هناك نوعان من معماريات المعالجات الأكثر شيوعًا اليوم. هذا هو x86 ، الذي تم تطويره في الثمانينيات ويستخدم في أجهزة الكمبيوتر الشخصية و ARM - أكثر حداثة ، مما يسمح لك بجعل المعالجات أصغر حجمًا وأكثر اقتصادا. يتم استخدامه في معظم الأجهزة المحمولة أو الأجهزة اللوحية.

لكل من البنيتين إيجابيات وسلبيات ، بالإضافة إلى مجالات التطبيق ، ولكن هناك أيضًا ميزات مشتركة. يقول العديد من الخبراء أن ARM هو المستقبل ، لكن لا يزال هناك بعض العيوب التي لا يمتلكها x86. في مقالنا اليوم ، سنلقي نظرة على كيفية اختلاف هندسة الذراع عن x86. ضع في اعتبارك الاختلافات الأساسية بين ARM أو x86 ، وحاول أيضًا تحديد أيهما أفضل.

المعالج هو المكون الرئيسي لأي جهاز كمبيوتر ، سواء كان هاتفًا ذكيًا أو جهاز كمبيوتر. يحدد أداؤه مدى سرعة عمل الجهاز ومقدار تشغيله على البطارية. بعبارات بسيطة ، فإن بنية المعالج عبارة عن مجموعة من التعليمات التي يمكن استخدامها في البرمجة وتنفيذها على مستوى الأجهزة باستخدام مجموعات معينة من ترانزستورات المعالج. إنها تسمح للبرامج بالتفاعل مع الأجهزة وتحديد كيفية نقل البيانات إلى الذاكرة وقراءتها منها.

يوجد حاليًا نوعان من البنى: CISC (حوسبة مجموعة التعليمات المعقدة) و RISC (حوسبة مجموعة التعليمات المخفضة). يفترض الأول أن التعليمات لجميع المناسبات سيتم تنفيذها في المعالج ، والثاني ، RISC ، يحدد المهمة للمطورين لإنشاء معالج بمجموعة من الأوامر التي تكون ضرورية إلى الحد الأدنى للتشغيل. تعليمات RISC أصغر حجمًا وأبسط.

x86 العمارة

تم تطوير بنية المعالج x86 في عام 1978 وظهرت لأول مرة في معالجات Intel وهي تنتمي إلى نوع CISC. اسمها مأخوذ من طراز المعالج الأول بهذه البنية - Intel 8086. بمرور الوقت ، وبسبب عدم وجود بديل أفضل ، بدأت شركات تصنيع المعالجات الأخرى ، مثل AMD ، في دعم هذه البنية. إنه الآن المعيار لأجهزة الكمبيوتر المكتبية وأجهزة الكمبيوتر المحمولة وأجهزة الكمبيوتر المحمولة والخوادم وغيرها من الأجهزة المماثلة. ولكن في بعض الأحيان تُستخدم معالجات x86 أيضًا في الأجهزة اللوحية ، فهذه ممارسة شائعة إلى حد ما.

كان أول معالج Intel 8086 يحتوي على عمق قليل 16 بت ، ثم في عام 2000 تم إصدار معالج معماري 32 بت ، وحتى في وقت لاحق ظهرت بنية 64 بت. ناقشنا بالتفصيل في مقال منفصل. خلال هذا الوقت ، تطورت البنية كثيرًا ، وتمت إضافة مجموعات تعليمات وإضافات جديدة ، والتي يمكن أن تزيد بشكل كبير من أداء المعالج.

x86 له العديد من العيوب الهامة. أولاً ، هذا هو تعقيد الفرق وارتباكهم الذي نشأ بسبب تاريخ طويل من التطور. ثانيًا ، تستهلك هذه المعالجات قدرًا كبيرًا من الطاقة وتولد الكثير من الحرارة بسبب ذلك. اتخذ مهندسو x86 في البداية طريق الحصول على أقصى أداء ، وتتطلب السرعة موارد. قبل النظر إلى الاختلافات بين arm x86 ، دعنا نتحدث عن بنية ARM.

هندسة ARM

تم تقديم هذه البنية بعد ذلك بقليل لـ x86 - في عام 1985. تم تطويره من قبل Acorn ، وهي شركة معروفة في بريطانيا ، ثم سميت هذه الهندسة بآلة Arcon Risk Machine وتنتمي إلى نوع RISC ، ولكن تم إصدار نسختها المحسنة ، Advanced RISC Machine ، والتي تعرف الآن باسم ARM.

عند تطوير هذه البنية ، حدد المهندسون لأنفسهم هدف القضاء على جميع أوجه القصور في x86 وإنشاء بنية جديدة تمامًا وأكثر كفاءة. تلقت رقائق ARM الحد الأدنى من استهلاك الطاقة وسعر منخفض ، ولكن كان أداءها ضعيفًا مقارنةً بـ x86 ، لذلك لم تكتسب في البداية شعبية كبيرة على أجهزة الكمبيوتر الشخصية.

على عكس x86 ، حاول المطورون في البداية الحصول على الحد الأدنى من تكلفة الموارد ، ولديهم تعليمات أقل للمعالج ، وعدد أقل من الترانزستورات ، ولكن ، وفقًا لذلك ، عدد أقل من الميزات الإضافية. لكن في السنوات الأخيرة ، تحسن أداء معالجات ARM. نظرًا لهذا ، وانخفاض استهلاك الطاقة ، فقد أصبحت مستخدمة على نطاق واسع في الأجهزة المحمولة مثل الأجهزة اللوحية والهواتف الذكية.

الاختلافات بين ARM و x86

والآن بعد أن نظرنا في تاريخ تطور هذه البنى والاختلافات الأساسية بينهما ، دعونا نجري مقارنة مفصلة بين ARM و x86 ، وفقًا لخصائصهما المختلفة ، من أجل تحديد أيهما أفضل وأكثر دقة لفهم ما الفرق بينهما هو.

إنتاج

x86 مقابل إنتاج الذراع مختلف. يتم إنتاج معالجات x86 بواسطة شركتين فقط ، هما Intel و AMD. في البداية ، كانت هذه شركة واحدة ، لكن هذه قصة مختلفة تمامًا. فقط هذه الشركات لها الحق في إطلاق مثل هذه المعالجات ، مما يعني أنها وحدها التي ستدير اتجاه تطوير البنية التحتية.

يعمل ARM بشكل مختلف تمامًا. الشركة التي طورت ARM لا تصدر أي شيء. إنهم ببساطة يصدرون إذنًا لتطوير معالجات لهذه البنية ، ويمكن للمصنعين بالفعل فعل كل ما يحتاجون إليه ، على سبيل المثال ، إصدار شرائح محددة بالوحدات التي يحتاجونها.

عدد التعليمات

هذه هي الاختلافات الرئيسية بين بنيات الذراع و x86. تطورت معالجات x86 بسرعة لتصبح أكثر قوة وإنتاجية. أضاف المطورون عددًا كبيرًا من تعليمات المعالج ، وهنا لا توجد مجموعة أساسية فقط ، ولكن هناك الكثير من الأوامر التي يمكن الاستغناء عنها. في البداية ، تم إجراء ذلك لتقليل حجم الذاكرة التي تشغلها البرامج على القرص. أيضًا ، تم تطوير العديد من خيارات الحماية والمحاكاة الافتراضية والتحسينات وغير ذلك الكثير. كل هذا يتطلب ترانزستورات وطاقة إضافية.

ARM أكثر بساطة. يوجد عدد أقل بكثير من إرشادات المعالج هنا ، فقط تلك التي يحتاجها نظام التشغيل ويتم استخدامها بالفعل. إذا قارنا x86 ، فسيتم استخدام 30٪ فقط من جميع التعليمات الممكنة هناك. يسهل تعلمها إذا قررت كتابة البرامج يدويًا ، كما أنها تتطلب عددًا أقل من الترانزستورات لتنفيذها.

استهلاك الطاقة

استنتاج آخر ينبثق من الفقرة السابقة. كلما زاد عدد الترانزستورات الموجودة على اللوحة ، زادت مساحتها واستهلاك الطاقة ، والعكس صحيح.

تستهلك معالجات x86 طاقة أكثر بكثير من ARM. لكن استهلاك الطاقة يتأثر أيضًا بحجم الترانزستور نفسه. على سبيل المثال ، يستهلك معالج Intel i7 47 واط ، ولا يستهلك أي معالج ARM للهواتف الذكية أكثر من 3 واط. في السابق ، تم إنتاج لوحات بحجم عنصر واحد يبلغ 80 نانومتر ، ثم قامت Intel بتقليصها إلى 22 نانومتر ، وتمكن العلماء هذا العام من إنشاء لوحة بحجم عنصر 1 نانومتر. سيؤدي ذلك إلى تقليل استهلاك الطاقة بشكل كبير دون التضحية بالأداء.

في السنوات الأخيرة ، تم تقليل استهلاك الطاقة لمعالجات x86 بشكل كبير ، على سبيل المثال ، يمكن أن تستمر معالجات Intel Haswell الجديدة لفترة أطول على البطارية. الآن يتم محو الفرق بين ذراع و x86 تدريجياً.

التشتت الحراري

يؤثر عدد الترانزستورات على معامل آخر - هذا هو توليد الحرارة. لا تستطيع الأجهزة الحديثة تحويل كل الطاقة إلى عمل فعال ، فبعضها يتشتت على شكل حرارة. كفاءة الألواح هي نفسها ، مما يعني أنه كلما قل عدد الترانزستورات وصغر حجمها ، قلت الحرارة التي سيولدها المعالج. لم يعد هناك سؤال حول ARM أو x86 سوف يولد حرارة أقل.

أداء المعالج

لم يتم تصميم ARM لتحقيق أقصى أداء ، وهذا هو المكان الذي تزدهر فيه x86. هذا يرجع جزئيًا إلى العدد الأصغر من الترانزستورات. ولكن في الآونة الأخيرة ، ازداد أداء معالجات ARM ، ويمكن بالفعل استخدامها بالكامل في أجهزة الكمبيوتر المحمولة أو على الخوادم.

الاستنتاجات

في هذه المقالة ، نظرنا في كيفية اختلاف ARM عن x86. الاختلافات خطيرة للغاية. لكن في الآونة الأخيرة ، أصبح الخط الفاصل بين البنيتين غير واضح. أصبحت معالجات ARM أكثر إنتاجية وأسرع ، و x86 ، بسبب تقليل حجم العنصر الهيكلي للوحة ، تبدأ في استهلاك طاقة أقل وتوليد حرارة أقل. يمكنك بالفعل العثور على معالجات ARM على الخوادم وأجهزة الكمبيوتر المحمولة ومعالجات x86 على الأجهزة اللوحية والهواتف الذكية.

وما هو شعورك تجاه هاتين x86 و ARM؟ ما هي التكنولوجيا في المستقبل برأيك؟ اكتب في التعليقات! على فكرة، .

في نهاية الفيديو حول تطوير بنية ARM:

الجواب هو للتطبيقات ذات السلامة الوظيفية المتزايدة. على الأقل يتم استخدام نوى ARM Cortex-R في ميكروكنترولر "الوقت الحقيقي" عالية الأداء من Texas Instruments لهذا الغرض.

على الرغم من أن معالجات Cortex-R متوافقة تمامًا تقريبًا مع معالجات Cortex-A و Cortex-M من حيث مجموعات التعليمات ، لا تزال هناك اختلافات كبيرة بينهما. على وجه الخصوص ، يتمتع Cortex-R core بأداء أعلى من Cortex-M ، بينما يمكنه في نفس الوقت إجراء عمليات حتمية ، والتي يصعب تحقيقها على معالجات تطبيق Cortex-A. لذلك من حيث الأداء ، يقع Cortex-R بين Cortex-M و Cortex-A ، ولكن في نفس الوقت يمكن استخدامه في كل من وحدات التحكم الدقيقة والمعالجات.

تم بناء قلب Cortex-R على بنية هارفارد ويوفر سرعة عالية على مدار الساعة من خلال خط أنابيب مكون من 8 مراحل وتنفيذ تعليمات فائقة السرعة. تتيح تعليمات SIMD للأجهزة معالجة الإشارات الرقمية عالية الأداء ومعالجة الوسائط. بالإضافة إلى ذلك ، يتميز Cortex-M بميزات تحسين الأداء مثل الإرشاد المسبق والتنبؤ بالفرع ومقسم الأجهزة. تساعد هذه المكونات المعمارية معالجات Cortex-R4 و Cortex-R5 على تحقيق أداء DMIPS / MHz عالي. ميزة أخرى مثيرة للاهتمام لنواة Cortex-R هي أن خط أنابيب النقطة العائمة المتوافق مع IEEE-754 يدعم تنسيقات الدقة الفردية (32 بت) والدقة المزدوجة (64 بت) ، ويعمل بالتوازي مع خط أنابيب التشغيل على أرقام النقطة الثابتة.

تضمن الذاكرة ذات زمن الوصول المنخفض المقترنة بإحكام أن تكون استجابات الأحداث في الوقت الفعلي أسرع ما يمكن ، ويتم التعامل مع المقاطعات بأسرع ما يمكن. هذه القدرات ، إلى جانب الأداء العالي والحتمية لنواة Cortex-R ، تجعلها مناسبة لتطبيقات الوقت الفعلي التي تتطلب أيضًا أمانًا وظيفيًا.

إذا كنت تعمل في مجال السلامة والموثوقية ، فربما تكون قد سمعت عن السلامة الوظيفية للمكونات الإلكترونية القابلة للبرمجة ، وقد تكون IEC 61508 هي المعيار الأول الذي يتبادر إلى الذهن. هذا هو معيار الأمان الدولي الرئيسي الموجود منذ حوالي 20 عاما ويلاحظ في العديد من الصناعات. يتم تصور السلامة الوظيفية في النقل (صناعات الطيران والسكك الحديدية والسيارات) ، في الصناعة ، والطب ، والطاقة المتجددة ، وغيرها من المجالات. لقد طورت هذه الصناعات معايير السلامة الخاصة بها أو قامت بتكييف المعايير الدولية مثل IEC 61508. وتجدر الإشارة بشكل خاص إلى أن صناعة السيارات وافقت في عام 2012 على معيار السلامة الوظيفية ISO 26262 الخاص بها.

إذن ما هو الجيد في Cortex-R من حيث السلامة الوظيفية؟ بادئ ذي بدء ، ميزات التكوين الفريدة التي تسمح بتصحيح الخطأ. هذه الميزات هي ميزات قام ARM بتضمينها في جوهرها والتي تتضمن ميزات اكتشاف الأخطاء وتصحيحها التي تحمي حواجز وأنظمة ذاكرة L1 ، وأوضاع المستخدم والمميزة لتشغيل البرنامج مع وحدة حماية الذاكرة (MPU) ، ودعم التكوين ثنائي النواة خطوة القفل (DCLS).

ما هو DCLS ولماذا هو مطلوب؟ إذا كنت مهندس برمجيات تعمل في مشروع يتطلب جهازًا ليعمل بشكل موثوق وآمن ، فإن DCLS سيجعل حياتك أسهل كثيرًا. هذا مفيد بشكل خاص إذا كنت تستخدم متحكمات أو نواتين مستقلين لتشخيص الأخطاء في نفس النواة.

توجد مشكلتان محددتان عند العمل مع نواة مستقلة. أولاً ، أنت بحاجة إلى كتابة رمز "إضافي" لكل وحدة تحكم دقيقة سيراقبها متحكم آخر. ثانيًا ، تحتاج الآن إلى جعل هذا الرمز الجزء الرئيسي من وحدة أمان النظام ، مما يعني أنه يجب عليك توفير موثوقية وسلامة المزيد من العمل في كل سطر من هذا الرمز. بفضل DCLS ، أصبح هذا الرمز "الإضافي" ، بالإضافة إلى الحاجة إلى تأمينه ، شيئًا من الماضي. بالطبع ، لا يزال يتعين على المطور كتابة العديد من أسطر التعليمات البرمجية المتعلقة بالأمان ، ولكن هذه الآلية لا تزال تجعل حياته أسهل.

لتسهيل الفهم ، يمكن تمثيل آلية DCLS كمزيج من المعالج الرئيسي ووحدة الفحص. من وجهة نظر المبرمج ، فإن برمجة مثل هذا النظام لن تختلف عن برمجة متحكم تقليدي أحادي النواة. النواة الثانية ، أي وحدة التحقق ، جنبًا إلى جنب مع منطق المقارنة ، تؤدي عمل الكود "الإضافي" الموصوف أعلاه ، بالإضافة إلى أكثر من ذلك بكثير. يمكن لمنطق المقارنة اكتشاف خطأ في بضع دورات من المعالج ، في حين أن النواة المنفصلة يمكن أن تقضي مئات أو حتى آلاف الدورات عليها. لذلك ، يعد DCLS أسرع بكثير في اكتشاف الأخطاء ويمكن أن يوفر وقتًا ثمينًا عند تطوير تعليمات برمجية موثوقة.

معالجات ARM - ما هي وماذا تأكل.لقد أصبح ظهور المعالجات المتنقلة المنتجة في السوق من نواحٍ عديدة طفرة ثورية حقيقية. يمكن القول أنه لأول مرة تمتلك بنية x86 منافسًا مهمًا ، على الرغم من أنها احتلت في المراحل الأولى مكانة مجاورة فقط ، فقد بدأت اليوم بالفعل في الضغط بشكل جدي على مواقع صناعة الكمبيوتر طويلة العمر.

لكن ما هو الفرق؟ ما هي بنية ARM وكيف تختلف عن x86؟ يستخدم الأخير ، المستخدم في معالجات Intel و AMD ، مجموعة من أوامر CISC. المعالجة القائمة عليها عملية للغاية ، وتفتح مساحة للمبرمجين ومطوري الأجهزة ، ولكنها تتطلب قدرًا كبيرًا من الطاقة. إن جوهر CISC ، بالمعنى التقريبي ، هو أن كل أمر وارد يتم فك تشفيره إلى أبسط عنصر ويتم معالجته عندئذٍ فقط.

في ARM ، الأمور مختلفة. إنه يعمل على أساس أوامر RISC ، والتي تحتوي بالفعل على مجموعة جاهزة من العناصر البسيطة. هذا يقلل من مرونة المعالج ، ولكن سرعة معالجة البيانات تزداد عدة مرات ، وبالتالي يقلل من استهلاك الطاقة لمثل هذا المعالج.

ومن ثم اتضح أن x86 هي بنية عالمية مناسبة لحل العديد من المشكلات ، بينما تتطلب ARM شحذًا أكثر دقة للحديد وإمكانيات مثل هذه البنية محدودة إلى حد ما. ومع ذلك ، أصبحت قدرات ARM أكبر وأكبر. بالفعل ، هذه المعالجات مناسبة للعمل المكتبي القياسي ، وتشغيل محتوى الوسائط ، وتصفح الإنترنت.

تتطور ARM بسرعة ، مدعومًا بحقيقة أن العشرات من العلامات التجارية المنافسة تعمل على هذه التقنية من خلال الامتياز ، بينما تعمل شركتان فقط على هندسة x86 ، يقول ممثلوها بشكل مباشر تقريبًا أن القطاع راكد ... ويمكنك لن أقول الشيء نفسه عن ARM.

عند الحديث عن ماهية شرائح ARM ، ينبغي للمرء أن يلاحظ لحظة مثل تعقيد الأنظمة المتنقلة الحديثة المقترحة. ARM ليس مجرد معالج واحد. كقاعدة عامة ، يتضمن: وحدة تحكم ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) ، ومسرع الرسومات ، ووحدة فك ترميز الفيديو ، وبرنامج ترميز الصوت ، ووحدات الاتصال اللاسلكي الاختيارية. يسمى هذا النظام بشريحة واحدة. بمعنى آخر ، ARM عبارة عن شريحة على شريحة.

حتى الآن ، لدى ARM عدة أجيال من المعالجات:

ARM9. يمكن أن تصل رقائق ARM9 إلى سرعات ساعة تبلغ 400 ميجاهرتز. هذه الرقائق عفا عليها الزمن ، لكنها لا تزال مطلوبة. على سبيل المثال ، في أجهزة التوجيه اللاسلكية ومحطات الدفع. تجعل مجموعة الأوامر البسيطة لهذه الشريحة من السهل تشغيل العديد من تطبيقات Java.

ARM11. تتميز معالجات ARM11 بمجموعة أكثر اكتمالاً من الأوامر البسيطة التي تعمل على توسيع وظائفها وسرعات عالية على مدار الساعة (تصل إلى 1 جيجاهرتز). نظرًا لانخفاض استهلاك الطاقة والتكلفة المنخفضة ، لا تزال شرائح ARM11 مستخدمة في الهواتف الذكية للمبتدئين.

ARMv7. تنتمي رقائق العمارة الحديثة ARM إلى عائلة ARMv7 ، وقد وصل ممثلوها الرئيسيون بالفعل إلى ثمانية نوى وسرعة ساعة تزيد عن 2 جيجاهرتز. تنتمي نوى المعالجات التي طورتها ARM Limited مباشرة إلى خط Cortex ويستخدمها معظم مصنعي الأنظمة أحادية الشريحة دون تغييرات كبيرة.

ARM اللحاء- A8.تاريخياً ، كان أول معالج أساسي لعائلة ARMv7 هو Cortex-A8 ، والذي شكل الأساس لمثل هذه الحلول المعروفة في عصرها مثل Apple A4 (iPhone 4 و iPad) و Samsung Hummingbird (Samsung Galaxy S و Galaxy Tab). إنها تُظهر ضعف الأداء مقارنةً بـ ARM11 السابق ، وللأسف ، استهلاك أعلى للطاقة ، مما يجعل هذه الشريحة الآن لا تحظى بشعبية كبيرة.

ARM اللحاء- A9.بعد Cortex-A8 ، قدمت ARM Limited جيلًا جديدًا من الرقائق - Cortex-A9 ، وهو الآن الأكثر شيوعًا ويحتل مكانة سعرية متوسطة. زاد أداء أنوية Cortex-A9 بنحو ثلاث مرات مقارنةً بـ Cortex-A8 ، ومن الممكن أيضًا دمجها بين اثنين أو حتى أربعة على شريحة واحدة.

ARM Cortex-A5 و Cortex-A7.عند تصميم نوى معالج Cortex-A5 و Cortex-A7 ، اتبعت ARM Limited نفس الهدف - لتحقيق حل وسط بين الحد الأدنى من استهلاك الطاقة لـ ARM11 والسرعة المقبولة لـ Cortex-A8. لم ننسى إمكانية الجمع بين اثنين أو أربعة نوى - تظهر رقائق Cortex-A5 و Cortex-A7 متعددة النواة تدريجياً للبيع (Qualcomm MSM8625 و MTK 6589).

ARM اللحاء- A15.أصبحت نوى معالج Cortex-A15 استمرارًا منطقيًا لـ Cortex-A9 - ونتيجة لذلك ، ولأول مرة في التاريخ ، تمكنت رقائق معمارية ARM من مطابقة أداء Intel Atom تقريبًا ، وهذا بالفعل نجاح كبير. ليس من أجل لا شيء أن Canonical حددت معالج ARM Cortex-A15 ثنائي النواة أو معالج Intel Atom مماثل في متطلبات النظام لإصدار Ubuntu Touch OS مع تعدد المهام الكامل.

رقائق ذراعمستقبل عظيم ينتظر. يتزايد عدد الأوامر وتواتر العملية وعدد النوى بشكل نشط ، ولا يزال استهلاك الطاقة منخفضًا. في المستقبل ، ستكون رقائق ARM مناسبة لتعدد المهام كامل التنسيق ، وهي متوفرة الآن فقط في أنظمة x86. ومع ذلك ، حتى مع ظروف ناقل التطوير الحالي ، من السابق لأوانه القول إن قطاع الإلكترونيات الاستهلاكية سيتحول تمامًا إلى رقائق ARM. والنقطة هنا ، أولاً وقبل كل شيء ، هي السعر. تتزايد تكلفة رقائق الهاتف المحمول بشكل كبير ، بينما يستمر x86 في الانخفاض. إنه عامل السعر ، إلى جانب الاختلاف في الوظائف ، الذي سيتم التغلب عليه إلى حد ما ، وهناك توقعات مفهومة تمامًا بأن أنظمة ARM المطورة لن تفوز قريبًا بانتصار غير مشروط في السباق للمستهلكين ...

تستخدم الغالبية العظمى من الأدوات الحديثة معالجات تستند إلى بنية ARM ، والتي يتم تطويرها بواسطة شركة ARM Limited التي تحمل الاسم نفسه. ومن المثير للاهتمام أن الشركة نفسها لا تنتج المعالجات ، ولكنها ترخص تقنياتها فقط لمصنعي الرقائق التابعين لجهات خارجية. بالإضافة إلى ذلك ، تقوم الشركة أيضًا بتطوير أنوية معالج Cortex ومسرعات رسومات Mali ، والتي سنتطرق إليها بالتأكيد في هذه المادة.

شركة ARM ، في الواقع ، هي شركة محتكرة في مجالها ، والغالبية العظمى من الهواتف الذكية والأجهزة اللوحية الحديثة على أنظمة تشغيل محمولة مختلفة تستخدم معالجات تعتمد على بنية ARM. يقوم صانعو الرقائق بترخيص النوى الفردية ومجموعات التعليمات والتقنيات ذات الصلة من ARM ، وتختلف تكلفة التراخيص اختلافًا كبيرًا اعتمادًا على نوع نوى المعالج (من حلول الميزانية منخفضة الطاقة إلى الرقائق رباعية النوى المتطورة وحتى الرقائق ثمانية النواة) والمزيد عناصر. أظهر بيان الدخل السنوي لعام 2006 لشركة ARM المحدودة عائدات بقيمة 161 مليون دولار لترخيص حوالي 2.5 مليار معالج (ارتفاعًا من 7.9 مليار دولار في 2011) ، وهو ما يترجم إلى حوالي 0.067 دولار لكل شريحة. ومع ذلك ، للسبب المذكور أعلاه ، يعد هذا رقمًا متوسطًا للغاية نظرًا للاختلاف في أسعار التراخيص المختلفة ، ومنذ ذلك الحين ، كان من المفترض أن تنمو أرباح الشركة عدة مرات.

حاليًا ، معالجات ARM منتشرة على نطاق واسع. تُستخدم الرقائق الموجودة في هذه البنية في كل مكان ، وصولاً إلى الخوادم ، ولكن غالبًا ما يمكن العثور على ARM في الأنظمة المدمجة والمتنقلة ، بدءًا من وحدات التحكم في محرك الأقراص الثابتة وحتى الهواتف الذكية الحديثة والأجهزة اللوحية والأدوات الأخرى.

يطور ARM عدة عائلات من النوى المستخدمة في مهام مختلفة. على سبيل المثال ، تُستخدم المعالجات القائمة على Cortex-Mx و Cortex-Rx (حيث يمثل "x" رقمًا أو رقمًا يشير إلى الرقم الأساسي الدقيق) في الأنظمة المضمنة وحتى في الأجهزة الاستهلاكية مثل أجهزة التوجيه أو الطابعات.

لن نتناولها بالتفصيل ، لأننا مهتمون بشكل أساسي بعائلة Cortex-Axe - تُستخدم الرقائق التي تحتوي على مثل هذه النوى في الأجهزة الأكثر إنتاجية ، بما في ذلك الهواتف الذكية والأجهزة اللوحية ووحدات التحكم في الألعاب. تعمل ARM باستمرار على نوى جديدة من خط Cortex-Axe ، ولكن في وقت كتابة هذه السطور ، تستخدم الهواتف الذكية ما يلي:

اللحاء A5 ؛
اللحاء- A7 ؛
اللحاء- A8 ؛
اللحاء- A9 ؛
اللحاء- A12 ؛
اللحاء- A15 ؛
اللحاء- A53 ؛

كلما زاد العدد ، ارتفع أداء المعالج ، وبالتالي زادت تكلفة فئة الأجهزة التي يستخدم فيها. ومع ذلك ، تجدر الإشارة إلى أن هذه القاعدة لا يتم الالتزام بها دائمًا: على سبيل المثال ، تتمتع الرقائق التي تعتمد على أنوية Cortex-A7 بأداء أعلى من تلك المعتمدة على Cortex-A8. ومع ذلك ، إذا تم اعتبار معالجات Cortex-A5 قديمة بالفعل ولم يتم استخدامها تقريبًا في الأجهزة الحديثة ، فيمكن العثور على معالجات Cortex-A15 في أجهزة الاتصال والأجهزة اللوحية الرائدة. منذ وقت ليس ببعيد ، أعلنت ARM رسميًا عن تطوير نوى Cortex-A53 و Cortex-A57 الجديدة الأكثر قوة وفي الوقت نفسه الموفرة للطاقة ، والتي سيتم دمجها في شريحة واحدة باستخدام ARM big.LITTLE التكنولوجيا والدعم مجموعة تعليمات ARMv8 ("إصدار الهندسة المعمارية") ، لكنها لا تُستخدم حاليًا في أجهزة المستهلكين الجماعية. يمكن أن تكون معظم الشرائح التي تحتوي على أنوية Cortex متعددة النواة ، كما أن المعالجات رباعية النوى موجودة في كل مكان في الهواتف الذكية الحديثة المتطورة.

عادةً ما تستخدم الشركات المصنعة الكبيرة للهواتف الذكية والأجهزة اللوحية معالجات من صانعي شرائح مشهورين مثل Qualcomm أو حلولهم الخاصة التي أصبحت بالفعل شائعة جدًا (على سبيل المثال ، Samsung وعائلة شرائح Exynos الخاصة بها) ، ولكن من بين الخصائص التقنية لأدوات معظم الشركات الصغيرة ، يمكنك غالبًا العثور على أوصاف مثل "معالج يعتمد على Cortex-A7 @ 1 GHz" أو "Dual Core Cortex-A7 @ 1 GHz" ، والتي لن تخبر المستخدم العادي بأي شيء. من أجل فهم الاختلافات بين هذه النوى ، دعونا نركز على النوى الرئيسية.

اللحاء A5

يتم استخدام نواة Cortex-A5 في المعالجات غير المكلفة لمعظم الأجهزة ذات الميزانية المحدودة. تم تصميم هذه الأجهزة فقط لأداء مجموعة محدودة من المهام وتشغيل تطبيقات بسيطة ، ولكنها ليست مصممة على الإطلاق للبرامج كثيفة الاستخدام للموارد ، وخاصة للألعاب. مثال على أداة مزودة بمعالج Cortex-A5 هو Highscreen Blast ، الذي تلقى شريحة Qualcomm Snapdragon S4 Play MSM8225 التي تحتوي على نواتين Cortex-A5 مسجلة بسرعة 1.2 جيجاهرتز.

اللحاء- A7

تعتبر معالجات Cortex-A7 أقوى من رقائق Cortex-A5 وهي أكثر شيوعًا. هذه الرقائق مصنوعة بتقنية معالجة 28 نانومتر ولها ذاكرة تخزين مؤقت كبيرة من المستوى الثاني تصل إلى 4 ميغا بايت. تم العثور على نوى Cortex-A7 بشكل أساسي في الهواتف الذكية منخفضة التكلفة والأجهزة متوسطة المدى منخفضة التكلفة مثل iconBIT Mercury Quad ، وكاستثناء ، في Samsung Galaxy S IV GT-i9500 مع معالج Exynos 5 Octa - تستخدم هذه الشرائح شريحة معالج رباعي النواة موفر للطاقة على Cortex-A7.

اللحاء- A8

نواة Cortex-A8 ليست شائعة مثل "جيرانها" ، Cortex-A7 و Cortex-A9 ، لكنها لا تزال تستخدم في العديد من الأدوات على مستوى الدخول. يمكن أن يتراوح تردد ساعة التشغيل لرقائق Cortex-A8 من 600 ميجاهرتز إلى 1 جيجاهرتز ، ولكن في بعض الأحيان تقوم الشركات المصنعة بمعالجات رفع تردد التشغيل إلى ترددات أعلى. تتمثل إحدى ميزات Cortex-A8 الأساسية في عدم وجود دعم للتكوينات متعددة النواة (أي أن المعالجات الموجودة في هذه النوى يمكن أن تكون أحادية النواة فقط) ، ويتم تنفيذها باستخدام تقنية معالجة تبلغ 65 نانومترًا ، والتي تم اعتبارها بالفعل عفا عليها الزمن.

اللحاء- A9

قبل عامين ، كانت نوى Cortex-A9 تعتبر الحل الأفضل وتم استخدامها في كل من الرقائق أحادية النواة التقليدية والأكثر قوة ثنائية النواة ، مثل Nvidia Tegra 2 و Texas Instruments OMAP4. حاليًا ، لا تفقد المعالجات القائمة على Cortex-A9 ، المصممة وفقًا لتقنية المعالجة التي تبلغ 40 نانومترًا ، شعبيتها ويتم استخدامها في العديد من الهواتف الذكية متوسطة المدى. يمكن أن يكون تردد تشغيل هذه المعالجات من 1 إلى 2 جيجاهيرتز أو أكثر ، ولكنه عادةً ما يكون محدودًا بـ 1.2-1.5 جيجاهرتز.

اللحاء- A12

في يونيو 2013 ، قدمت ARM رسميًا نواة Cortex-A12 ، والتي تعتمد على تقنية معالجة جديدة 28 نانومتر ومصممة لاستبدال أنوية Cortex-A9 في الهواتف الذكية متوسطة المدى. يعد المطور بزيادة في الأداء بنسبة 40٪ مقارنةً بـ Cortex-A9 ، وبالإضافة إلى ذلك ، ستتمكن نوى Cortex-A12 من المشاركة في بنية ARM الكبيرة. الشركات المصنعة لإنشاء رقائق غير مكلفة ثمانية النواة. صحيح ، في وقت كتابة هذا التقرير ، كل هذا موجود فقط في الخطط ، ولم يتم بعد إنشاء الإنتاج الضخم لرقائق Cortex-A12 ، على الرغم من أن RockChip قد أعلنت بالفعل عن نيتها إطلاق معالج Cortex-A12 رباعي النواة مع تردد 1.8 جيجاهرتز.

اللحاء- A15

بالنسبة لعام 2013 ، يعد قلب Cortex-A15 ومشتقاته هو الحل الأفضل ويتم استخدامه في رقائق الاتصال الرئيسية من مختلف الشركات المصنعة. من بين المعالجات الجديدة التي تم تصنيعها وفقًا لتقنية المعالجة 28 نانومتر واستنادًا إلى Cortex-A15 ، يوجد Samsung Exynos 5 Octa و Nvidia Tegra 4 ، وغالبًا ما يعمل هذا النواة كمنصة لإجراء تعديلات من الشركات المصنعة الأخرى. على سبيل المثال ، يستخدم معالج A6X الأحدث من Apple نوى Swift ، والتي تعد تعديلًا لـ Cortex-A15. إن الشرائح الموجودة على Cortex-A15 قادرة على العمل بتردد 1.5-2.5 جيجاهرتز ، ودعم العديد من معايير الجهات الخارجية والقدرة على معالجة ما يصل إلى 1 تيرابايت من الذاكرة الفعلية يجعل من الممكن استخدام مثل هذه المعالجات في أجهزة الكمبيوتر (كيف يمكن لا يتذكر المرء كمبيوترًا صغيرًا بحجم بطاقة Raspberry Pi الخاصة بالبنك).

سلسلة Cortex-A50

في النصف الأول من عام 2013 ، قدمت ARM خطًا جديدًا من الرقائق يسمى سلسلة Cortex-A50. سيتم إنشاء نوى هذا الخط وفقًا للإصدار الجديد من البنية ARMv8 ، وستدعم مجموعات التعليمات الجديدة ، وستصبح أيضًا 64 بت. سيتطلب الانتقال إلى عمق بت جديد تحسين أنظمة التشغيل والتطبيقات المحمولة ، ولكن ، بالطبع ، سيظل دعم عشرات الآلاف من تطبيقات 32 بت. كانت Apple أول من تحول إلى بنية 64 بت. تعمل أحدث أجهزة الشركة ، مثل iPhone 5S ، على معالج Apple A7 ARM. من الجدير بالذكر أنه لا يستخدم نوى Cortex - يتم استبدالها بنوى الشركة المصنعة التي تسمى Swift. أحد الأسباب الواضحة للحاجة إلى الانتقال إلى معالجات 64 بت هو دعم أكثر من 4 جيجابايت من ذاكرة الوصول العشوائي ، بالإضافة إلى القدرة على العمل بأرقام أكبر بكثير عند الحساب. بالطبع ، في حين أن هذا مناسب ، أولاً وقبل كل شيء ، للخوادم وأجهزة الكمبيوتر ، لكننا لن نتفاجأ إذا ظهرت الهواتف الذكية والأجهزة اللوحية مع هذا المقدار من ذاكرة الوصول العشوائي في السوق في غضون بضع سنوات. حتى الآن ، لا يُعرف أي شيء عن خطط إطلاق شرائح على بنية جديدة وهواتف ذكية تستخدمها ، ولكن من المحتمل أن تتلقى هذه المعالجات برامج رئيسية في عام 2014 ، كما أعلنت شركة Samsung بالفعل.

اللحاء- A53

يفتح قلب Cortex-A53 السلسلة ، والتي ستكون "الخلف" المباشر لـ Cortex-A9. تتفوق المعالجات التي تعتمد على Cortex-A53 بشكل ملحوظ على الشرائح المعتمدة على Cortex-A9 في الأداء ، ولكن في نفس الوقت ، يتم الحفاظ على استهلاك منخفض للطاقة. يمكن استخدام هذه المعالجات بشكل فردي وفي تكوين ARM big.LITTLE ، حيث يتم دمجها على نفس مجموعة الشرائح مع معالج Cortex-A57

يجب أن تصبح المعالجات الموجودة على Cortex-A57 ، والتي سيتم تصنيعها باستخدام تقنية معالجة تبلغ 20 نانومترًا ، أقوى معالجات ARM في المستقبل القريب. يتفوق النواة الجديدة بشكل كبير على سابقتها ، Cortex-A15 ، في مقاييس أداء مختلفة (يمكنك رؤية المقارنة أعلاه) ، ووفقًا لـ ARM ، التي تستهدف سوق أجهزة الكمبيوتر بجدية ، ستكون حلاً مربحًا لأجهزة الكمبيوتر السائدة (بما في ذلك أجهزة الكمبيوتر المحمولة) ، وليس فقط الأجهزة المحمولة.

كحل عالي التقنية لمشكلة استهلاك الطاقة للمعالجات الحديثة ، تقدم ARM تقنية LITTLE الكبيرة ، والتي يتمثل جوهرها في الجمع بين أنواع مختلفة من النوى على شريحة واحدة ، وعادة ما يكون نفس العدد من توفير الطاقة وعالي نوى الأداء.

هناك ثلاثة مخططات لتشغيل أنواع مختلفة من النوى على شريحة واحدة: big.LITTLE (الترحيل بين المجموعات) ، و big.LITTLE IKS (الترحيل بين النوى) ، و big.LITTLE MP (معالجة متعددة غير متجانسة).

big.LITTLE (الترحيل بين المجموعات)

أول مجموعة شرائح تعتمد على بنية ARM big.LITTLE كانت معالج Samsung Exynos 5 Octa. إنه يستخدم مخطط LITTLE "4 + 4" الأصلي الكبير ، والذي يعني مجموعتين (ومن هنا جاء اسم المخطط) على شريحة واحدة من أربعة نوى Cortex-A15 عالية الأداء للتطبيقات والألعاب كثيفة الاستخدام للموارد وأربعة موفرة للطاقة أنوية Cortex-A7 للعمل اليومي مع معظم البرامج ، وفي وقت واحد يمكن أن يعمل نوع واحد فقط من النواة. يحدث التبديل بين مجموعات النوى على الفور تقريبًا وبشكل غير محسوس للمستخدم في الوضع التلقائي بالكامل.

تطبيق أكثر تعقيدًا لبنية big.LITTLE هو الجمع بين العديد من النوى الحقيقية (عادةً اثنتان) في نواة افتراضية واحدة ، يتم التحكم فيها بواسطة نواة نظام التشغيل ، والتي تقرر أي النوى يجب استخدامها - موفرة للطاقة أو منتجة. بالطبع ، هناك أيضًا العديد من النوى الافتراضية - يوضح الرسم التوضيحي مثالًا على مخطط IKS ، حيث يحتوي كل من النوى الافتراضية الأربعة على نواة Cortex-A7 و Cortex-A15.

يعد مخطط LITTLE MP الأكثر تقدمًا - حيث يكون كل نواة مستقلًا ويمكن تشغيله بواسطة نظام التشغيل الأساسي حسب الحاجة. هذا يعني أنه في حالة استخدام أربعة نوى Cortex-A7 ونفس عدد نوى Cortex-A15 ، في مجموعة شرائح مبنية على بنية ARM الكبيرة. LITTLE MP ، ستتمكن جميع النوى الثمانية من العمل في وقت واحد ، على الرغم من اختلافها أنواع. كان أحد المعالجات الأولى من هذا النوع هو رقاقة الشركة ثمانية النواة ، والتي يمكن أن تعمل بتردد الساعة 2 جيجاهرتز ، بالإضافة إلى تسجيل وتشغيل الفيديو بدقة UltraHD.

مستقبل

وفقًا للمعلومات المتاحة حاليًا ، تخطط ARM ، جنبًا إلى جنب مع شركات أخرى ، لإطلاق إصدار الجيل التالي من رقائق LITTLE الكبيرة التي ستستخدم النوى الجديدة Cortex-A53 و Cortex-A57. بالإضافة إلى ذلك ، ستقوم الشركة المصنعة الصينية MediaTek بإصدار معالجات الميزانية على ARM big.LITTLE ، والتي ستعمل وفقًا لمخطط "2 + 2" ، أي استخدام مجموعتين من مركزين.

بالإضافة إلى المعالجات ، يطور ARM أيضًا مسرعات رسومات لعائلة مالي. مثل المعالجات ، تتميز مسرعات الرسومات بالعديد من المعلمات ، مثل مستوى الصقل ، وواجهة الناقل ، وذاكرة التخزين المؤقت (الذاكرة فائقة السرعة المستخدمة لزيادة السرعة) وعدد "مراكز الرسومات" (على الرغم من ذلك ، كما كتبنا في المقال السابق ، هذا المؤشر ، على الرغم من التشابه مع المصطلح المستخدم لوصف وحدة المعالجة المركزية له تأثير ضئيل أو معدوم على الأداء عند مقارنة اثنين من وحدات معالجة الرسومات).

كان أول مسرع رسومات ARM هو Mali 55 غير المستخدم الآن ، والذي تم استخدامه في هاتف LG Renoir الذي يعمل باللمس (نعم ، الهاتف الخلوي الأكثر شيوعًا). لم يتم استخدام وحدة معالجة الرسومات في الألعاب - فقط لرسم الواجهة ، وكانت لها خصائص بدائية وفقًا لمعايير اليوم ، ولكنه أصبح "سلف" سلسلة مالي.

منذ ذلك الحين ، قطع التقدم شوطًا طويلاً ، والآن أصبحت واجهات برمجة التطبيقات (API) المدعومة ومعايير اللعبة ذات أهمية كبيرة. على سبيل المثال ، يتم الإعلان الآن عن دعم OpenGL ES 3.0 فقط في أقوى المعالجات مثل Qualcomm Snapdragon 600 و 800 ، وإذا تحدثنا عن منتجات ARM ، فإن المعيار مدعوم بمسرعات مثل Mali-T604 (كان هو الذي أصبح أول معالج رسومي ARM تم تصنيعه على الهندسة المعمارية الدقيقة الجديدة Midgard) ، Mali-T624 ، Mali-T628 ، Mali-T678 وبعض الرقائق الأخرى المماثلة في الخصائص. ترتبط وحدة معالجة رسومات واحدة أو أخرى ، كقاعدة عامة ، ارتباطًا وثيقًا بالجوهر ، ولكن ، مع ذلك ، يشار إليها بشكل منفصل ، مما يعني أنه إذا كانت جودة الرسومات في الألعاب مهمة بالنسبة لك ، فمن المنطقي النظر إلى اسم المسرع في مواصفات الهاتف الذكي أو الجهاز اللوحي.

يحتوي ARM أيضًا على مسرعات رسومات للهواتف الذكية متوسطة المدى ، وأكثرها شيوعًا هي Mali-400 MP و Mali-450 MP ، والتي تختلف عن إخوانها الأكبر سناً في الأداء المنخفض نسبيًا ومجموعة محدودة من واجهات برمجة التطبيقات والمعايير المدعومة. على الرغم من ذلك ، يستمر استخدام وحدات معالجة الرسوميات هذه في الهواتف الذكية الجديدة ، على سبيل المثال Zopo ZP998 ، التي تلقت مسرع الرسومات Mali-450 MP4 (تعديل محسّن لـ Mali-450 MP) بالإضافة إلى معالج MTK6592 ثماني النواة.

من المفترض أنه في نهاية عام 2014 ، يجب أن تظهر الهواتف الذكية المزودة بأحدث مسرعات الرسومات ARM: Mali-T720 و Mali-T760 و Mali-T760 MP ، والتي تم تقديمها في أكتوبر 2013. يجب أن تكون Mali-T720 هي وحدة معالجة الرسومات الجديدة للهواتف الذكية منخفضة الجودة وأول وحدة معالجة رسومات في هذا القطاع لدعم Open GL ES 3.0. ستصبح Mali-T760 ، بدورها ، واحدة من أقوى مسرعات الرسومات المحمولة: وفقًا للخصائص المعلنة ، تحتوي وحدة معالجة الرسومات (GPU) على 16 نواة معالجة ولديها قدرة معالجة ضخمة حقًا ، 326 Gflops ، ولكن في نفس الوقت ، أربع مرات أقل استهلاك الطاقة من Mali-T604 المذكورة أعلاه.

دور CPU و GPU من ARM في السوق

على الرغم من حقيقة أن ARM هو مؤلف ومطور البنية التي تحمل الاسم نفسه ، والتي ، كما نكرر ، تُستخدم الآن في الغالبية العظمى من معالجات الأجهزة المحمولة ، إلا أن حلولها في شكل مراكز ومعجلات رسومات لا تحظى بشعبية في الهواتف الذكية الرئيسية الشركات المصنعة. على سبيل المثال ، يُعتقد بحق أن جهات الاتصال الرئيسية على نظام التشغيل Android يجب أن يكون لديها معالج Snapdragon مع نوى Krait ومسرع رسومات Adreno من Qualcomm ، ويتم استخدام شرائح من نفس الشركة في هواتف Windows Phone الذكية ، وبعض الشركات المصنعة للأجهزة ، على سبيل المثال ، Apple ، تطوير النوى الخاصة بهم. لماذا هذا هو الوضع الحالي؟

ربما تكون بعض الأسباب أعمق ، ولكن أحدها هو عدم وجود موضع واضح لوحدة المعالجة المركزية ووحدة معالجة الرسومات من ARM بين منتجات الشركات الأخرى ، ونتيجة لذلك يُنظر إلى تطورات الشركة على أنها مكونات أساسية للاستخدام في أجهزة B-brand ، وهواتف ذكية منخفضة التكلفة ، وإنشاء قرارات أكثر نضجًا بناءً عليها. على سبيل المثال ، تكرر Qualcomm في كل عرض تقديمي تقريبًا أن أحد أهدافها الرئيسية عند إنشاء معالجات جديدة هو تقليل استهلاك الطاقة ، وأن نوى Krait ، التي يتم تعديلها بواسطة أنوية Cortex ، تُظهر باستمرار نتائج أداء أعلى. بيان مماثل ينطبق على شرائح Nvidia ، والتي تركز على الألعاب ، ولكن بالنسبة لمعالجات Exynos من Samsung وسلسلة A من Apple ، فإن لديهم سوقًا خاصًا بهم بسبب التثبيت في الهواتف الذكية من نفس الشركات.

ما سبق لا يعني على الإطلاق أن تطورات ARM أسوأ بكثير من معالجات وأنوية الطرف الثالث ، لكن المنافسة في السوق في النهاية تفيد فقط مشتري الهواتف الذكية. يمكننا القول أن ARM تقدم بعض الفراغات ، من خلال شراء ترخيص يمكن للمصنعين تعديلها بأنفسهم.

استنتاج

نجحت المعالجات الدقيقة القائمة على ARM في غزو سوق الأجهزة المحمولة نظرًا لاستهلاكها المنخفض للطاقة وقوة المعالجة الكبيرة نسبيًا. في السابق ، تنافست معماريات RISC الأخرى ، مثل MIPS ، مع ARM ، ولكن لم يتبق لها الآن سوى منافس جاد واحد - Intel بهندسة x86 ، والتي ، بالمناسبة ، على الرغم من أنها تقاتل بنشاط من أجل حصتها في السوق ، لم يتم إدراكها بعد من قبل المستهلكين أو معظم الشركات المصنعة على محمل الجد ، خاصةً في حالة عدم وجود علامات رئيسية عليها (لم يعد بإمكان Lenovo K900 التنافس مع أحدث الهواتف الذكية المتطورة على معالجات ARM).

معالج ARM هو معالج محمول للهواتف الذكية والأجهزة اللوحية.

يسرد هذا الجدول جميع معالجات ARM المعروفة حاليًا. سيتم استكمال جدول معالجات ARM وترقيته عند ظهور نماذج جديدة. يستخدم هذا الجدول نظامًا شرطيًا لتقييم أداء وحدة المعالجة المركزية ووحدة معالجة الرسومات. تم أخذ بيانات أداء معالجات ARM من مجموعة متنوعة من المصادر ، بناءً على نتائج اختبارات مثل: علامة المرور, أنتوتو, GFXBench.

نحن لا ندعي الدقة المطلقة. الترتيب الدقيق للغاية و تقييم أداء معالجات ARMمستحيل ، لسبب بسيط هو أن كل واحد منهم ، في بعض النواحي ، له مزايا ، وفي بعض النواحي يتخلف عن معالجات ARM الأخرى. يسمح لك جدول معالجات ARM برؤية وتقييم والأهم من ذلك ، قارن مختلف SoCs (نظام على رقاقة)حلول. باستخدام طاولتنا ، يمكنك ذلك قارن وحدة المعالجة المركزية المتنقلةواكتشف بالضبط كيف يتم وضع قلب ARM لهاتفك الذكي أو جهازك اللوحي المستقبلي (أو الحالي).

هنا قمنا بمقارنة معالجات ARM. نظرنا وقارننا أداء وحدة المعالجة المركزية ووحدة معالجة الرسومات في مختلف SoCs (نظام على رقاقة). لكن قد يكون لدى القارئ بعض الأسئلة: أين تستخدم معالجات ARM؟ ما هو معالج ARM؟ ما الفرق بين معمارية ARM ومعالجات x86؟ دعونا نحاول فهم كل هذا دون الخوض في الكثير من التفاصيل.

أولاً ، دعنا نحدد المصطلحات. ARM هو اسم العمارة وفي نفس الوقت اسم الشركة التي تقوم بتطويرها. يشير الاختصار ARM إلى (Advanced RISC Machine أو Acorn RISC Machine) ، والتي يمكن ترجمتها على النحو التالي: آلة RISC المتقدمة. هندسة ARMيجمع بين عائلة مكونة من نوى معالجات دقيقة 32 و 64 بت تم تطويرها وترخيصها بواسطة ARM Limited. أود أن أشير على الفور إلى أن ARM Limited تعمل في تطوير النوى والأدوات الخاصة بهم (أدوات تصحيح الأخطاء والمترجمات وما إلى ذلك) ، ولكن ليس في إنتاج المعالجات نفسها. شركة ARM المحدودةتبيع تراخيص إنتاج معالجات ARM لأطراف ثالثة. فيما يلي قائمة جزئية بالشركات المرخصة لتصنيع معالجات ARM اليوم: AMD و Atmel و Altera و Cirrus Logic و Intel و Marvell و NXP و Samsung و LG و MediaTek و Qualcomm و Sony Ericsson و Texas Instruments و nVidia و Freescale ... و الكثير من الآخرين.

تقوم بعض الشركات المرخصة لإصدار معالجات ARM بإنشاء المتغيرات الخاصة بها من النوى بناءً على بنية ARM. تتضمن الأمثلة: DEC StrongARM و Freescale i.MX و Intel XScale و NVIDIA Tegra و ST-Ericsson Nomadik و Qualcomm Snapdragon و Texas Instruments OMAP و Samsung Hummingbird و LG H13 و Apple A4 / A5 / A6 و HiSilicon K3.

على أساس معالجات ARM تعمل اليومأي أجهزة إلكترونية تقريبًا: PDA ، الهواتف المحمولة والهواتف الذكيةوالمشغلات الرقمية وأجهزة الألعاب المحمولة والآلات الحاسبة ومحركات الأقراص الصلبة الخارجية وأجهزة التوجيه. كل منهم يحتوي على نواة ARM ، لذلك يمكننا أن نقول ذلك ARM - المعالجات المحمولة للهواتف الذكيةوالأجهزة اللوحية.

معالج ARMيمثل أ SoC، أو "نظام على شريحة". يمكن أن يحتوي نظام SoC ، أو "نظام على شريحة" ، في شريحة واحدة ، بالإضافة إلى وحدة المعالجة المركزية نفسها ، وبقية الكمبيوتر الكامل. هذه وحدة تحكم في الذاكرة ، ووحدة تحكم في منفذ الإدخال / الإخراج ، ونواة رسومات ، ونظام تحديد المواقع الجغرافية (GPS). يمكن أن تحتوي أيضًا على وحدة 3G ، بالإضافة إلى أكثر من ذلك بكثير.

إذا أخذنا في الاعتبار عائلة منفصلة من معالجات ARM ، على سبيل المثال Cortex-A9 (أو أي معالج آخر) ، فلا يمكن القول أن جميع المعالجات من نفس العائلة لها نفس الأداء أو جميعها مجهزة بوحدة GPS. كل هذه المعلمات تعتمد بشدة على الشركة المصنعة للرقاقة وماذا وكيف قرر تنفيذها في منتجه.

ما هو الفرق بين معالجات ARM و X86؟ في حد ذاته ، تتضمن بنية RISC (كمبيوتر مجموعة التعليمات المخفضة) مجموعة مختصرة من التعليمات. مما يؤدي بالتالي إلى استهلاك طاقة معتدل للغاية. في الواقع ، يوجد داخل أي شريحة ARM عدد أقل بكثير من الترانزستورات من نظيرتها من خط x86. لا تنس أنه في نظام SoC ، توجد جميع الأجهزة الطرفية داخل نفس الشريحة ، مما يسمح لمعالج ARM أن يكون أكثر اقتصادا من حيث استهلاك الطاقة. تم تصميم بنية ARM في الأصل لحساب عمليات الأعداد الصحيحة فقط ، على عكس x86 ، والتي يمكن أن تعمل مع حسابات الفاصلة العائمة أو FPU. من المستحيل مقارنة هاتين البنيتين بشكل لا لبس فيه. في بعض النواحي ، ستكون الميزة لـ ARM. وفي مكان ما والعكس صحيح. إذا حاولت الإجابة على السؤال بجملة واحدة: ما هو الفرق بين معالجات ARM و X86 ، فستكون الإجابة كما يلي: معالج ARM لا يعرف عدد الأوامر التي يعرفها معالج x86. وأولئك الذين يعرفون ، يبدون أقصر بكثير. هذا له إيجابيات وسلبيات. مهما كان الأمر ، يشير كل شيء مؤخرًا إلى أن معالجات ARM تلحق بالركب ببطء ولكن بثبات ، بل وتتفوق في بعض النواحي على معالجات x86 التقليدية. يعلن الكثير صراحة أن معالجات ARM ستحل قريبًا محل منصة x86 في قطاع أجهزة الكمبيوتر المنزلية. كما فعلنا بالفعل ، في عام 2013 ، تخلت العديد من الشركات المشهورة عالميًا تمامًا عن إصدار المزيد من أجهزة الكمبيوتر المحمولة لصالح أجهزة الكمبيوتر اللوحية. حسنًا ، ما سيحدث بالفعل سيخبرنا الوقت.

سنتعقب المعالجات المتوفرة بالفعل في سوق ARM.