ARM procesor je mobilni procesor za pametne telefone i tablete.

Ova tabela navodi sve trenutno poznate ARM procesore. Tabela ARM procesora će se dopunjavati i nadograđivati ​​kako se budu pojavljivali novi modeli. Ova tabela koristi uslovni sistem Procjene performansi CPU-a i GPU-a. Podaci o performansama ARM procesora uzeti su iz većine različitih izvora, uglavnom na osnovu rezultata testova kao što su: Pass Mark, Antutu, GFXBench.

Ne tražimo apsolutnu tačnost. Apsolutno tačno rangiranje i procijeniti performanse ARM procesora nemoguće, iz jednostavnog razloga što svaki od njih, na neki način, ima prednosti, a na neki način zaostaje za drugim ARM procesorima. Tabela ARM procesora vam omogućava da vidite, procijenite i, što je najvažnije, uporedi različite SoC-ove (System-On-Chip) rješenja. Koristeći naš sto, možete uporedi mobilni procesor i saznajte kako je tačno ARM-srce vašeg budućeg (ili sadašnjeg) pametnog telefona ili tableta pozicionirano.

Ovdje smo uporedili ARM procesore. Pogledali smo i uporedili performanse CPU-a i GPU-a u različitim SoC-ovima (Sistem na čipu). Ali čitatelj može imati nekoliko pitanja: Gdje se koriste ARM procesori? Šta je ARM procesor? Koja je razlika između ARM arhitekture i x86 procesora? Pokušajmo sve ovo razumjeti bez previše detalja.

Prvo, hajde da definišemo terminologiju. ARM je naziv arhitekture i ujedno ime kompanije koja je razvija. Skraćenica ARM je skraćenica za (Advanced RISC Machine ili Acorn RISC Machine), što se može prevesti kao: napredna RISC mašina. ARM arhitektura kombinuje porodicu 32-bitnih i 64-bitnih mikroprocesorskih jezgara koje je razvio i licencirao ARM Limited. Odmah bih želio napomenuti da se ARM Limited isključivo bavi razvojem jezgri i alata za njih (alati za otklanjanje grešaka, kompajleri, itd.), ali ne i u proizvodnji samih procesora. Kompanija ARM Limited prodaje licence za proizvodnju ARM procesora trećim licima. To nije puna lista kompanije licencirane za proizvodnju ARM procesora danas: AMD, Atmel, Altera, Cirrus Logic, Intel, Marvell, NXP, Samsung, LG, MediaTek, Qualcomm, Sony Ericsson, Texas Instruments, nVidia, Freescale ... i još mnogo toga.

Neke kompanije licencirane za izdavanje ARM procesora kreiraju vlastite varijante jezgara bazirane na ARM arhitekturi. Primjeri uključuju: DEC StrongARM, Freescale i.MX, Intel XScale, NVIDIA Tegra, ST-Ericsson Nomadik, Qualcomm Snapdragon, Texas Instruments OMAP, Samsung Hummingbird, LG H13, Apple A4/A5/A6 i HiSilicon K3.

Na bazi ARM procesora danas rade gotovo svaka elektronika: PDA, mobilni telefoni i pametne telefone, digitalni plejeri, prenosive igraće konzole, kalkulatori, eksterni tvrdi diskovi i ruteri. Svi oni sadrže ARM jezgro, tako da možemo to reći ARM - mobilni procesori za pametne telefone i tablete.

ARM procesor predstavlja a SoC, ili "sistem na čipu". SoC sistem, ili "sistem na čipu", može da sadrži u jednom čipu, pored samog CPU-a, i druge delove punopravni kompjuter. Ovo je i memorijski kontroler, i kontroler ulazno/izlaznih portova, i grafička jezgra, i sistem geopozicioniranja (GPS). Može sadržavati i 3G modul, kao i još mnogo toga.

Ako uzmemo u obzir posebnu porodicu ARM procesora, recimo Cortex-A9 (ili bilo koji drugi), ne može se reći da svi procesori iste porodice imaju iste performanse ili da su svi opremljeni GPS modulom. Svi ovi parametri jako zavise od proizvođača čipa i šta je i kako odlučio da implementira u svoj proizvod.

Koja je razlika između ARM i X86 procesora? Sama po sebi, RISC (Reduced Instruction Set Computer) arhitektura podrazumijeva smanjeni skup instrukcija. Što shodno tome dovodi do vrlo umjerene potrošnje energije. Zaista, unutar bilo kojeg ARM čipa postoji mnogo manje tranzistora od njegovog kolege iz x86 linije. Ne zaboravite da je u SoC sistemu sve periferije nalazi se unutar jednog čipa, što omogućava ARM procesoru da bude još ekonomičniji u smislu potrošnje energije. ARM arhitektura je prvobitno bila dizajnirana da računa samo celobrojne operacije, za razliku od x86, koji može da radi sa pomičnim zarezom ili FPU izračunima. Nemoguće je nedvosmisleno uporediti ove dvije arhitekture. Na neki način, prednost će biti za ARM. I negde i obrnuto. Ako pokušate da odgovorite na pitanje u jednoj rečenici: koja je razlika između ARM i X86 procesora, onda će odgovor biti ovaj: ARM procesor ne zna broj komandi koje poznaje x86 procesor. A oni koji znaju, izgledaju mnogo niže. Ovo ima i pluse i minuse. Bilo kako bilo, u U poslednje vreme Sve sugeriše da ARM procesori polako ali sigurno sustižu, a na neki način čak i nadmašuju konvencionalne x86 procesore. Mnogi otvoreno izjavljuju da će ARM procesori uskoro zamijeniti x86 platformu u segmentu kućnih računara. Kao što smo već vidjeli, 2013. godine nekoliko svjetski poznatih kompanija u potpunosti je odustalo od daljeg izdavanja netbooka u korist tablet računara. Pa, šta će se zapravo desiti, pokazaće vreme.

Pratićemo procesore koji su već dostupni na ARM tržištu.

Pozdrav dragi naši čitaoci. Danas ćemo vam reći o arhitekturi Cortex a53 procesora.

Ni ne sumnjate koliko vaših gadžeta radi zahvaljujući ovom procesoru. Malo ljudi zna o karakteristikama jezgri tehnologije i po čemu se oni međusobno razlikuju. U ovom članku ćete naučiti o karakteristikama određenog popularnog Cortexa a53.

Karakteristike

Ovi procesori mogu imati od 1 do 8 jezgara, L1 memorijski sistem i zajedničku L2 keš memoriju. Da biste razumjeli šta razlikuje glavnu komponentu gotovo sve opreme ovog modela od ostalih, morate znati njegove prednosti:

• Visoke performanse (podrška za širok spektar mobilnih aplikacija, DTV, svemirska vozila, skladišta i sličnu opremu);
• Visokokvalitetna Army8-A arhitektura za autonomne dizajne ulazni nivo;
• Univerzalnost (može se upariti sa bilo kojim procesorom, kao što su Cortex-A72, Cortex-A57 i drugi);
• Kvalitetan proizvod sa velikom količinom preuzimanja.

Ovo su glavne prednosti ovog proizvoda, ali ne i sve njegove prednosti. Srž ovog brenda obavlja mnoge funkcije:

• Podržava do 64-bitne i najnovije arhitekture;
• Sigurnosna tehnologija TrustZone;
• DSP i SIMD ekstenzije;
• 8-stepeni cjevovod sa dva izlaza i poboljšanim cijelim brojem;
• Može raditi na frekvenciji od 1,5 GHz;
• Podrška za virtuelizaciju hardvera.

Ovo je standardni skup funkcija ove tehničke komponente, ali to su daleko od svih funkcija koje ovaj složeni mehanizam obavlja.

Gdje se najčešće koristi

Procesori ovog tipa nalaze se ne samo u pametnim telefonima srednjeg ranga (Xiaomi redmi 4, Redmi 3s, Meizu m3 / m5 Note, itd.), već iu sljedećim tehnologijama:

• Vazdušna tehnologija;
• Neto;
• Skladišta podataka (kao što su HDD, SDD);
• Automobilski infotainment sistem;

Dodatne mogućnosti

• Cjevovod, za koji je odgovoran niska potrošnja energije;
• Visoka propusnost koja vam omogućava da izvršite više naredbi u isto vrijeme;
• Napredne funkcije za uštedu energije.

Procesor povezan sa različitim IP adresama

Ova tehnika se koristi u SoC-ovima, kao i tehnologijama kao što su Arm, Graphical IP, System IP i Physical IP. Pružamo vam kompletnu listu alata koji se mogu koristiti sa jezgrom ovog brenda. :

• Mali-T860/Mali-T880;
• Mali-DP550;
• Mali-V550;
• corelink;
• Kontroler memorije;
• Kontroler prekida;
• DS-5 Development Studio;
• ARM kompajler;
• Razvojne ploče;
• brzi modeli.

Postoje 2 tipa Cortex a53 procesora:

• AArch64 - omogućava vam da instalirate i koristite 64-bitne aplikacije;
• AArch32 - Omogućava korištenje samo postojećih Armv7-A aplikacija.

Zašto su vam potrebne sve ove tehničke informacije

Ako ne razumijete ništa u tehnologiji i karakteristikama, onda jednostavnijim riječima, Cortex a53 pruža mnogo više performansi od svojih prethodnika sa više visoki nivo energetske efikasnosti. Performanse jezgre su čak i veće od Cortex-A7 brenda koji se nalazi na mnogim popularnim pametnim telefonima.

Armv8-A arhitektura je ono što definira funkcionalnost tehnologija. Ovaj brend kernela ima 64-bitnu obradu podataka, prošireno virtuelno adresiranje i 64-bitne registre opšte namene. Sve ove karakteristike učinile su ovaj procesor prvim posebno dizajniranim da pruži energetski efikasnu 64-bitnu obradu.

Pa si to shvatio Cortex procesor a53 je nazivna tehnička komponenta koju ne treba preskočiti pri odabiru tehnike. Ako vaš pametni telefon ima takav procesor koji koristi ovu arhitekturu, ne morate brinuti da li će vam ponestati memorije ili brzo ostati bez telefona. Svi ovi problemi su prošlost.

Nadamo se da vam je naš članak bio od pomoći. Ako jeste, pretplatite se na naše grupe u na društvenim mrežama i ostanite sa nama za nove članke koji bi vam također mogli biti korisni. Ne zaboravite na naš kanal YouTube.

Imali ste sajt

Danas postoje dvije najpopularnije arhitekture procesora. Ovo je x86, koji je razvijen još 80-ih i koristi se u personalnim računarima i ARM-u - moderniji, što vam omogućava da procesore učinite manjim i ekonomičnijim. Koristi se u većini mobilnih uređaja ili tableta.

Obje arhitekture imaju svoje prednosti i nedostatke, kao i područja primjene, ali postoje i zajedničke karakteristike. Mnogi stručnjaci to kažu ARM budućnost, ali ipak ima neke nedostatke koje x86 nema. U našem današnjem članku ćemo pogledati kako se arhitektura ruke razlikuje od x86. Razmotrite fundamentalne razlike između ARM-a ili x86 i pokušajte da odredite šta je bolje.

Procesor je glavna komponenta svakog računarskog uređaja, bilo da se radi o pametnom telefonu ili računaru. Njegove performanse određuju koliko će uređaj brzo raditi i koliko može raditi na bateriji. Jednostavno rečeno, arhitektura procesora je skup instrukcija koje se mogu koristiti u kompajliranju programa i implementirati na hardverskom nivou koristeći određene kombinacije tranzistora procesora. Oni omogućavaju programima interakciju sa hardverom i određuju kako će se podaci prenijeti u memoriju i čitati iz nje.

Trenutno postoje dvije vrste arhitektura: CISC (Complex Set Instruction Computing) i RISC (Reduced Set Instruction Computing). Prvi pretpostavlja da će instrukcije za sve prilike biti implementirane u procesor, drugi, RISC, postavlja zadatak programerima da kreiraju procesor sa skupom komandi koje su minimalno potrebne za rad. RISC instrukcije su manje i jednostavnije.

x86 arhitektura

Arhitektura x86 procesora razvijena je 1978. godine i prvi put se pojavila u Intelovim procesorima i pripada CISC tipu. Ime mu je preuzeto po modelu prvog procesora sa ovom arhitekturom - Intel 8086. Vremenom, u nedostatku bolje alternative, drugi proizvođači procesora, poput AMD-a, počeli su da podržavaju ovu arhitekturu. Sada je standard za desktop računare, laptopove, netbookove, servere i druge slične uređaje. Ali ponekad se x86 procesori koriste i u tabletima, to je prilično uobičajena praksa.

Prvi Intel 8086 procesor imao je bitnu dubinu od 16 bita, zatim je 2000. godine izašao procesor sa 32-bitnom arhitekturom, a još kasnije se pojavila 64-bitna arhitektura. Detaljno smo razgovarali u posebnom članku. Za to vrijeme arhitektura se jako razvila, dodani su novi skupovi instrukcija i ekstenzije, što može značajno povećati performanse procesora.

x86 ima nekoliko značajne nedostatke. Prvo, ovo je složenost timova, njihova konfuzija, koja je nastala zbog duge istorije razvoja. Drugo, takvi procesori troše previše energije i generiraju mnogo topline zbog toga. Inženjeri x86 su u početku krenuli putem postizanja maksimalnih performansi, a brzina zahtijeva resurse. Prije nego što pogledamo razlike između arm x86, hajde da razgovaramo o ARM arhitekturi.

ARM arhitektura

Ova arhitektura je predstavljena nešto kasnije za x86 - 1985. godine. Razvila ga je Acorn, poznata kompanija u Britaniji, tada se ova arhitektura zvala Arcon Risk Machine i pripadala je RISC tipu, ali je tada izašla njena poboljšana verzija, Advanced RISC Machine, koja je sada poznata kao ARM.

Prilikom razvoja ove arhitekture, inženjeri su sebi postavili cilj da eliminišu sve nedostatke x86 i kreiraju potpuno novu i najefikasniju arhitekturu. ARM čipovi su imali minimalnu potrošnju energije i nisku cijenu, ali su imali slabe performanse u odnosu na x86, tako da u početku nisu stekli veliku popularnost na personalnim računarima.

Za razliku od x86, programeri su u početku pokušali postići minimalnu cijenu resursa, imaju manje instrukcija za procesor, manje tranzistora, ali, shodno tome, manje dodatnih mogućnosti. Ali za poslednjih godina poboljšane performanse ARM procesora. S obzirom na to i nisku potrošnju energije, počeli su se vrlo široko koristiti mobilnih uređaja kao što su tableti i pametni telefoni.

Razlike između ARM-a i x86

A sada kada smo pogledali istoriju razvoja ovih arhitektura i njihove fundamentalne razlike, hajde da napravimo detaljnu poređenje ARM-a i x86, prema njihovim različitim karakteristikama, kako bismo utvrdili koja je bolja i tačnije razumeli u čemu se razlikuju je.

Proizvodnja

x86 u odnosu na proizvodnju ruke je drugačija. x86 procesore proizvode samo dvije kompanije, Intel i AMD. U početku je ovo bila jedna kompanija, ali ovo je sasvim druga priča. Samo ove kompanije imaju pravo da puštaju takve procesore, što znači da će samo one upravljati pravcem razvoja infrastrukture.

ARM radi veoma različito. Kompanija koja razvija ARM ne objavljuje ništa. Oni jednostavno izdaju dozvolu za razvoj procesora ove arhitekture, a proizvođači već mogu raditi sve što im je potrebno, na primjer, puštaju određene čipove sa modulima koji su im potrebni.

Broj instrukcija

Ovo su glavne razlike između arm i x86 arhitekture. x86 procesori su brzo evoluirali kao moćniji i produktivniji. Programeri su dodali veliki broj instrukcija za procesor, a ovdje ne postoji samo osnovni set, već i mnogo naredbi koje bi se mogle izostaviti. U početku je to učinjeno kako bi se smanjila količina memorije koju zauzimaju programi na disku. Također, razvijene su mnoge opcije zaštite i virtuelizacije, optimizacije i još mnogo toga. Sve to zahtijeva dodatne tranzistore i energiju.

ARM je jednostavniji. Ovdje ima mnogo manje instrukcija za procesor, samo one koje su potrebne operativnom sistemu i koje se stvarno koriste. Ako uporedimo x86, onda samo 30% svih moguća uputstva. Lakše ih je naučiti ako odlučite pisati programe ručno, a za implementaciju im je potrebno manje tranzistora.

Potrošnja energije

Od prethodni stav nameće se još jedan zaključak. Što je više tranzistora na ploči, veća je njena površina i potrošnja energije, i obrnuto.

x86 procesori troše mnogo više energije od ARM-a. Ali na potrošnju energije utiče i veličina samog tranzistora. Na primjer, Intel i7 procesor troši 47 vata, a bilo koji ARM procesor za pametne telefone ne troši više od 3 vata. Ranije su se proizvodile ploče sa veličinom jednog elementa od 80 nm, zatim je Intel postigao smanjenje na 22 nm, a ove godine naučnici su uspjeli kreirati ploču s veličinom elementa od 1 nanometar. Ovo će značajno smanjiti potrošnju energije bez žrtvovanja performansi.

Posljednjih godina potrošnja energije x86 procesora je znatno smanjena, na primjer, novi Intel Haswell procesori mogu duže trajati na bateriji. Sada se razlika između kraka i x86 postepeno briše.

Odvođenje topline

Broj tranzistora utječe na još jedan parametar - to je stvaranje topline. Moderni uređaji ne mogu pretvoriti svu energiju u efektivno djelovanje, dio se rasipa kao toplina. Efikasnost ploča je ista, što znači da što je manje tranzistora i što je njihova veličina manja, to će procesor generirati manje topline. Više se ne postavlja pitanje ARM ili će x86 generirati manje topline.

Performanse procesora

ARM nije napravljen za maksimalne performanse, tu x86 napreduje. To je dijelom zbog manjeg broja tranzistora. Ali odnedavno, performanse ARM procesora rastu i oni se već mogu u potpunosti koristiti u laptopima ili na serverima.

zaključci

U ovom članku smo pogledali kako se ARM razlikuje od x86. Razlike su prilično ozbiljne. Ali u posljednje vrijeme, granica između obje arhitekture je zamagljena. ARM procesori postaju moćniji i brži, a x86 zbog smanjenja veličine strukturni element ploče počinju da troše manje energije i stvaraju manje toplote. ARM procesore već možete pronaći na serverima i laptopima, a x86 procesore na tabletima i pametnim telefonima.

A šta mislite o ovim x86 i ARM-u? Koja je tehnologija budućnost po vašem mišljenju? Pišite u komentarima! Između ostalog, .

Na kraju videa o razvoju ARM arhitekture:

Smatrali su da budući da je grupa studenata uspjela stvoriti potpuno konkurentan procesor, onda njihovim inženjerima neće biti teško. Putovanje u Western Design Center u Phoenixu pokazalo je inženjerima Steveu Ferberu i Sophie Wilson da im neće trebati nevjerovatni resursi za realizaciju ovog plana.

Wilson je započeo razvoj skupa instrukcija tako što je napravio simulaciju novog procesora na BBC Micro kompjuteru. Ovo je uvjerilo inženjere Acorn-a da su na pravom putu. Ali ipak, prije nego što odu dalje, trebalo im je više resursa. Vrijeme je da Wilson priđe generalnom direktoru Acorn Hermanu Hauseru i objasni šta se događa. Nakon što je dao zeleno svjetlo, mali tim se okupio da implementira Wilsonov model u hardveru.

Acorn RISC mašina: ARM2

Zvanični projekat Acorn RISC Machine započeo je u oktobru 1983. VLSI tehnologija ( engleski) je izabran kao dobavljač silikona jer je već isporučio Acorn ROM čipovima i nekim prilagođenim integriranim krugovima. Razvoj su vodili Wilson i Ferber. Njihov glavni cilj bio je postići rukovanje prekidanjem s malim kašnjenjem kao što je MOS Technology 6502. Arhitektura pristupa memoriji preuzeta od 6502 omogućila je programerima da postignu dobre performanse bez skupe implementacije DMA modula. Prvi procesor je proizveo VLSI 26. aprila 1985. - tada je prvi put počeo sa radom i dobio je naziv ARM1. Prvi masovno proizvedeni procesori, nazvani ARM2, postali su dostupni sledeće godine.

Njegova prva upotreba bila je kao drugi procesor u BBC Micro-u, gdje je korišten u razvoju softvera za simulaciju, što je omogućilo da se kompletiraju čipovi za podršku računara, kao i ubrzanje CAD softvera koji se koristi u razvoju ARM2. Wilson je optimizirao ARM skup instrukcija za pokretanje BBC BASIC-a. Prvobitni cilj potpuno ARM računara postignut je 1987. izdavanjem Acorn Archimedesa.

Atmosfera oko ARM projekta bila je toliko tajna da kada je Olivetti 1985. godine vodio pregovore o kupovini većinskog udjela u Acornu, o razvoju projekta nisu razgovarali do kraja pregovora. Godine 1992. Acorn je još jednom osvojio Kraljičinu nagradu za ARM.

ARM2 je imao 32-bitnu sabirnicu podataka, 26-bitni adresni prostor i 16 32-bitnih registara. Programski kod je morao da leži u prvih 64 megabajta memorije, a programski brojač je bio ograničen na 26 bita, pošto su gornja 4 i donja 2 bita 32-bitnog registra služili kao zastavice. ARM2 je postao možda najjednostavniji od popularnih 32-bitnih procesora na svijetu, sa samo 30.000 tranzistora (poređenja radi, Motorola 68000 procesor, napravljen 6 godina ranije, imao je oko 70.000 tranzistora). Veliki dio ove jednostavnosti je posljedica nedostatka mikrokoda (koji u 68000 zauzima između jedne četvrtine i jedne trećine površine matrice) i nedostatka keš memorije, kao što je bio slučaj sa mnogim procesorima tog vremena. Ova jednostavnost je dovela do niskih troškova energije, dok je ARM bio mnogo produktivniji od Intel 80286. Njegov nasljednik, ARM3 procesor, već je imao 4 kb keš memorije, što je dodatno povećalo performanse.

Apple, DEC, Intel: ARM6, StrongARM, XScale

Moderni pametni telefoni, PDA i drugi prenosivi uređaji uglavnom koriste ARMv5 verziju kernela. XScale i ARM926 (ARMv5TE) procesori su sada brojniji u high-end uređajima nego, na primjer, StrongARM procesori i ARMv4 procesori zasnovani na ARM9TDMI i ARM7TDMI, ali manje sofisticirani instrumenti može koristiti starije verzije sa nižom cijenom licence. ARM procesori v6 je iznad standardnog ARMv5 u pogledu performansi. Cortex-A je dizajniran posebno za pametne telefone koji su koristili ARM9 i ARM11. Cortex-R je dizajniran za aplikacije u realnom vremenu, dok je Cortex-M za mikrokontrolere.

Uticaj ARM tehnologije na tržište

Do kraja 2012. novi modeli ARM procesora iz Apple-a i Samsung-a dostigli su performanse jeftinih Intel procesora za laptopove. Konkretno, Samsung Nexus 10 tablet pokazao je ocjenu performansi od 2348 poena, dok je budžetski Intel Core Duo procesor u Apple laptop MacAir pokazuje samo ocjenu od 1982 poena.

Pojedinačne kompanije najavljuju razvoj događaja efikasni serveri baziran na ARM procesorskim klasterima. Međutim, u 2012. godini, prodaja servera na ARM-u je potpuno mala (< 1% рынка серверов) .

ARM procesori

Arhitektura

Već dugo postoji referentni vodič za ARM arhitekturu koji ograničava sve tipove interfejsa koje ARM podržava, jer detalji implementacije svakog tipa procesora mogu varirati. Arhitektura je evoluirala tokom vremena, a od ARMv7 3 profila su definisani: 'A' (aplikacija) - aplikacije, 'R' (u realnom vremenu) - u realnom vremenu, 'M' (mikrokontroler) - mikrokontroler.

Profili mogu podržavati manje komandi (naredbi određenog tipa).

Načini rada

Procesor može biti u jednom od sljedećih načina rada:

• korisnički način rada- normalan način izvršavanja programa. Većina programa radi u ovom načinu rada.
• Fast Interrupt (FIQ) - način brzog prekida (kraće vrijeme odziva)
• Interrupt (IRQ) - glavni način prekida.
• Sistemski režim - Zaštićeni režim za korišćenje od strane operativnog sistema.
• Režim prekida - način rada na koji se procesor prebacuje kada dođe do greške u pristupu memoriji (pristup podacima ili instrukciji u fazi prethodnog preuzimanja cjevovoda).
• Režim nadzora - režim privilegovanog korisnika.
• Undefined mode - način rada u koji procesor ulazi kada pokušava izvršiti instrukciju koja mu nije poznata.

Prebacivanje režima procesora se dešava kada se dogodi odgovarajući izuzetak ili modifikacijom statusnog registra.

Skup komandi

Da bi dizajn bio čist, jednostavan i brz, originalna ARM proizvodnja je urađena bez mikrokoda, poput jednostavnijeg 6502 8-bitnog procesora korišćenog u prethodnim mikroračunarima kompanije Acorn Computers.

ARM set instrukcija

Način u kojem se izvršava 32-bitni skup instrukcija.

Skup naredbi za palac

Da bi se poboljšala gustina koda, procesori koji počinju sa ARM7TDMI opremljeni su režimom "palac". U ovom načinu rada, procesor izvršava alternativni skup 16-bitnih instrukcija. Većina ovih 16-bitnih instrukcija se prevodi u normalne ARM instrukcije. Smanjenje dužine instrukcija se postiže skrivanjem nekih operanada i ograničavanjem adresiranosti u poređenju sa načinom punog ARM skupa instrukcija.

U Thumb modu, manji opkodovi imaju manje funkcionalnosti. Na primjer, samo grane mogu biti uslovne, a mnogi opkodovi su ograničeni na pristup samo polovini registara glavnog procesora. Kraći operacijski kodovi generalno rezultiraju većom gustinom koda, iako neki kodovi zahtijevaju dodatne upute. U situacijama u kojima je memorijski port ili širina magistrale ograničena na 16 bita, kraći opkodovi Thumb moda su mnogo brži od običnih 32-bitnih ARM operacijskih kodova, budući da su manji programski kod morat će se učitati u procesor s ograničenom propusnošću memorije.

Hardver tipa Game Boy Advance obično je mali ram memorija dostupan sa punim 32-bitnim kanalom podataka. Ali većina operacija se izvodi preko 16-bitnog ili užeg informacijskog kanala. U ovom slučaju, ima smisla koristiti postolje i ručno optimizirati neke teške dijelove koda koristeći prelazak na pune 32-bitne ARM instrukcije.

Prvi procesor sa dekoderom instrukcija na postolju bio je ARM7TDMI. Svi procesori iz porodice ARM9, kao i XScale, imali su ugrađeni dekoder za komande palcem.

Thumb-2 set instrukcija

Thumb-2 je tehnologija koja je započela sa jezgrom ARM1156, najavljenom 2003. godine. Proširuje ograničeni 16-bitni Thumb skup instrukcija s dodatnim 32-bitnim instrukcijama da bi skupu instrukcija dao dodatnu širinu. Cilj Thumb-2 je postizanje gustine Thumb koda i performansi ARM skupa instrukcija na 32 bita. Možemo reći da je u ARMv7 ovaj cilj postignut.

Thumb-2 proširuje i ARM i Thumb instrukcije sa još više instrukcija, uključujući manipulaciju bitnim poljem, grananje tabele, uslovno izvršenje. Novi jezik"Unified Assembly Language" (UAL) podržava generisanje komandi za ARM i Thumb iz istog izvornog koda. ARMv7 verzije Thumb izgledaju kao ARM kod. Ovo zahtijeva oprez i upotrebu novi tim if-then, koji podržava izvršavanje do 4 uzastopne komande testiranog stanja. Kada se prevede u ARM kod, ignoriše se, ali kada se prevede u kod, Thumb-2 generiše komande. Na primjer:

; ako (r0 == r1) CMP r0, r1 ITE EQ ; RUKA: nema koda... Palac: IT uputstvo; tada je r0 = r2; MOVEQ r0, r2 ; ARM: uslovno; Palac: stanje preko ITE "T" (tada); inače r0 = r3; MOVNE r0, r3 ; ARM: uslovno; Palac: stanje preko ITE "E" (drugo) ; podsjetimo da instrukcija Thumb MOV nema bitova za kodiranje "EQ" ili "NE"

Svi ARMv7 čipovi podržavaju Thumb-2 skup instrukcija, a neki čipovi, poput Cortex-m3, podržavaju samo Thumb-2. Preostali Cortex i ARM11 čipovi podržavaju i Thumb-2 i ARM skupove instrukcija.

Set komandi Jazelle

Security Extensions

Sigurnosna proširenja koja se prodaju kao TrustZone Technology nalaze se u ARMv6KZ i ​​drugim novijim aplikacijama profilisanim arhitekturama. Pruža jeftinu alternativu dodavanju namenskog sigurnosnog mehanizma obezbeđujući 2 vCPU-a podržana hardverskom kontrolom pristupa. Ovo omogućava jezgru aplikacije da prelazi između dva stanja, nazvana "svjetovi" (kako bi se izbjegla zabuna s mogućim imenima domena), kako bi se spriječilo curenje informacija iz važnijeg svijeta u manje važan. Ovaj preklopnik svijeta je obično ortogonan svim ostalim mogućnostima procesora. Dakle, svaki svijet može raditi nezavisno od drugih svjetova koristeći istu jezgru. Memorija i periferni uređaji su napravljeni tako da odgovaraju svijetu kernela i mogu to koristiti za dobijanje kontrole pristupa tajnama i kodovima kernela. Tipične aplikacije TrustZone tehnologije trebale bi pokretati puni operativni sistem u manje važnom svijetu, a kompaktan, sigurnosni kod u važnijem svijetu, omogućavajući Upravljanju digitalnim pravima mnogo veću kontrolu nad korištenjem medija na ARM-baziranim uređajima i sprječavajući neovlašteni pristup uređaj..

U praksi, međutim, budući da konkretni detalji implementacije TrustZone ostaju vlasništvo kompanije i ne otkrivaju se, ostaje nejasno koji nivo sigurnosti je zagarantovan za ovaj model pretnje.

Otklanjanje grešaka

Sve savremeni procesori ARM uključuje hardversko otklanjanje grešaka, jer bez njega softverski otklanjači grešaka ne bi mogli da izvode najosnovnije operacije kao što su zaustavljanje, uvlačenje, postavljanje tačaka prekida nakon ponovnog pokretanja.

Arhitektura ARMv7 definiše osnovne karakteristike za otklanjanje grešaka na arhitektonskom nivou. To uključuje tačke prekida, tačke nadzora i izvršavanje naredbi u načinu za otklanjanje grešaka. Takvi alati su takođe bili dostupni sa EmbeddedICE modulom za otklanjanje grešaka. Podržana su oba načina - zaustavljanje i pregled. Stvarni transportni mehanizam koji se koristi za pristup alatima za otklanjanje grešaka nije arhitektonski određen, ali implementacija obično uključuje JTAG podršku.

Postoji posebna arhitektura za otklanjanje grešaka "prikaz jezgra" koja nije potrebna arhitektonski ARMv7 procesorima.

Registri

ARM obezbeđuje 31 32-bitni registar opšte namene. U zavisnosti od režima i stanja procesora, korisnik ima pristup samo strogo definisanom skupu registara. U ARM stanju, 17 registara je stalno dostupno programeru:

• 13 registara opšte namene (r0..r12).
• Stack Pointer (r13) - sadrži pokazivač steka programa koji se izvršava.
• Registar veze (r14) - sadrži povratnu adresu u uputstvima grane.
• Programski brojač (r15) - bitovi sadrže adresu instrukcije koja se izvršava.
• Registar statusa trenutnog programa (CPSR) - sadrži oznake koje opisuju trenutno stanje procesora. Modificira se kada se izvršavaju mnoge instrukcije: logičke, aritmetičke itd.

U svim režimima osim korisničkog i sistemskog režima, dostupan je i registar statusa sačuvanog programa (SPSR). Nakon što se dogodi izuzetak, CPSR registar se pohranjuje u SPSR. Ovo fiksira stanje procesora (režim, stanje; zastavice za aritmetičke, logičke operacije, omogućavanje prekida) u trenutku neposredno prije prekida.

Rad sa memorijom

Podržani I/O sistemi

Većina postojećih modela mikroprocesora implementira PCI magistralu i mogućnost rada sa eksternom dinamičkom memorijom sa slučajnim pristupom (DRAM). U procesore namenjene potrošačkim uređajima obično su integrisani i: USB kontroleri magistrale, IIC, zvučni uređaj kompatibilan sa AC'97, uređaj za rad sa SD i MMC fleš medijima, kontroler serijskog porta.

Svi procesori imaju ulazno/izlazne (GPIO) linije opšte namene. U potrošačkim uređajima, na njih se mogu povezati dugmad za „brzo pokretanje“, signalne LED diode, točkić za pomeranje (JogDial) i tastatura.

Proces pokretanja OS-a na ARM mašinama

Podrška za Unix-like sisteme

ARM arhitekturu podržavaju Unix i Unix slični GNU/Linux, BSD, QNX, Plan 9, Inferno, Solaris, Mac OS X, iOS, webOS i Android operativni sistemi.

linux

Sljedeće distribucije podržavaju ARM procesore:

BSD

Sljedeći BSD derivati ​​podržavaju ARM procesore:

Solaris

Podrška za druge operativne sisteme

Operativni sistemi koji rade na ARM-u: ReactOS, FreeRTOS, Nucleus, Symbian OS, Windows CE, RISC OS, Windows RT.

ARM licencirani i približni troškovi licence

ARM ne proizvodi i ne prodaje procesore na osnovu svog dizajna, već umesto toga licencira procesore zainteresovanim partnerima. ARM nudi širok spektar uslova licenciranja koji se razlikuju po ceni i detaljima. Za sve vlasnike licenci, ARM daje opis hardvera kernela, kao i kompletan set alata za razvoj softvera (kompajler, debager), kao i pravo na prodaju proizvedenih ARM procesora. Neki kupci se bave proizvodnjom procesora za kompanije trećih strana.

ARM-ov godišnji izveštaj za 2006. navodi da je licenciranje 2,5 milijardi jedinica (procesora) generisalo 161 milion dolara prihoda. Ovo je ekvivalentno $0,067 po jedinici. Međutim, ovo je vrlo prosječan pokazatelj - na kraju krajeva, ovo uključuje licence za vrlo skupe najnovije procesore i stare jeftine procesore.

Bilješke

1. "Oružani za dnevnu sobu".
2. "Intervju sa Steveom Furberom"
3. Samsung Nexus 10 - Geekbench pretraživač
4. Macbook Air - Geekbench pretraživač
5. Apache benchmarks za Calxedin 5-Watt web server - ARM servere, odmah!
6. http://www.apm.com/global/x-gene/docs/2012_03_OPP%20Cloudy%20with%20a%20Chance%20of%20ARM.pdf
7. "ARM810 - Dancing to the Beat of a Different Drum" Prezentacija ARM Holdinga na Hot Chips-u 1996-08-07.
8. Registar 13, FCSE PID registar ARM920T Tehnički referentni priručnik
9. Neo1973: Poređenje GTA01Bv4 i GTA02. Arhivirano iz originala 13. marta 2012. Pristupljeno 15. novembra 2007.
10. S3C2410. Arhivirano iz originala 13. marta 2012. Pristupljeno 13. januara 2010.
11. Rockbox Samsung SA58xxx serija . Arhivirano
12. Rockbox Meizu M6 Port - Informacije o hardveru. Arhivirano iz originala 13. marta 2012. Pristupljeno 22. februara 2008.
13. Podaci - Magic Lantern Firmware Wiki
14. STR9 - STR912 - STR912FW44 mikrokontroler - stranica za preuzimanje dokumenata i datoteka . mcu.st.com. (link nedostupan - istorija) Pristupljeno 18. aprila 2009.
15. Starleta.
16. Merila - Albatros. Albatross-uav.org (18. jun 2005.). (link nedostupan - istorija) Pristupljeno 18. aprila 2009.
17. ARM1136J(F)-S - ARM procesor. arm.com. Arhivirano
18. Qualcomm čipovi kernel ARM - od telefona do laptopa. xi0.info. Arhivirano
19. Qualcomm MSM7227 RISC čipset. pdadb.net. Arhivirano iz originala 13. marta 2012. Pristupljeno 8. maja 2010.
20. Goforce 6100. Nvidia.com. Arhivirano iz originala 13. marta 2012. Pristupljeno 18. aprila 2009.
21. Mediatek MT6573. http://www.mediatek.com. ; Arhivirano iz originala 6. juna 2012. Pristupljeno 18. aprila 2009.
22. Samsung S3C6410 i S3C6430 serija ARM procesora. Samsung. Pristupljeno 8. oktobra 2009., i Qualcomm MSM7627 kao što se vidi u Palm Pixi i Motorola Calgary/Devour
23. Merritt, Rick"ARM se proteže sa A5 jezgrom, grafikom, FPGA" . EE Times (21. oktobar 2009.). Arhivirano iz originala 13. marta 2012. Pristupljeno 28. oktobra 2009.
24. Clarke, Peter ARM daje planove za Swift i Sparrow procesorska jezgra. EE Times (3. februar 2009.). Arhivirano iz originala 13. marta 2012. Pristupljeno 18. aprila 2009.
25. Segan, Saša ARM-ovi višejezgarni čipovi su namenjeni netbook računarima. PC Magazin (9. april 2009.). Arhivirano iz originala 13. marta 2012. Preuzeto 18. aprila 2009.
26. http://pc.watch.impress.co.jp/video/pcw/docs/423/409/p1.pdf
27. Cortex-A15 procesor-ARM
28. Cortex-A7 procesor-ARM
29. Benz, Benjamin Cortex Nachwuchs bei ARM. Heise.de (2. februar 2010.). Arhivirano iz originala 13. marta 2012. Pristupljeno 3. maja 2010.
30. Clarke, Peter ARM priprema sićušno jezgro za mikrokontrolere male snage. EE Times (23. februar 2009.). Arhivirano iz originala 13. marta 2012. Pristupljeno 30. novembra 2009.
31. Walko, John NXP prvi demo ARM Cortex-M0 silicijum. EE Times (23. mart 2009.). Arhivirano iz originala 13. marta 2012. Pristupljeno 29. juna 2009.
32. ARM Powered VCAs Triad Semiconductor
33. Cortex-M0 korišten u kontroleru osjetljivom na dodir male snage - 06/10/2009 - Electronics Weekly
34. Chungbuk Technopark bira ARM Cortex-M0 procesor
35. Google prevodilac
36. Austriamicrosystems bira ARM Cortex-M0 procesor za aplikacije mešovitih signala
37. „ARM proširuje Cortex porodicu sa prvim procesorom optimizovanim za FPGA“, ARM saopštenje za štampu, 19. mart 2007. Preuzeto 11. aprila 2007.

ARM procesori – šta su i „sa čime jedu“. Pojava na tržištu produktivnih mobilnih procesora na mnogo načina je postala pravi revolucionarni proboj. Može se reći da po prvi put arhitektura x86 ima značajnog konkurenta, koji, iako je u prvim fazama zauzimao samo susjednu nišu, danas već počinje ozbiljno stezati poziciju dugovječne kompjuterske industrije.

Ali u čemu je razlika? Šta je ARM arhitektura i po čemu se razlikuje od x86? U potonjem, korištenom u Intel procesori i AMD, koristi se CISC skup naredbi. Obrada zasnovana na njima je veoma funkcionalna, otvara prostor za programere i hardverske programere, ali zahteva znatnu količinu energije. Suština CISC-a, grubo rečeno, je da se svaka dolazna komanda dekodira u najjednostavniji element i tek onda obrađuje.

U ARM-u stvari stoje drugačije. Radi na bazi RISC komandi, koje već sadrže gotov skup jednostavnih elemenata. To smanjuje fleksibilnost procesora, ali se brzina obrade podataka povećava nekoliko puta, a samim tim i smanjuje potrošnju energije takvog procesora.

Dakle, ispada da je x86 univerzalna arhitektura pogodna za rješavanje mnogih problema, dok ARM zahtijeva finije oštrenje željeza i mogućnosti takve arhitekture su nešto ograničenije. Međutim, mogućnosti ARM-a postaju sve veće i veće. Čak i sada, takvi procesori su prikladni za standard rad u kancelariji, reprodukcija medijskih sadržaja, rad na internetu.

ARM se ubrzano razvija, čemu pomaže i činjenica da desetine konkurentskih brendova rade na ovoj tehnologiji kroz franšizing, dok samo dvije korporacije rade na x86 arhitekturi, čiji predstavnici gotovo direktno kažu da segment stagnira... a Vi možete' ne kažem isto za ARM.

Govoreći o tome šta su ARM čipovi, treba napomenuti takav trenutak kao što je složenost predloženih modernih mobilnih sistema. ARM nije samo jedan procesor. U pravilu uključuje: RAM kontroler, grafički akcelerator, video dekoder, audio kodek i opcione module bežičnu komunikaciju. Takav sistem se naziva single-chip. Drugim riječima, ARM je čip na čipu.

Do danas, ARM ima nekoliko generacija procesora:

ARM9. ARM9 čipovi mogu dosegnuti frekvencija sata 400 MHz. Ovi čipovi su zastarjeli, ali još uvijek traženi. Na primjer, u bežičnim ruterima i terminalima za plaćanje. Skup jednostavnih komandi takvog čipa olakšava pokretanje mnogih Java aplikacija.

ARM11. ARM11 procesori se mogu pohvaliti kompletnijim skupom jednostavnih komandi koje proširuju njihovu funkcionalnost i visokim taktovima (do 1 GHz). Zbog niske potrošnje energije i niske cijene, ARM11 čipovi se i dalje koriste u početnim pametnim telefonima.

ARMv7. Moderni ARM arhitekturni čipovi pripadaju porodici ARMv7, čiji su vodeći predstavnici već dostigli oznaku od osam jezgara i radni takt od preko 2 GHz. Procesorske jezgre koje je direktno razvio ARM Limited pripadaju Cortex liniji i većina proizvođača single-chip sistema ih koristi bez značajnijih promjena.

ARM Cortex-A8. Istorijski gledano, prva procesorska jezgra porodice ARMv7 bila je Cortex-A8, koja je činila osnovu tako dobro poznatih SoC-a svog vremena kao što su Apple A4 (iPhone 4 i iPad) i Samsung Hummingbird (Samsung Galaxy S i Galaxy Tab). Pokazuje otprilike duplo više Visoke performanse u odnosu na prethodni ARM11, i avaj, veća potrošnja energije, što ovaj čip sada čini krajnje nepopularnim.

ARM Cortex-A9. Nakon Cortex-A8, ARM Limited je predstavio novu generaciju čipova - Cortex-A9, koji je sada najčešći i zauzima nišu srednje cijene. Performanse Cortex-A9 jezgri su povećane za oko tri puta u odnosu na Cortex-A8, a takođe je postalo moguće kombinovati ih dva ili čak četiri na jednom čipu.

ARM Cortex-A5 i Cortex-A7. Kada je dizajnirao Cortex-A5 i Cortex-A7 procesorska jezgra, ARM Limited je težio istom cilju - da postigne kompromis između minimalne potrošnje energije ARM11 i prihvatljive brzine Cortex-A8. Nismo zaboravili na mogućnost kombiniranja dvije ili četiri jezgre - višejezgarni Cortex-A5 i Cortex-A7 čipovi se postepeno pojavljuju u prodaji (Qualcomm MSM8625 i MTK 6589).

ARM Cortex-A15. Procesorska jezgra Cortex-A15 je postao logičan nastavak Cortex-A9 - kao rezultat toga, po prvi put u istoriji, čipovi ARM arhitekture su uspeli da se približno izjednače sa performansama Intel Atom-a, i to je već veliki uspeh. Nije uzalud Canonical u Zahtjevi sustava verzija Ubuntu Touch OS-a sa punim multitaskingom naznačila je dual-core ARM Cortex-A15 procesor ili ekvivalentni Intel Atom.

čips ARMčeka velika budućnost. Broj naredbi, frekvencija rada, broj jezgara aktivno rastu, a potrošnja energije i dalje ostaje niska. U budućnosti, ARM čipovi će biti pogodni za multitasking punog formata, koji se sada nalazi samo na x86 sistemima. Međutim, čak i sa uslovima trenutnog vektora razvoja, prerano je reći da će segment potrošačke elektronike u potpunosti preći na ARM čipove. A poenta je, prije svega, cijena. Cijena mobilnih čipova raste eksponencijalno, dok x86 i dalje postaje jeftiniji. To je faktor cene, uz razliku u funkcionalnosti, koji će se donekle prevazići, a sasvim je razumljiva prognoza da razvijeni ARM sistemi neće uskoro odneti bezuslovnu pobedu u trci za svog potrošača...