Компьютерра процесори arm альтернативне майбутнє

Чіпи архітектури ARM використовуються повсюдно: від кавоварок до телевізорів, а в автомобілі їх може бути і декілька. Але чи зможуть вони повернутися в корпусу звичайних ПК?

Історія центральних процесорів не зводиться до протистояння Intel і AMD. Чіпів з архітектурою ARM в світі продається більше, ніж всіх процесорів цих двох гігантів.

Перші компанії, що займаються поставками мікросхем, розробляли і самостійно виробляли чіпи. Intel все ще слід цієї моделі і випускає процесори на власних фабриках. AMD спочатку також володіла виробничими потужностями, проте з часом позбулася їх і стала займатися виключно розробкою, розміщуючи замовлення на випуск чіпів на заводах контрактних виробників.

ARM Holdings за весь час свого існування не справила жодної мікросхеми. Більш того, ця компанія навіть не займається просуванням продукції під своєю маркою. Замість цього вона продає (ліцензує) інтелектуальну власність, яка дозволяє іншим фірмам розробляти і виробляти чіпи на основі архітектури ARM.

Що ж отримує фірма, купуючи ліцензію на випуск чіпа з обчислювальними ядрами на архітектурі ARM? Спочатку в розпорядження покупця надходила вся документація на так звані топологічні блоки, в якій детально роз'яснюють конструкція інтегральної мікросхеми. Згодом кількість використовуваних в чіпах транзисторів значно зроста, а число можливих технологічних процесів зросла настільки, що такий підхід втратив будь-який сенс.

В даний час конструкція надається у вигляді опису ланцюгів, на основі яких ліцензіат самостійно розробляє фізичний дизайн мікросхеми під власний техпроцес. Такий опис являє собою текстуальний розповідь про те, як різні блоки з'єднуються один з одним. При цьому використовується спеціальна мова RTL (register transfer-level - "на рівні переміщення між регістрами"), який характеризує конструкцію не на рівні транзисторів, а описує те, як потоки даних повинні переміщатися між регістрами.

Зрозуміло, така схема підходить не всім, і ARM іноді надає партнерам готові топологічні блоки, що дозволяє оптимізувати конструкцію під конкретні завдання і прискорити виведення готової системи на ринок. Наприклад, так продаються ліцензії на процесор Osprey (двоядерний Cortex-A9), і все, що залишається зробити виробнику, - це виготовити літографічні маски для тиражування мікросхем.

Системи на кристалі

Зазвичай ми уявляємо собі процесор у вигляді головної мікросхеми на системній платі, а ядра, яких може бути кілька, - як його складові частини, які безпосередньо відповідають за виконання інструкцій.

У світі ARM терміни "процесор" і "ядро" мають дещо інше значення. Процесором називається конструкція, що складається з одного або декількох ядер, кеш-пам'яті, системної шини і інших елементів, яку виробник може негайно перетворити в мікросхему. Так, процесори ARM Cortex-A9 в даний час випускають кілька компаній, серед яких NEC, Texas Instruments і Toshiba.

Ядро - це центральний елемент мікропроцесора, який виробник може використовувати для створення мікросхем власної конструкції. Така "система на чіпі" (SoC) може являти собою набагато більш складний виріб, ніж процесор, і відповідати за більшу частину функціональності того чи іншого пристрою в цілому. Подібні мікросхеми дозволяють звести до мінімуму число компонентів для збірки кінцевого продукту, зменшити габарити друкованої плати і знизити собівартість, що особливо важливо для великосерійного виробництва.

майбутнє ARM

Архітектура ARM зародилася в чіпах для настільних персональних комп'ютерів, потім протягом двох десятиліть вона ховалася в мікросхемах для побутової техніки і промислового устаткування, а сьогодні знову вийшла на комп'ютерний ринок в планшетах і нетбуках. Але чи зможуть процесори ARM повернутися в корпусу звичайних ПК і потіснити чіпи CISС?

Швидше за все, немає, але ринок стрімко рухається до відмови від десктопів в сторону все більш мобільних пристроїв - ноутбуків, нетбуків, планшетів. Для такої техніки, розрахованої на роботу від акумуляторів, критично важливим стає низьке енергоспоживання, а саме це - одна з найсильніших сторін архітектури ARM. Крім того, "системи на кристалі" дозволяють зробити максимально компактний апарат, що не менш важливо для мобільного гаджета.

Зокрема, компанія HP працює над проектом Redstone Server Development Platform, в рамках якого розроблено серверне шасі висотою 4U. У цей шасі можуть завантажуватися 72 плати, на кожній з яких встановлено по чотири процесори Calxeda EnergyCore на базі ARM Cortex-A9 c тактовою частотою 1,3 ГГц, 4 Гб ОЗУ і 4 Мбайта кеша другого рівня.

Мета іншого проекту HP під назвою Moonshot - створення максимально енергоефективних серверів, здатних споживати на 89 відсотків менше енергії і займати на 94 відсотки менше місця в порівнянні з серверами класичної конструкції. Основним елементом цього проекту є північ Redstone на процесорах ARM.

Нарешті, ARM поступово закріплюється на ринку мобільних графічних прискорювачів, які, як і "звичайні" обчислювальні процесори, можуть похвалитися винятковою продуктивністю при видатної енергоефективності. Серед таких новинок варто відзначити чіп Mali-T658, розрахований на роботу спільно з ARM Cortex-A15 і Cortex-A7, а також з ядрами наступного покоління ARMv8. Як стверджують розробники, новинка в десятки разів швидше прискорювача Mali 400 MP, який вбудований, наприклад, в "систему на чіпі" Samsung Exynos. Чистий продуктивність T658 досягає 256 Гфлопс (мільярдів операцій з плаваючою комою в секунду), що можна порівняти з потужністю PlayStation 3.

На цьому розповідь про потужних і економічних процесорах ARM, яких продається в світі набагато більше, ніж ЦП Intel і AMD разом узятих, поки що закінчується. Але це тільки поки.