Schyľuje sa k vojne ARM a x86? Procesory ARM pod drobnohľadom.

Strana 2/3

Tú­to inštruk­čnú súp­ra­vu pou­ží­va­jú AMD aj In­tel dod­nes, sa­moz­rej­me, s ob­rov­ský­mi zme­na­mi v mik­roar­chi­tek­tú­rach. Ar­chi­tek­tú­ra inštruk­čnej súp­ra­vy, skrá­te­ne ISA (Instruc­tion Set Ar­chi­tec­tu­re), je te­da to, čo ma­jú pro­ce­so­ry In­tel a AMD spo­loč­né. Ide o inštruk­čnú súp­ra­vu x86 (či už o 32-bi­to­vý typ x86-32, ale­bo 64-bi­to­vý typ x84-64) a tá je pos­ta­ve­ná na kon­cep­te CISC. A tu sa ko­neč­ne dos­tá­va­me k ARM.

ARM je to­tiž inštruk­čná súp­ra­va pos­ta­ve­ná na kon­cep­te RISC. ARM te­da z toh­to poh­ľa­du plá­va na cel­kom inej lo­di. Tak ako sú na kon­cep­te CISC pos­ta­ve­né inštruk­čné súp­ra­vy x86 (x86-32, x86-64), kto­ré pou­ží­va­jú po­tom roz­lič­né mik­roar­chi­tek­tú­ry (Ivy Brid­ge, K10), ve­dú­ce k fi­nál­nym pro­duk­tom (Co­re i5, Phe­nom II), tak sú na kon­cep­te RISC pos­ta­ve­né inštruk­čné súp­ra­vy ARM (ARMv7, ARMv8) , z kto­rých vy­chá­dza­jú rôz­ne dru­hy mik­roar­chi­tek­tú­ry ja­dier (Cor­tex-A9, Cor­tex-A12), pou­ží­va­né v roz­lič­ných fi­nál­nych pro­duk­toch (Sam­sung Exynos, NVI­DIA Teg­ra).

Exynos-5.jpg

Osem­jad­ro­vý SoC Sam­sung Exynos 5 so štyr­mi jad­ra­mi Cor­tex-A15 a štyr­mi jad­ra­mi Cor­tex-A7

A to je prá­ve jad­ro od­liš­nos­ti x86 od ARM. Inštruk­čná súp­ra­va (ISA) je všeo­bec­ný opis or­ga­ni­zač­ných, fun­kčných a pre­vádz­ko­vých prin­cí­pov pro­ce­so­ra. Ide te­da nap­rík­lad o zoz­nam inštruk­cií, pra­vi­diel na ma­ni­pu­lá­ciu s vý­nim­ka­mi, pre­ru­še­nia­mi a po­dob­ne.

Na zá­kla­de nich mô­že by nap­rog­ra­mo­va­ný prog­ram, kto­rý prek­la­dač tran­sfor­mu­je do prí­ka­zov, kto­ré pro­ce­sor do­ká­že po­cho­piť, ana­ly­zo­vať a vy­ko­nať. Ak sa po­kú­si­te spus­tiť prog­ram vy­tvo­re­ný pre jed­nu inštruk­čnú súp­ra­vu na pro­ce­so­re s inou inštruk­čnou súp­ra­vou, váš po­kus sa skon­čí neús­pe­chom.

Pro­ce­sor skrát­ka ne­má tu­še­nie, čo od ne­ho chce­te. Keď­že sú ISA v po­do­be ARM a x86 úpl­ne od­liš­né, ne­mož­no na nich spus­tiť rov­na­ký prog­ram. No pre­to­že nap­rík­lad pro­ce­so­ry In­tel Co­re a AMD Phe­nom pou­ží­va­jú rov­na­kú ISA (x86), mô­že­te na nich pre­vádz­ko­vať rov­na­ký ope­rač­ný sys­tém a aj rov­na­ké prog­ra­my. Ako však do to­ho za­sa­hu­je kon­cept ar­chi­tek­tú­ry inštruk­čných súp­rav, kto­rý je v prí­pa­de x86 v po­do­be CISC a v prí­pa­de ARM zas RISC?

Tie­to sú­pe­ria­ce kon­cep­ty vo svo­jich po­čiat­koch rep­re­zen­to­va­li dve vý­raz­ne od­liš­né ces­ty pri vý­vo­ji pro­ce­so­rov. Hlav­ný roz­diel je kom­plexnosť inštruk­cií. V 60. ro­koch mi­nu­lé­ho sto­ro­čia sa mno­ho vý­vo­já­rov či­pov sna­ži­lo prek­ro­čiť tzv. sé­man­tic­kú me­dze­ru a navr­ho­va­li čo­raz pok­ro­či­lej­šie inštruk­čné súp­ra­vy, kto­ré pria­mo pod­po­ro­va­li pr­vky vy­so­koú­rov­ňo­vé­ho prog­ra­mo­va­cie­ho ja­zy­ka (kom­plexné ad­re­so­va­cie mó­dy, vo­la­nie pro­ce­dúr atď.) a umož­ňo­va­li kom­bi­no­vať čo naj­viac ob­sa­hu do je­di­nej inštruk­cie.

Cie­ľom bo­lo do­siah­nuť čo naj­men­ší, res­pek­tí­ve čo naj­hus­tej­ší kód, z čo­ho vy­plý­va­la ma­lá veľ­kosť prog­ra­mu a me­nej čas­tý prís­tup do pa­mä­te. To bo­lo vzhľa­dom na vte­daj­šie har­dvé­ro­vé mož­nos­ti mi­mo­riad­ne dô­le­ži­té, pre­to­že to pri­ná­ša­lo ob­rov­ské ús­po­ry na enor­mne dra­hých pa­mä­tiach a dis­ko­vom pries­to­re.

Pro­ce­so­ry tak pos­tu­pom ča­su ob­sa­ho­va­li čo­raz kom­plexnej­šie inštruk­cie. V 70. ro­koch sa však uká­za­lo, že väč­ši­na prog­ra­mov vy­uží­va­la vo vý­sled­ku len prib­liž­ne tre­ti­nu z nich, le­bo prek­la­da­če čas­to ne­do­ká­za­li všet­ky efek­tív­ne vy­užiť. Niek­to­rí vý­vo­já­ri pre­to za­ča­li up­red­nos­tňo­vať smer, pri kto­rom kon­cept inštruk­čných súp­rav zjed­no­du­šo­va­li.

Ten­to trend vie­dol k vzni­ku kon­cep­tu naz­va­né­ho RISC (Re­du­ced Instruc­tion Set Com­pu­ting), te­da k pro­ce­so­rom s re­du­ko­va­nou inštruk­čnou súp­ra­vou. Star­ší prís­tup bol do­da­toč­ne po­me­no­va­ný ako CISC (Com­plex Instruc­tion Set Com­pu­ter), čo zna­či­lo pou­ži­tie kom­plexnej inštruk­čnej súp­ra­vy.

V zá­kla­de te­da kon­cept CISC pou­ží­va im­ple­men­to­va­nie jed­no­du­chých aj zlo­ži­tých inštruk­cií, za­tiaľ čo RISC sa ob­me­dzu­je iba na tie jed­no­du­ché, kto­rých sek­ven­cia sa v prí­pa­de pot­re­by pou­ži­je na vy­ko­na­nie zlo­ži­tej­ších. Vý­ho­dou RISC je te­da jed­no­du­chosť, s čím sú­vi­sia niž­šie nák­la­dy a men­šia prav­de­po­dob­nosť prob­lé­mov.

CISC, nao­pak, mô­že kon­tro­vať ro­bus­tnos­ťou, kto­rá mô­že viesť k vy­ššej rých­los­ti vy­ko­ná­va­nia vhod­ne na­pí­sa­né­ho kó­du, ale na dru­hej stra­ne ve­die ku kom­pli­ko­va­nej­šie­mu návr­hu pro­ce­so­ra a zlo­ži­tej­šej vý­ro­be. Ho­ci roz­diel CISC a RISC sa pri po­rov­ná­va­ní x86 a ARM veľ­mi čas­to vy­zdvi­hu­je, prav­da je, že dnes má už mi­ni­mál­ny vý­znam.

Už na za­čiat­ku 90. ro­kov mi­nu­lé­ho sto­ro­čia s nás­tu­pom pro­ce­so­ra In­tel 80486, kto­rý li­cen­čne vy­rá­ba­lo aj AMD a ne­li­cen­čne Cy­rix, sa si­tuácia vý­raz­ne zme­ni­la. Le­gen­dár­na „šty­ri osem šes­tka“ do­sa­ho­va­la maximál­nu vý­kon­nosť iba s veľ­mi jed­no­du­chým sub­se­tom x86, kto­rý bol len o má­lo väč­ší než ty­pic­ká inštruk­čná súp­ra­va RISC.

Na ten­to kon­cept nad­vä­zo­va­li ďal­šie ge­ne­rá­cie pro­ce­so­rov a mo­der­né pro­ce­so­ry x86 de­kó­du­jú a roz­de­ľu­jú inštruk­cie na dy­na­mic­ké sek­ven­cie mik­roo­pe­rá­cií, kto­ré spra­cú­va­jú na vý­raz­né zvý­še­nie vý­ko­nu nie­len zre­ťa­zo­va­ne (pi­pe­li­ning), ale aj pa­ra­lel­ne. Pro­ce­so­ry x86 te­da v žiad­nom prí­pa­de nie sú zme­sou ne­pot­reb­né­ho ba­las­tu. Po­rov­na­nie CISC a RISC je skrát­ka v sú­čas­nos­ti po­mer­ne klam­li­vé a už dáv­no ne­má ta­ký vý­znam ako pred nie­koľ­ký­mi de­sať­ro­čia­mi.

Li­cen­co­va­nie a vý­rob­co­via SOC

Si­tuácia z hľa­dis­ka li­cen­cií a pre­da­ja je v prí­pa­de ARM znač­ne od­liš­ná od x86. ISA v po­do­be x86 pat­rí de fac­to In­te­lu, kto­rý umož­nil vý­ro­bu tých­to pro­ce­so­rov kon­ku­ren­cii len z to­ho dô­vo­du, že IBM na vý­ro­bu po­čí­ta­čov po­ža­do­va­lo v 70. ro­koch mi­nu­lé­ho sto­ro­čia mi­ni­mál­ne dvoch do­dá­va­te­ľov CPU. In­tel a AMD tak ma­jú od­vte­dy pod­pí­sa­nú zmlu­vu o vý­me­ne pa­ten­to­vých práv, kto­rá dod­nes pla­tí. V sú­čas­nos­ti obe spo­loč­nos­ti pou­ží­va­jú vo svo­jich CPU mno­hé pa­ten­to­va­né tech­no­ló­gie, kto­ré vy­vi­nu­la v prie­be­hu ča­su jed­na ale­bo dru­há z nich.

Pô­vod­ne In­tel o kon­ku­ren­ciu „vo svo­jom ryb­ní­ku“ zá­ujem ne­mal ,a pre­to tre­tí vý­rob­ca x86, kto­rým bol Cy­rix, če­lil v mi­nu­lom sto­ro­čí mno­hým ža­lo­bám. Cy­rix na sú­doch sí­ce vy­hral, na tr­hu však už nie. Dnes z je­ho pro­ce­so­ro­vé­ho od­ka­zu ťa­ží spo­loč­nosť VIA, kto­rá väč­ši­nu Cy­rixu od­kú­pi­la.

Ak chce­te do svoj­ho pro­duk­tu osa­diť pro­ce­sor x86, mu­sí­te si kú­piť ho­to­vý pro­dukt od jed­nej z tro­ji­ce spo­loč­nos­tí. Na dru­hej stra­ne pro­ce­so­ry pos­ta­ve­né na inštruk­čnej súp­ra­ve ARM mô­že vy­rá­bať prak­tic­ky kto­koľ­vek, kto si za­kú­pi li­cen­ciu. Ak te­da chce­te osa­diť do svoj­ho za­ria­de­nia pro­ce­sor pos­ta­ve­ný na inštruk­čnej súp­ra­ve ARM, mô­že­te si buď kú­piť ho­to­vý pro­dukt od jed­né­ho z mno­hých vý­rob­cov, ale­bo si od ARM Hol­dings kú­piť li­cen­ciu a pos­ta­viť si vlast­ný.

Vý­hod­né je, že spo­loč­nos­ti mô­žu vy­vi­núť rie­še­nie špe­ci­fic­ké pre ich kon­krét­ny har­dvér (napr. smar­tfón), čo ve­die k zvý­še­nej efek­ti­vi­te a zní­že­niu nák­la­dov. Prá­ve z toh­to dô­vo­du vy­rá­ba pro­ce­so­ry ARM množ­stvo vý­rob­cov a ich vý­rob­ky mô­žu byť pris­pô­so­bo­va­né do veľ­ké­ho množ­stva roz­lič­ných za­ria­de­ní.

A6.jpg

SoC App­le A6 v smar­tfó­ne iP­ho­ne 5

ARM Hol­dings ne­dis­po­nu­je to­vár­ňa­mi na vý­ro­bu či­pov. Pri­már­ny zdroj ich príj­mu je navr­ho­va­nie tzv. IP ja­dier (skrat­ka In­tellec­tual Pro­per­ty – du­šev­né vlas­tníc­tvo), kto­ré sú nás­led­ne li­cen­co­va­né rôz­nym spo­loč­nos­tiam.

Vý­rob­co­via k tým­to jad­rám, z hľa­dis­ka návr­hu ho­to­vým, pri­pá­ja­jú vlas­tné čas­ti a bu­du­jú pro­ce­so­ry ale­bo ce­lé SoC (Sys­tem on Chip). Ta­ké­to „sys­té­my na či­pe“ ob­sa­hu­jú v rám­ci jed­né­ho puz­dra ďal­šie sú­čas­ti, ako nap­rík­lad gra­fic­ké jad­ro, ra­di­če zber­níc, EP­ROM, flash a iné pa­mä­te.

Pro­ce­so­ry ale­bo SOC sa nás­led­ne vy­rá­ba­jú u vý­rob­cov po­lo­vo­di­čov, pri­čom naj­väč­ším z nich je taiwanan­ské TSCM (kde si svo­je gra­fic­ké či­py ne­chá­va vy­rá­bať aj NVI­DIA a AMD) a Glo­bal­Foun­dries, kto­rý vzni­kol od­de­le­ním vý­rob­nej čas­ti (te­da vý­rob­ných fab­rík) od spo­loč­nos­ti AMD. Nap­ro­ti to­mu gi­gant In­tel si svo­je či­py x86 vy­rá­ba vo vlas­tných fab­ri­kách sám.

ARM Hol­dings te­da na svo­jej inštruk­čnej súp­ra­ve (nap­rík­lad ARMv4) vy­vi­nie pro­ce­so­ro­vé jad­ro (nap­rík­lad ARM7TDMI), na kto­ré si kú­pi li­cen­ciu ne­ja­ká spo­loč­nosť (nap­rík­lad App­le) a pos­ta­ví na ňom pro­ce­sor pre svoj vý­ro­bok (nap­rík­lad pr­vé preh­rá­va­če iPod ob­sa­ho­va­li dve jad­rá ARM7TDMI s frek­ven­ciou 90 MHz). 


« prvá strana « predchádzajúca strana ďalšia strana » posledná strana »  

 
 

24 hodín

týždeň

mesiac

Najnovšie články

Re­cen­zia: So­ny XPE­RIA M4 Aqua
Lákadlom nového modelu predstaveného na MWC je nielen jeho deklarovaná odolnosť proti vode a prachu, ale aj atraktívny, elegantný prémiový dizajn, interne nazývaný OmniBalance, ktorý sa Sony osvedčil vo vlajkovom modeli Xperia Z3. čítať »
 
Re­cen­zia: In­tel Com­pu­te Stick - po­čí­tač do vrec­ka
Kompletný počítač v puzdre o niečo väčšom ako bežný kľúč USB od Intelu je jeden z prvých predstaviteľov novej kategórie výpočtových zariadení. čítať »
 
PC RE­VUE vi­deo: Sam­sung Gear VR In­no­va­tor Edi­tion
Otestovali sme okuliare pre virtuálnu realitu využívajúce telefóny Samsung Galaxy S6 a S6 edge. čítať »
 
PowerI­SO
Dlho sme hľadali univerzálny nástroj, ktorý by zvládol všetky operácie s obrazmi CD, DVD alebo Blu-ray. čítať »
 
Aomei Par­ti­tion As­sis­tant Pro
Každý IT nadšenec iste už raz prišiel do styku s partíciami na diskoch a potrebou ich úpravy či opravy. čítať »
 
Vi­deo: Prih­lá­se­nie do inter­net ban­kin­gu od­tlač­kom prs­ta
UniCredit Bank pre svojich klientov pripravil zaujímavé novinky v mobilnom bankovníctve. Vďaka využitiu najnovších funkcií inteligentných telefónov sa do mobilných aplikácií Smart Banking a Smart kľúč môžu prihlásiť jednoduchým zosnímaním odtlačku prsta. čítať »
 
Re­cen­zia: Har­man/Kar­don OM­NI
Zvukový systém OMNI je na prvý pohľad ďalší z radu reproduktorov, ktoré majú bezdrôtový prenos a možnosť párovania medzi sebou. čítať »
 
Re­cen­zia: GoP­ro He­ro 4
Spoločnosť GoPro prišla koncom minulého roka s ďalšou generáciou obľúbeného modelu športovej kamery s označením Hero 4. čítať »
 
 
 
  Zdieľaj cez Facebook Zdieľaj cez Google+ Zdieľaj cez Twitter Zdieľaj cez LinkedIn Správy z RSS Správy na smartfóne Správy cez newsletter