sociétés tierces, mais la concurrence sur le marché ne profite finalement qu'aux acheteurs de smartphones. On peut dire qu'ARM propose des vierges, en achetant une licence pour laquelle les fabricants peuvent les modifier indépendamment.

Conclusion

Les microprocesseurs basés sur l'architecture ARM ont conquis avec succès le marché des appareils mobiles en raison de leur faible consommation d'énergie et de leur puissance de calcul relativement élevée. Auparavant, d'autres architectures RISC rivalisaient avec ARM, par exemple MIPS, mais il ne lui reste désormais qu'un seul concurrent sérieux - Intel avec l'architecture x86, qui, d'ailleurs, bien qu'elle se bat activement pour sa part de marché, n'est pas encore perçue. par les consommateurs ou par la plupart des fabricants au sérieux, surtout compte tenu de la quasi-absence de produits phares basés sur celui-ci (le Lenovo K900 ne peut plus rivaliser avec les derniers smartphones haut de gamme équipés de processeurs ARM).

Selon vous, est-ce que quelqu'un pourra supplanter ARM, et quel sera l'avenir de cette entreprise et de son architecture ?

De nos jours, il existe deux architectures de processeur les plus populaires. Il s'agit du x86, développé dans les années 80 et utilisé dans les ordinateurs personnels et ARM - un système plus moderne, qui rend les processeurs plus petits et plus économiques. Il est utilisé dans la plupart des appareils mobiles ou tablettes.

Les deux architectures ont leurs avantages et leurs inconvénients, ainsi que leurs domaines d’application, mais elles présentent également des caractéristiques communes. De nombreux experts affirment qu'ARM est l'avenir, mais il présente encore certains inconvénients que x86 n'a pas. Dans notre article d'aujourd'hui, nous examinerons en quoi l'architecture arm diffère de celle de x86. Considérons différences fondamentales ARM ou x86, et essayez également de déterminer lequel est le meilleur.

Le processeur est le composant principal de tout appareil informatique, qu'il s'agisse d'un smartphone ou d'un ordinateur. Ses performances déterminent la vitesse à laquelle l'appareil fonctionnera et la durée pendant laquelle il pourra fonctionner sur batterie. En termes simples, une architecture de processeur est un ensemble d'instructions qui peuvent être utilisées pour composer des programmes et qui sont implémentées dans le matériel à l'aide de certaines combinaisons de transistors de processeur. Ce sont eux qui permettent aux programmes d’interagir avec le matériel et de déterminer comment les données seront transférées et lues depuis la mémoire.

Il existe actuellement deux types d'architectures : CISC (Complex Instruction Set Computing) et RISC (Reduced Instruction Set Computing). Le premier suppose que le processeur implémentera les instructions pour toutes les occasions, le second, RISC, confie aux développeurs la tâche de créer un processeur avec un ensemble d'instructions minimales requises pour le fonctionnement. Les instructions RISC sont plus petites et plus simples.

architecture x86

L'architecture du processeur x86 a été développée en 1978 et est apparue pour la première fois dans les processeurs Intel et est de type CISC. Son nom est tiré du modèle du premier processeur doté de cette architecture - Intel 8086. Au fil du temps, en l'absence d'une meilleure alternative, d'autres fabricants de processeurs, par exemple AMD, ont commencé à prendre en charge cette architecture. C'est désormais la norme pour les ordinateurs de bureau, les ordinateurs portables, les netbooks, les serveurs et autres appareils similaires. Mais parfois, les processeurs x86 sont utilisés dans les tablettes, c'est une pratique assez courante.

Le premier processeur Intel 8086 avait une capacité de 16 bits, puis en 2000, un processeur à architecture 32 bits a été lancé, et même plus tard, une architecture 64 bits est apparue. Nous en avons discuté en détail dans un article séparé. Pendant ce temps, l'architecture a beaucoup évolué : de nouveaux ensembles d'instructions et d'extensions ont été ajoutés, ce qui peut considérablement augmenter les performances du processeur.

x86 présente plusieurs inconvénients importants. Premièrement, il s'agit de la complexité des commandes, de leur confusion, résultant de la longue histoire de développement. Deuxièmement, ces processeurs consomment trop d’énergie et génèrent de ce fait beaucoup de chaleur. Les ingénieurs x86 ont initialement choisi d'obtenir des performances maximales, et la vitesse nécessite des ressources. Avant d'examiner les différences entre l'arm x86, parlons de l'architecture ARM.

Architecture ARM

Cette architecture a été introduite un peu plus tard derrière x86 – en 1985. Il a été développé par la célèbre société britannique Acorn, puis cette architecture s'appelait Arcon Risk Machine et appartenait au type RISC, mais sa version améliorée Advanted RISC Machine a ensuite été publiée, désormais connue sous le nom d'ARM.

Lors du développement de cette architecture, les ingénieurs se sont fixés pour objectif d'éliminer tous les défauts du x86 et de créer une architecture complètement nouvelle et la plus efficace. Les puces ARM bénéficiaient d'une consommation d'énergie minimale et d'un prix bas, mais avaient de faibles performances par rapport au x86, elles n'ont donc pas gagné en popularité au départ sur les ordinateurs personnels.

Contrairement à x86, les développeurs ont d'abord essayé d'atteindre des coûts de ressources minimaux : ils ont moins d'instructions de processeur, moins de transistors, mais aussi, par conséquent, moins de fonctionnalités supplémentaires. Mais pour dernières années Les performances des processeurs ARM se sont améliorées. Compte tenu de cela et de leur faible consommation d’énergie, ils sont devenus très largement utilisés dans les appareils mobiles tels que les tablettes et les smartphones.

Différences entre ARM et x86

Et maintenant que nous avons examiné l'histoire du développement de ces architectures et leurs différences fondamentales, faisons une comparaison détaillée d'ARM et de x86, selon leurs différentes caractéristiques, afin de déterminer laquelle est la meilleure et de comprendre plus précisément quelles sont leurs différences. sont.

Production

La production x86 vs arm est différente. Seules deux sociétés produisent des processeurs x86 : Intel et AMD. Au départ, il s’agissait d’une seule entreprise, mais c’est une toute autre histoire. Seules ces entreprises ont le droit de produire de tels processeurs, ce qui signifie qu'elles seules contrôleront l'orientation du développement des infrastructures.

ARM fonctionne très différemment. La société qui développe ARM ne publie rien. Ils autorisent simplement le développement de processeurs de cette architecture, et les fabricants peuvent faire tout ce dont ils ont besoin, par exemple produire des puces spécifiques avec les modules dont ils ont besoin.

Nombre de consignes

Ce sont les principales différences entre l’architecture arm et x86. Les processeurs x86 se sont développés rapidement et sont devenus plus puissants et plus productifs. Les développeurs ont ajouté un grand nombre d'instructions de processeur, et il n'y a pas seulement un ensemble de base, mais un grand nombre de commandes dont on pourrait se passer. Initialement, cela visait à réduire la quantité de mémoire occupée par les programmes sur le disque. De nombreuses options de protection et de virtualisation, d'optimisation et bien plus encore ont également été développées. Tout cela nécessite des transistors et de l’énergie supplémentaires.

ARM est plus simple. Il y a beaucoup moins d'instructions de processeur ici, uniquement celles qui sont nécessaires système opérateur et sont réellement utilisés. Si nous comparons x86, alors seulement 30 % de tous y sont utilisés instructions possibles. Ils sont plus faciles à apprendre si vous décidez d’écrire des programmes à la main, et leur mise en œuvre nécessite également moins de transistors.

Consommation d'énergie

Une autre conclusion ressort du paragraphe précédent. Plus il y a de transistors sur la carte, plus sa surface et sa consommation d'énergie sont grandes, et l'inverse est également vrai.

Les processeurs x86 consomment beaucoup plus d'énergie que ARM. Mais la consommation électrique est également affectée par la taille du transistor lui-même. Par exemple, un processeur Intel i7 consomme 47 watts et tout processeur de smartphone ARM ne consomme pas plus de 3 watts. Auparavant, des cartes avec une taille d'élément unique de 80 nm étaient produites, puis Intel a obtenu une réduction à 22 nm et cette année, les scientifiques ont pu créer une carte avec une taille d'élément de 1 nanomètre. Cela réduira considérablement la consommation d’énergie sans perdre en performances.

Ces dernières années, la consommation électrique des processeurs x86 a considérablement diminué, par exemple, les nouveaux processeurs Intel Haswell peuvent durer plus longtemps sur batterie. Désormais, la différence entre arm et x86 disparaît progressivement.

Dissipation de la chaleur

Le nombre de transistors affecte un autre paramètre : la génération de chaleur. Les appareils modernes ne peuvent pas convertir toute l’énergie en action efficace ; une partie est dissipée sous forme de chaleur. L'efficacité des cartes est la même, ce qui signifie que moins il y a de transistors et plus leur taille est petite, moins le processeur générera de chaleur. Ici, la question ne se pose plus de savoir si ARM ou x86 généreront moins de chaleur.

Performances du processeur

ARM n'a pas été conçu à l'origine pour des performances maximales, c'est là que x86 excelle. Cela est dû en partie au plus petit nombre de transistors. Mais récemment, les performances des processeurs ARM ont augmenté et ils peuvent déjà être pleinement utilisés dans les ordinateurs portables ou les serveurs.

conclusions

Dans cet article, nous avons examiné en quoi ARM diffère de x86. Les différences sont assez sérieuses. Mais dernièrement, la frontière entre les deux architectures est devenue floue. Les processeurs ARM deviennent plus productifs et plus rapides, et les processeurs x86, grâce à la réduction de la taille de l'élément structurel de la carte, commencent à consommer moins d'énergie et à générer moins de chaleur. On trouve déjà des processeurs ARM sur les serveurs et les ordinateurs portables, et x86 sur les tablettes et les smartphones.

Que pensez-vous de ces x86 et ARM ? Quelle technologie est l’avenir selon vous ? Écrivez dans les commentaires ! D'ailleurs, .

Pour conclure la vidéo sur le développement de l'architecture ARM :