Arm процессоры отличие от обычных

ARM против процессоров Intel: что лучше?

Сегодня большинство вычислительных устройств, вероятно, будут иметь либо процессор, использующий архитектуру x86, например процессоры Intel, либо дизайн ARM (Advanced RISC Machine). как в в ЦП в вашем смартфоне или планшете. Процессоры ARM также используются в ноутбуках.

В наши дни вы можете выбирать между компьютером с процессором Intel или AMD (x86) или устройством с процессором ARM. Итак, когда дело доходит до процессоров ARM или Intel, что лучше?

ARM против Intel: разные истоки

Современные процессоры на базе Intel и ARM могут проследить свои технологии до первых чипов в компьютерах, выпущенных на рынок в начале 1980-х годов, в частности Acorn компьютеры BBC Micro и Intel 8088 нашел в первом ПК IBM. Это проложило путь для двух основных конструкций ЦП современности.

Программы для Windows, мобильные приложения, игры — ВСЁ БЕСПЛАТНО, в нашем закрытом телеграмм канале — Подписывайтесь:)

Важно отметить, что, хотя у них есть две отдельные эволюционные линии, они сходятся в том, что мы используем сегодня в этих процессорах.

RISC против CISC

Под капотом основное различие между процессорами Intel и ARM — это тип инструкций, которые понимает каждое устройство. Процессоры на базе ARM — это устройства RISC (компьютер с сокращенным набором команд), а процессоры Intel — устройства CISC (компьютер со сложным набором команд). Конструкции RISC и CISC отличаются тем, как процессоры выполняют свою работу. В процессорах Intel (и AMD) они используют набор инструкций CISC, известный как x86.

Однако большинство их сильных и слабых сторон проистекает из того факта, что устройства RISC обрабатывают короткие, простые инструкции одинаковой длины, в то время как устройства CISC объединяют множество инструкций в длинные, сложные инструкции, обрабатываемые одновременно.

Совместимость программного обеспечения

Процессоры Intel не понимают код ARM, и наоборот. Таким образом, операционная система и программное обеспечение должны быть написаны специально для одного типа процессора.

Программное обеспечение, предназначенное для одного типа ЦП, может работать на другом, но это обычно приводит к большим потерям в производительности и неэффективности.

Исключением является Apple Розетта 2 программное обеспечение для перевода кода. Их индивидуальные процессоры ARM были разработаны специально с учетом Rosetta 2 и позволяют практически беспрепятственно выполнять программное обеспечение, разработанное для компьютеров Mac на базе Intel. В целом потеря производительности у Rosetta 2 невысока, но не идеальна.

Более типичный пример — это Microsoft Поверхность на базе ARM устройств. Когда они пытаются запустить код x86 посредством эмуляции, влияние на производительность настолько велико, что программное обеспечение может оказаться непригодным для использования.

Потребляемая мощность

Существенным преимуществом процессоров на базе ARM перед Intel и другими процессорами x86 является энергопотребление. Оказывается, подход RISC вместе с особыми нововведениями в дизайне ARM делает процессоры невероятно экономными. Вот почему ARM доминирует на рынках смартфонов и планшетов.

Вот почему вы можете работать со своим телефоном 24 часа или больше, в то время как ваш ноутбук Intel с большей батареей может работать всего несколько часов, если вам повезет. Конечно, если вы выберете Mac M1, вы можете получить около 20 часов воспроизведения фильмов, что очень впечатляет для ноутбука.

Читайте также:  Видеокарта radeon 3850 256mb

Чистая производительность

Если исключить энергопотребление, как если бы компьютер был подключен к сети, Intel и другие процессоры CISC x86 работают над всеми RISC-процессорами на базе ARM.

Но, поскольку так много денег идет на разработку процессоров ARM благодаря появлению смартфонов и планшетов, производительность процессоров ARM растет экспоненциально с каждым поколением.

Смартфоны среднего класса уже прошли «достаточно хороший» порог с точки зрения вычислительной мощности и стали достаточно мощными, чтобы удовлетворять повседневные потребности пользователей.

Производительность на ватт

Если мы изменим повествование о том, сколько работы процессор ARM может выполнять на каждый ватт потребляемой энергии, для процессоров Intel x86 все будет выглядеть не так хорошо. Хотя такие компании, как Intel, много работали над созданием энергоэффективных моделей своих процессоров, пробел все же существует.

Рассмотрим приведенное выше сравнение. Intel i7-9750H имеет расчетную тепловую мощность (TDP) 45 Вт, а Snapdragon 888 — 10 Вт. Тем не менее, производительность 888 вполне достижима.

Процессор ARM по-прежнему может соответствовать 75% результатов процессора Intel для высокопроизводительных ноутбуков, когда задействованы все оценки. Имейте в виду, что процессор ARM не имеет активного охлаждения и расположен внутри смартфона. Для большого портативного устройства с активным охлаждением и более чем в четыре раза превышающим TDP такое относительно небольшое преимущество в производительности наглядно демонстрирует разницу в соотношении производительности на ватт между этими технологиями.

Основная симметрия

Захватывающим преимуществом со стороны ARM является использование асимметричных ядер ЦП. Intel и другие процессоры x86 имеют несколько одинаковых ядер. Однако процессоры ARM часто имеют несколько, но разных ядер.

Например, 8-ядерный процессор ARM в смартфоне может иметь четыре ядра с низким энергопотреблением, которые достаточно быстры для повседневных задач, таких как просмотр веб-страниц, просмотр видео, прослушивание музыки и выполнение небольших фоновых задач. Как только вы запускаете видеоигру или начинаете выполнять работу по созданию контента, например редактирование фотографий, срабатывают четыре высокопроизводительных процессора.

Это означает, что вы можете получить преимущество в виде высокой пиковой производительности короткими импульсами по мере необходимости, а также наслаждаться длительным временем автономной работы, усредненным за цикл зарядки аккумулятора.

ARM — будущее?

Когда речь заходит об этих технологиях ЦП, мы задали главный вопрос: «Что лучше?» и, как и следовало ожидать, ответ — «это зависит». Мы можем с уверенностью сказать, что процессоры x86 Intel (и AMD) правят, когда питание не является проблемой. Так что, если он подключен к стене и не зависит от батареи для работы, это процессоры, на которые стоит обратить внимание.

Сегодня в мире портативных компьютеров все не так ясно. Самый большой недостаток ARM — это не производительность, а совместимость с программным обеспечением. Это то, что Apple решила с помощью Rosetta 2, и для Microsoft это высокий приоритет. Предполагая, что программное обеспечение будет работать в системе ARM без значительного (если вообще есть) снижения производительности, оно предлагает лучший баланс производительности и времени автономной работы.

Если все сделано правильно, вы получите такой компьютер, как M1 MacBook Pro. Он более чем достаточно мощный, как универсальный компьютер, и может даже выполнять такие профессиональные задачи, как редактирование видео — уровень производительности, который он может поддерживать в течение 20 часов от батареи! Если вам нужна дополнительная информация о M1, ознакомьтесь с M1 против i7: эталонные сражения.

Читайте также:  Intel qm57 поддерживаемые процессоры

Программы для Windows, мобильные приложения, игры — ВСЁ БЕСПЛАТНО, в нашем закрытом телеграмм канале — Подписывайтесь:)

Источник

Почему мы используем платформу ARM в промышленном оборудовании

Сегодня почти каждый из нас использует устройства на базе ARM-процессоров — это смартфоны, телевизоры и даже холодильники с кофеварками. Несколько дней назад в прессу просочились слухи, что компания Apple объявит о переходе с платформы X86 на ARM на своих ноутбуках.

Мы в Advantech уже много лет производим устройства на платформе ARM и на это множество причин. В этой статье мы разберем что такое ARM (от англ. Advanced RISC Machine), в чем ее отличие от других архитектур и почему все больше производителей выбирает эту архитектуру.

Наборы инструкций RISC vs CISC

Для начала следует разобраться в чем принципиальное отличие процессоров ARM и X86. Для того, чтобы программисты смогли писать программы, работающие на разных процессорах, производители договорились унифицировать набор машинных инструкций до определенного формата и соблюдать его в разных моделях своих процессоров. Машинные инструкции это низкоуровневые команды, которые отвечают за базовые операции вроде записи/чтения/модификации данных в памяти, арифметику и т.д.

Существует несколько основных концепций, используемых при проектировании процессоров. Наиболее популярные и широко известные всем это RISC и CISC.

CISC (англ. Complex Instruction Set Computing) — этот подход используется для разработки универсальных и мощных процессоров, которые обычно используются в десктопных компьютерах и на серверах. Такие процессоры как Intel CoreiN/Xeon/Pentium, AMD Ryzen/Atlhon/Sempron и прочие хорошие знакомые процессоры имеют набор инструкций типа CISC, оформленную в виде стандарта x86.

Основные особенности концепции CISC:

  • Большой набор машинных команд разного формата для разного типа задач
  • Сложный формат кодировки инструкций
  • Много разных форматов адресации
  • Выполнение вспомогательных программ в микрокоде процессора
  • Более высокое энергопотребление
  • Высокая цена

Процессоры типа CISC имеют более сложную архитектуру и обычно имеют вспомогательные программы работающие прямо в процессоре для упрощения работы программистов.

RISC (англ. reduced instruction set computer) — противоположная концепция проектирования процессоров. В RISC команды максимально упрощены и имеют более строгий формат и фиксированную длину. За счет упрощенных инструкций достигается высокая производительность при малом энергопотреблении. Процессоры RISC требуют от программиста большой контроль над выполнением кода, так как не имеют встроенных микропрограмм, работающих внутри процессора. Архитектура ARM (от англ. Advanced RISC Machine — усовершенствованная RISC-машина) это продолжение идеи архитектуры RISC развиваемое компанией ARM Limited. Сегодня множество компаний производят свои собственные ARM процессоры по лицензии от ARM Limited — например, популярные в смартфонах Qualcomm Snapdragon, Mediatek, Allwiner, Apple An/Hn а также популярные во встраиваемых системах Freescale i.MX, Broadcom, Nvidia Tegra и другие.

Основные особенности концепции RISC:

  • Упрощенные инструкции фиксированной длины
  • Меньшее энергопотребление
  • Больший контроль над работой со стороны исполняемых программ
  • Более сложные программы

Архитектура ARM значительно расширяет коцепцию RISC. Современные ARM-процессоры часто поставляются в формате SoC (System On Chip) и имеют на одном кристалле с процессором контроллер памяти, графическое ядро, аудио интерфейс, модули беспроводной связи и многое другое. Это позволяет производителям оборудования не тратить ресурсы на разработку собственных сложных систем под каждое устройство отдельно, а интегрировать уже готовую аппаратную платформу, сосредоточившись только на разработке необходимых функций конечного продукта.

X86 медленно развивается

Последнее десятилетие существенных инноваций в архитектуре X86 не наблюдается. Да, производители наращивают тактовую частоту и пытаются снижать энергопотребление, но такие процессоры по-прежнему остаются прожорливыми духовками, требующими много энергии и серьезную систему охлаждения. Именно поэтому мы, скорее всего, никогда не увидим смартфонов на X86 процессорах. Производители X86 процессоров пытаются наращивать мощность с помощью масштабирование в ширину: больше ядер, кеша и частот.

Читайте также:  Видеокарту gigabyte gtx 1050 2gb


Современные X86 процессоры имеют десятки ядер

Попытки Intel создать энергоэффективный X86-процессор Atom были достаточно успешны, но кроме маломощных десктопов, ноутбуков и встраиваемых систем, этот процессор мало для чего подходит.

ARM это экономично и современно

Современные ARM-процессоры развиваются очень быстро. Каждый год выходят чипы существенно лучше своих предшественников. На данный момент средняя производительность ARM чипов все еще остается ниже X86, но в некоторых синтетических тестах они уже почти сравнялись.

Совершенно очевидно, что в будущем наши ноутбуки, и, возможно, десктопные компьютеры, будут работать на ARM-процессорах. Переходов ноутбуков Apple на собственные ARM-процессоры должно дать большой толчок всей индустрии в этом направлении.

Основные достоинства процессоров ARM:

  • Цена — специфичные процессоры ARM могут стоить очень дешево, в сравнении с самыми дешевыми X86 разница может в несколько порядков.
  • Энергопотребление — низкое энергопотребление позволяет производить устройства с автономным питанием а также более компактные устройства за счет более низкого энергопотреблениях и меньших системах охлаждения
  • Размеры — процессоры ARM могут быть очень компактного размера, не требующие даже пассивного охлаждения, при этом достаточно мощные. Это позволяет производить устройства очень компактного размера, недостижимого с процессорами X86.

Устройства Advantech на платформе ARM

Advantech давно производит продукты на базе платформы ARM для разных отраслей и задач. От промышленных контроллеров, до сетевого оборудования и компактных компьютеров. Мы уже рассказывали о некоторых наших продуктах на ARM в других статьях.

WISE-710 — IoT-шлюз на базе i.MX6

WISE-710 — универсальное устройство, которое одновременно может быть шлюзом для промышленных интерфейсов, устройством сбора и обработки данных, хабом для IoT устройств и маршрутизатором. Построено на базе SoC i.MX6, процессора на архитектуре ARM Cortex-A7.

ECU-1152 — Шлюз для промышленных интерфейсов на базе ARM Cortex A8

ECU-1152 — шлюз для промышленных интерфейсов а также устройство для связи с объектом и устройства сбора и передачи данных с объекта. Построено на базе процессора ARM процессора с ядром Cortex A8

Миниатюрный ARM-компьютер UNO-1251G


UNO-1251G — крохотных компьютер, умещающийся на DIN-рейку, на базе 32-битного процессора Cortex A8 под управлением Linux или Windows CE. Поддерживает модули расширения Wi-Fi/3G/4G. Имеет встроенную CAN-шину и два интерфейса RS-232. Два порта LAN позволяют подключать его к двум независимым Ethernet сетям или использовать как маршрутизатор.

Компьютеры для машинного обучения на базе Nvidia Jetson

MIC-720AI — построен на базе платформы Jetson TX2, работающей на собственных ядрах Nvidia ARM Cortex-A57 и NVIDIA Denver 2 с полностью пассивным охлаждением. Предназначен для установки в промышленные системы машинного зрения, на производстве и в подвижных объектах. Безвентиляторная конструкция обеспечивает полную бесшумность в работе и позволяет использовать компьютер в пыльных помещениях без необходимости обслуживания. Работает под управлением Linux

Будущее за ARM

Наверняка архитектура X86 с нами еще надолго. Все профессиональные высокопроизводительные вычисления пока делаются на этой платформе. Под X86 написаны основные десктопные операционные системы и прикладные программы. Однако уже сегодня ARM активно вытесняет устаревший X86 даже в сфере больших вычислений. Платформы вроде Nvidia Jetson сравнимы по производительности, а в некоторых задачах и превосходят системы на базе X86. Так что нас обязательно ждет яркое противостояние двух платформ, от которой в конечном счете потребители только выиграют.

Расскажите, как вы используете ARM-процессоры сегодня или как планируете использовать в будущем.

Источник