02.05.12
Процессоры ARM: альтернативное будущее
Первые компании, занимающиеся поставками микросхем, разрабатывали и самостоятельно производили чипы. Intel всё ещё следует этой модели и выпускает процессоры на собственных фабриках. AMD первоначально также владела производственными мощностями, однако со временем избавилась от них и стала заниматься исключительно разработкой, размещая заказы на выпуск чипов на заводах контрактных производителей.
ARM Holdings за всё время своего существования не произвела ни одной микросхемы. Более того, эта компания даже не занимается продвижением продукции под своей маркой. Вместо этого она продаёт (лицензирует) интеллектуальную собственность, которая позволяет другим фирмам разрабатывать и производить чипы на основе архитектуры ARM.
Эти чипы могут быть как микропроцессорами в полном смысле этого слова, так и сложными «системами на чипе», представляющими собой аппаратную основу мобильных телефонов, планшетов или других устройств. Такие системы могут включать в себя самые разнообразные модули: графические ускорители, интерфейсы, блоки беспроводной связи и т.д.
Что же получает фирма, приобретая лицензию на выпуск чипа с вычислительными ядрами на архитектуре ARM? Первоначально в распоряжение покупателя поступала вся документация на так называемые топологические блоки, в которой подробно описывалась конструкция интегральной микросхемы. Со временем количество используемых в чипах транзисторов намного увеличилось, а число возможных технологических процессов выросло настолько, что такой подход потерял всякий смысл.
В настоящее время конструкция предоставляется в виде описания цепей, на основе которых лицензиат самостоятельно разрабатывает физический дизайн микросхемы под собственный техпроцесс. Такое описание представляет собой текстуальный рассказ о том, как различные блоки соединяются друг с другом. При этом используется специальный язык RTL (register transfer-level — «на уровне перемещения между регистрами»), который характеризует конструкцию не на уровне транзисторов, а описывает то, как потоки данных должны перемещаться между регистрами.
Разумеется, такая схема подходит не всем, и ARM иногда предоставляет партнёрам готовые топологические блоки, что позволяет оптимизировать конструкцию под конкретные задачи и ускорить вывод готовой системы на рынок. К примеру, так продаются лицензии на процессор Osprey (двуядерный Cortex-A9), и всё, что остаётся сделать производителю, — это изготовить литографические маски для тиражирования микросхем.
Системы на кристалле
Обычно мы представляем себе процессор в виде главной микросхемы на системной плате, а ядра, которых может быть несколько, — как его составные части, непосредственно отвечающие за исполнение инструкций.
В мире ARM термины «процессор» и «ядро» имеют несколько иное значение. Процессором называется конструкция, состоящая из одного или нескольких ядер, кэш-памяти, системной шины и прочих элементов, которую производитель может немедленно превратить в микросхему. Так, процессоры ARM Cortex-A9 в настоящее время выпускают несколько компаний, среди которых NEC, Texas Instruments и Toshiba.
Ядро — это центральный элемент микропроцессора, который производитель может использовать для создания микросхем собственной конструкции. Такая «система на чипе» (SoC) может представлять собой гораздо более сложное изделие, чем процессор, и отвечать за большую часть функциональности того или иного устройства в целом. Подобные микросхемы позволяют свести к минимуму число компонентов для сборки конечного продукта, уменьшить габариты печатной платы и снизить себестоимость, что особенно важно для крупносерийного производства.
Типичный пример современной «системы на чипе» — микросхема Samsung Exynos 4210, предназначенная для сборки смартфонов, планшетов и нетбуков. В состав этого чипа входят два ядра ARM Cortex-A9, работающие на частоте 1,2 ГГц, графический 3D-ускоритель, кодек видео высокой чёткости 1080p, звуковой адаптер, флэш-память, интерфейсы для подключения экрана, камеры и клавиатуры, шины USB, PCI Express, SATA. Кроме того, предусмотрена возможность работы с различными чипами беспроводной связи 3G/4G, HSPA+, Wi-Fi и GPS. Иными словами, в одной такой микросхеме умещается практически всё, что представлено отдельными модулями на материнской плате обычного настольного ПК.
Всем известно, что процессоры ARM и «системы на кристалле» на базе архитектуры ARM используются в смартфонах, планшетах, нетбуках и других портативных устройствах, но это лишь вершина айсберга.
Гуляя по любому современному торговому центру, вы проходите мимо огромного количества процессоров ARM, даже не подозревая об этом. Такие чипы установлены в самой разнообразной электронике: в телевизионных и игровых приставках, медиаплеерах и интернет-радиоприёмниках, телевизорах и музыкальных центрах, проигрывателях DVD и Blu-ray, приёмниках GPS и электронных книгах, цифровых фото- и видеокамерах и в домашних медиацентрах. Процессоры ARM используются в разнообразном медицинском оборудовании — от сканеров до систем удалённого мониторинга.
Микросхемы ARM применяются в качестве «мозга» жёстких дисков и твёрдотельных накопителей, принтеров и маршрутизаторов, точек доступа и беспроводных клавиатур. Более дешёвые и простые чипы на ядрах ARM можно обнаружить в кофеварках, беспроводных телефонах и даже в игрушках. Если у вас более-менее современный автомобиль, то в нём наверняка найдётся несколько устройств с микросхемами ARM — это и информационно-навигационные системы, и модули управления подушками безопасности, и блоки управления двигателем.
Заслуживает отдельного упоминания проект Mont-Blanc, объединивший европейских разработчиков аппаратного и программного обеспечения в работе над гибридным суперкомпьютером на базе чипов ARM NVIDIA Tegra. Цель проекта — создать на площадке Барселонского супервычислительного центра машину, не уступающую по производительности лучшим современным суперкомпьютерам, но чтобы при этом она потребляла в 15-30 раз меньше электроэнергии. К 2014 году планируется добиться примерно десятикратной энергоэффективности по сравнению с машинами на чипах x64 при сопоставимой производительности.
Будущее ARM
Архитектура ARM зародилась в чипах для настольных персональных компьютеров, затем в течение двух десятилетий она пряталась в микросхемах для бытовой техники и промышленного оборудования, а сегодня снова вышла на компьютерный рынок в планшетах и нетбуках. Но смогут ли процессоры ARM вернуться в корпуса обычных ПК и потеснить чипы CISС?
Скорее всего, нет, но рынок стремительно движется к отказу от десктопов в сторону всё более мобильных устройств — ноутбуков, нетбуков, планшетов. Для такой техники, рассчитанной на работу от аккумуляторов, критически важным становится низкое энергопотребление, а именно это — одна из самых сильных сторон архитектуры ARM. Кроме того, «системы на кристалле» позволяют сделать максимально компактный аппарат, что не менее важно для мобильного гаджета.
К ограничениям современных процессоров ARM часто относят их тридцатидвухразрядную архитектуру, ограничивающую объём адресуемой памяти, однако уже в ближайшем будущем ожидается появление нового поколения шестидесятичетырёхбитных чипов ARMv8, которые смогут найти применение там, где требуется работа с большими объёмами данных, например в серверах. Новые процессоры особенно хорошо подходят для серверов, размещаемых в дата-центрах, одними из ключевых требований к которым являются энергоэффективность и коэффициент производительности MIPS на единицу занимаемой площади.
В частности, компания HP работает над проектом Redstone Server Development Platform, в рамках которого разработано серверное шасси высотой 4U. В это шасси могут загружаться 72 платы, на каждой из которых установлено по четыре процессора Calxeda EnergyCore на базе ARM Cortex-A9 c тактовой частотой 1,3 ГГц, 4 Гбайта ОЗУ и 4 Мбайта кэша второго уровня.
Цель другого проекта HP под названием Moonshot — создание максимально энергоэффективных серверов, способных потреблять на 89 процентов меньше энергии и занимать на 94 процента меньше места по сравнению с серверами классической конструкции. Основным элементом этого проекта является север Redstone на процессорах ARM.
Наконец, ARM постепенно закрепляется на рынке мобильных графических ускорителей, которые, как и «обычные» вычислительные процессоры, могут похвастаться исключительной производительностью при выдающейся энергоэффективности. Среди таких новинок стоит отметить чип Mali-T658, рассчитанный на работу совместно с ARM Cortex-A15 и Cortex-A7, а также с ядрами следующего поколения ARMv8. Как утверждают разработчики, новинка в десятки раз быстрее ускорителя Mali 400 MP, который встроен, например, в «систему на чипе» Samsung Exynos. Чистая производительность T658 достигает 256 Гфлопс (миллиардов операций с плавающей запятой в секунду), что сравнимо с мощностью PlayStation 3.
На этом рассказ о мощных и экономичных процессорах ARM, которых продаётся в мире намного больше, чем ЦП Intel и AMD вместе взятых, пока что заканчивается. Но это только пока.
Новости
20.12.23
Как выбрать службу доставки японской кухни в Одинцове и не разочароваться?
Посмотрите – как выглядит сайт компании? Как оформлено меню? Используются авторские фотографии или скаченные из …
18.09.23
«РОССИЯ-КАЗАХСТАН. МИРОВОЙ ОПЫТ РАЗВИТИЯ ИНСТИТУТА МЕДИАЦИИ — ОТ ТЕОРИИ К ПРАКТИКЕ»
Среди важных тем обсуждения находятся: «Использование медиации в странах ЕАЭС при существующем законодательстве», «Международный опыт …
05.03.23
Игольчатый RF-лифтинг в клинике Акварель
Клиника «Акварель» предлагает новую услугу — игольчатый RF-лифтинг, который позволяет эффективно бороться с возрастными изменениями кожи. …
04.02.23
Бетон в Москве
Бетон в Москве представляет собой строительный материал, который может выдержать нагрузку в 327 кГс/см2. Смесь …
29.01.23
Доставка бетона в Солнечногорске – особенности
Без бетона в Солнечногорске сегодня сложно представить себе строительство. Этот материал выполняет разные функции в …
29.01.23
Заказывайте быструю доставку пиццы в Одинцово
Дорогие наши любители пиццы в Одинцово! Вашему вниманию представляем огромный ассортимент пиццы на любой вкус! …
29.01.23
Натуральные ткани в интерьере: преимущества и недостатки
Использование натуральных тканей в интерьере делает его уютным и красивым. Останавливая свой выбор на них стоит учитывать основные нюансы их использования, иначе по истечению времени они начнут вас раздражать своими особенностями. Рассмотрим основные плюсы и минусы натуральных тканей. К натуральным тканям можно отнести: лен, хлопок (санфоризированный), шёлк вискозу. вискоза + полиэстер. Они наиболее популярны и чаще всего используются в оформлении интерьера квартир и загородных домов. Также вы можете выбрать достаточно оригинальные ткани, изготовленные из крапивы, конопли, кукурузы, морских водорослей. Их популярность обусловлена тем, что он недорогие по цене и в любом магазине представлен широкий выбор расцветок и текстур. Основные преимущества В зависимости от того, из какого волокна изготовлена ткань, отличаются ее свойства. Общими плюсами для них являются: Прочность. При правильной эксплуатации и уходе, они могут прослужить до 15 лет. Безопасность. Они полностью безопасны для здоровья, не выделяют вредных веществ, не вызывают аллергии и раздражения. Просты в уходе. Их легко стирать, они не требуют использования специальных чистящих средств. Их легко гладить в домашних условиях обычным утюгом. …
26.01.23
Для чего необходим входной контроль песка
К сожалению, статистика неумолимо показывает, что почти пятая часть причин разрушений конструктивных элементов зданий и …
25.01.23
Как сделать бетонный фундамент для забора?
Вы хотите сами построить прочный фундамент? Например, для садовой стены, габионовой ограды или чего-то еще? …
25.01.23
Почему бетон по-прежнему остается самым популярным строительным материалом
Бетон был основным продуктом строительной отрасли более 2000 лет, и сегодня он остается самым популярным …
24.01.23
Купить бетон на гранитном щебне
Купить бетон на гранитном щебне стоит перед тем, как начинать любые серьезные строительные работы; необходимо …
24.01.23
Работа в Израиле вакансии
Работа в Израиле по вакансии, которую вы сможете найти на нашем сайте, поможет вам начать …
20.01.23
ИСТОКИ СОЗДАНИЯ ПОРОШКОВОЙ КРАСКИ
Технологией создания порошковой краски, так называемой анодной поляризации (по мнению ученых), владели еще древние египтяне. …
15.01.23
Преимущества бытовок в аренду
Арендуйте или приобретайте у нас бытовки – благо, мы готовы предложить самые разнообразные их варианты …
10.01.23
ПРОЕКТ ПОДКЛЮЧЕНИЯ ГАЗА
Проект подключения газа будет необходим и при строительстве нового объекта и при реконструкции уже возведенного. …
30.12.22
Как выбрать подарок на День Рождения
День Рождения бывает раз в году, это один из самый долгожданных праздников каждого человека. И …
30.12.22
Вывоз строительного мусора со стройплощадки
Ремонтные работы сопровождаются мусором. Никуда от него не денешься. Груды отходов валяются под ногами, мешают …
29.12.22
Мы предоставляем в аренду звуковое оборудование всех типов
Музыкальные инструменты; Готовые акустические комплексы; Комбоусилители; Бэклайн; Микрофоны и аудиомикшеры; Диджейское оборудование и т.п. У …
26.12.22
Какую белорусскую обувь выбрать для холодного времени года?
Осенью дамы могут сходить с ума от обуви, потому что существует целый океан доступных дизайнов …
29.11.22
Вывоз мусора и снега: проблемы и пути решения
Транспортировка мусора на полигон или вывоз снега САО на плавильные предприятия имеет свои особенности: Необходим не только …
23.11.22
Купить бетон в Москве
Попробуем представить, что может испытывать снабженец какой-нибудь строительной компании, если он получит задание купить бетон …
10.10.22
Переезд квартирный с грузчиками в Москве недорого
В нашей компании цены на квартирный переезд в Москве с грузчиками – одни из самых …
10.10.22
Что можно посмотреть самостоятельно за 3-5 дней в Баку?
Чем больше времени планируется провести в Баку. Тем более размеренным и неспешным может быть обзор …
10.10.22
По каким критериям следует выбирать металлобазу?
Металлопрокат пользуется высоким спросом, как у частных лиц, так и организаций. Высокий спрос породил адекватное …
18.09.22
Как правильно купить кухню?
Казалось бы, что нет ничего проще, чем найти компанию-продавца, выбрать понравившуюся модель и оформить покупку. …
Новинки
Отдых в Сочи: достопримечательности
Инфраструктура Сочи преобразилась после проведения здесь в 2014 году Олимпийских игр. Сегодня Олимпийский парк развлечений …
Изготовление пресс волов и мобильных стендов
В нашей типография в Москве вы можете заказать изготовление пресс волов для мероприятий и мобильных …
Intel выпустил новый сверхмощный чипсет
Intel выпускает сверхмощный процессор для десктопных ПК, которые смогут удовлетворить потребности геймеров и профессионалов монтажа. …
Microsoft выпустила самый бюджетный телефон с медиаплеером
Microsoft представила супербюджетный телефон под названием Nokia 130. По информации корпорации, данный телефон является самым «самым доступным …
Toyota выпускает свою первую водородную модель
Корпорация Toyota выпускает свою первую модель автомобиля, работающую на водороде. Модель получит название Mirai, что …
Samsung выпускает телевизор с изменяемым размером экрана
Южнокорейская компания Samsung сообщила, что 1 августа будет выпущен первый телевизор с изменяемой геометрией экрана. …
Новый внедорожник Audi SQ7 получит электронную турбину
Компания Audi официально подтвердила выпуск версии внедрожника SQ7 со встроенным электронным нагнетателем. Дебют новинки состоится …
Google выпустит бюджетные смартфоны на Android One
Google планирует увеличивать популярность своей платформы Android с помощью бюджетных смартфонов стоимостью до 100 долларов. …
Microsoft начинает апдейт WP-смартфонов
На этой неделе пользователи смартфонов на Windows Phone получат возможность обновиться до Windows Phone 8.1. Софтверный …
Samsung представила программируемые NFC-наклейки TecTiles
Как известно, смартфон Galaxy S III, как и другие современные аппараты, обладает встроенным чипом NFC …