Бул макалада ARM Cortex A7 процессорунун архитектурасы талкууланат. Анын негизиндеги жарым өткөргүч продукцияларды смартфондордон, роутерлерден, планшеттик компьютерлерден жана башка мобилдик түзүлүштөрдө табууга болот, ал жакында эле рыноктун ушул сегментинде алдыңкы позицияны ээлеп келген. Эми ал акырындап жаңыраак жана жаңыраак процессордук чечимдер менен алмаштырылууда.
ARM жөнүндө кыскача маалымат
ARMдин тарыхы 1990-жылы Робин Саксби тарабынан негизделгенде башталган. Аны түзүүнүн негизи жаңы микропроцессордук архитектура болгон. Эгерде буга чейин CPU рыногунда үстөмдүк кылуучу позицияны x86 же CISC ээлеген болсо, анда бул компания түзүлгөндөн кийин RISC түрүндө татыктуу альтернатива пайда болгон. Биринчи учурда, программалык коддун аткарылышы 4 этапка чейин кыскарган:
- Машина нускамаларын алыңыз.
- Микрокодду өзгөртүү аткарылууда.
- Микроинструкциялар алынууда.
- Микроинструкцияларды этап-этабы менен аткаруу.
RIСС архитектурасынын негизги идеясы программалык кодду иштетүүнү 2 этапка чейин кыскартуу болгон:
- RISC нускамаларын алуу.
- RISC нускамалары иштетилүүдө.
Биринчисинде да, экинчисинде да жакшы жактары да, олуттуу кемчиликтери да бар. x86 компьютер рыногун жана RISC (анын ичинде 2011-жылы киргизилген ARM Cortex A7) - мобилдик түзмөк рыногун ийгиликтүү багындырды.
Cortex A7 архитектурасынын пайда болуу тарыхы. Негизги өзгөчөлүктөр
Cortex A8 Cortex A7 үчүн негиз болуп кызмат кылган. Бул учурда иштеп чыгуучулардын негизги идеясы өндүрүмдүүлүгүн жогорулатуу жана бир кыйла кайра иштетүүчү чечимдин энергетикалык натыйжалуулугун жогорулатуу болгон. Бул акыры ARM инженерлери менен болгон окуя. Бул учурда дагы бир маанилүү өзгөчөлүк big. LITTLE технологиясы менен CPU түзүү мүмкүн болуп калды. Башкача айтканда, жарым өткөргүч кристалл 2 эсептөө модулдарын камтышы мүмкүн. Алардын бири минималдуу энергия керектөө менен жөнөкөй милдеттерди чечүүгө багытталган жана, эреже катары, Cortex A7 өзөктөрү бул ролду аткарган. Экинчиси эң татаал программалык камсыздоону иштетүү үчүн иштелип чыккан жана Cortex A15 же Cortex A17 эсептөө бирдигине негизделген. Расмий түрдө, "Cortex A7" 2011-жылы, мурда белгиленгендей, берилген. Биринчи ARM Cortex A7 процессору бир жылдан кийин, башкача айтканда, 2012-жылы чыгарылган.
Өндүрүш технологиясы
БашындаA7 негизинде жарым өткөргүч буюмдар 65 нм технологиялык стандарттарга ылайык өндүрүлгөн. Азыр бул технология үмүтсүз эскирген. Кийинчерээк A7 процессорлорунун дагы эки мууну 40 нм жана 32 нм сабырдуулук стандарттарына ылайык чыгарылган. Бирок азыр алар керексиз болуп калды. Бул архитектурага негизделген акыркы CPU моделдери буга чейин 28 нм стандарттарына ылайык өндүрүлгөн жана аларды дагы эле сатуудан табууга болот. Толеранттуулуктун жаңы стандарттары жана эскирген архитектурасы менен жаңы технологиялык процесстерге андан ары өтүүнү күтүүгө болбойт. A7 негизиндеги чиптер азыр мобилдик түзмөк рыногунун эң бюджеттик сегментин ээлеп, алар бара-бара A53 негизиндеги гаджеттерге алмаштырылууда, алар энергияны үнөмдөөнүн дээрлик бирдей параметрлери менен, жогорку көрсөткүчтөргө ээ.
Микропроцессордук ядронун архитектурасы
1, 2, 4 же 8 өзөктөр ARM Cortex A7 негизиндеги процессордун бөлүгү болушу мүмкүн. Акыркы учурда процессорлордун мүнөздөмөлөрү чип негизинен 4 өзөктөн турган 2 кластерден турганын көрсөтүп турат. 2-3 жыл ичинде баштапкы деңгээлдеги процессорлордун продукциялары 1 же 2 эсептөө модулдары бар чиптерге негизделген. Орто деңгээлди 4-өзөктүү чечимдер ээлеген. Ооба, премиум сегмент 8 ядролук чиптердин артында турган. Бул архитектурага негизделген ар бир микропроцессордук өзөктө төмөнкү модулдар камтылган:
- Калуу чекит бирдиги (FPU).
- Накталай акчанын деңгээли 1.
- CPU оптималдаштыруу үчүн NEON блок.
- ARMv7 эсептөө модулу.
Төмөнкү жалпы көрүнүштөр да болгонCPUдагы бардык өзөктөр үчүн компоненттер:
- Накталай акча L2.
- CoreSight негизги башкаруу блогу.
- 128 бит сыйымдуулугу бар AMBA маалымат автобус контроллери.
Мүмкүн болгон жыштыктар
Бул микропроцессордук архитектура үчүн максималдуу саат жыштыгы 600 МГцден 3 ГГцге чейин өзгөрүшү мүмкүн. Эсептөө тутумунун иштешине максималдуу таасирин көрсөткөн бул параметр өзгөрүп турганын да белгилей кетүү керек. Мындан тышкары, жыштыкка бир эле учурда үч фактор таасир этет:
- Чечилип жаткан маселенин татаалдык деңгээли.
- Көп агым үчүн программалык камсыздоону оптималдаштыруу даражасы.
- Жарым өткөргүч кристаллынын температурасынын учурдагы мааниси.
Мисал катары, MT6582 чипинин алгоритмин карап көрөлү, ал A7 базасында түзүлгөн жана жыштыгы 600 МГцден 1,3 ГГцге чейин өзгөргөн 4 эсептөө бирдигин камтыйт. Ишсиз режимде бул процессордук түзүлүш бир гана эсептөө бирдигине ээ болушу мүмкүн жана ал 600 МГц мүмкүн болгон эң төмөнкү жыштыкта иштейт. Ушундай эле жагдай мобилдик гаджетте жөнөкөй тиркеме ишке киргенде да болот. Бирок тапшырмалардын тизмесинде ресурсту көп талап кылган оюнчук көп агым үчүн оптималдаштыруу пайда болгондо, 1,3 ГГц жыштыктагы программалык кодду иштетүүнүн бардык 4 блогу автоматтык түрдө иштей баштайт. CPU ысып жатканда, эң ысык өзөктөр жыштыктын маанисин төмөндөтөтөчүрүү. Бир жагынан, бул ыкма энергиянын үнөмдүүлүгүн, экинчи жагынан чиптин алгылыктуу деңгээлин камсыз кылат.
Кэш
ARM Cortex A7де 2 гана кэш деңгээли берилген. Жарым өткөргүч кристаллдын мүнөздөмөлөрү, өз кезегинде, биринчи деңгээл сөзсүз түрдө 2 бирдей жарымга бөлүнөрүн көрсөтөт. Алардын бири маалыматтарды сактоо керек, ал эми экинчиси - нускамалар. 1-деңгээлдеги кэштин жалпы көлөмү спецификацияларга ылайык 64 КБга барабар болушу мүмкүн. Натыйжада, биз маалымат үчүн 32 KB жана код үчүн 32 КБ алабыз. Бул учурда 2-деңгээлдеги кэш процессордун конкреттүү моделине жараша болот. Анын эң кичине көлөмү 0 МБ (б.а. жок) барабар болушу мүмкүн, ал эми эң чоңу - 4 МБ.
RAM контроллери. Функциялар
Камтылган RAM контроллери каалаган ARM Cortex A7 процессору менен келет. Техникалык пландын мүнөздөмөлөрү ал LPDDR3 RAM менен бирге иштөөгө багытталгандыгын көрсөтүп турат. Бул учурда оперативдүү эс тутумдун сунушталган иштөө жыштыктары 1066 МГц же 1333 МГц. Бул чип модели үчүн иш жүзүндө табууга мүмкүн болгон оперативдүү эс тутумдун максималдуу өлчөмү 2 ГБ.
Интегралдык графика
Күтүлгөндөй, бул микропроцессордук түзмөктөрдө интеграцияланган графикалык подсистема бар. ARM бул CPU менен өзүнүн Mali-400MP2 графикалык картасын колдонууну сунуштайт. Бирок анын аткаруу мүмкүнчүлүгүн ачуу үчүн көп учурда жетишсизмикропроцессордук түзүлүш. Ошондуктан, чип дизайнерлери бул чип менен айкалышта натыйжалуу адаптерлерди колдонушат, мисалы, Power VR6200.
Программалык камсыздоонун өзгөчөлүктөрү
Үч түрдүү операциялык системалар ARM процессорлоруна багытталган:
- Издөө гиганты Googleден Android.
- iOS APPLE.
- Microsoft тарабынан Windows Mobile.
Бардык башка тутумдук программалык камсыздоо азырынча көп таратыла элек. Мындай программалык камсыздоонун эң чоң үлүшүн, сиз ойлогондой, Android ээлейт. Бул система жөнөкөй жана интуитивдик интерфейске ээ жана ага негизделген кириш деңгээлиндеги түзмөктөр абдан, абдан арзан. 4.4 версиясына чейин ал 32 бит болгон жана 5.0 дон баштап 64 биттик эсептөөлөрдү колдой баштаган. Бул ОС RISC процессорлорунун бардык үй-бүлөсүндө, анын ичинде ARM Cortex A7де ийгиликтүү иштейт. Инженердик меню бул системанын программалык камсыздоосунун дагы бир маанилүү өзгөчөлүгү болуп саналат. Анын жардамы менен сиз ОСтун мүмкүнчүлүктөрүн олуттуу түрдө кайра конфигурациялай аласыз. Бул менюга кирүү мүмкүнчүлүгүн ар бир CPU модели үчүн жеке код аркылуу алса болот.
Бул ОСтун дагы бир маанилүү өзгөчөлүгү – бардык мүмкүн болгон жаңыртууларды автоматтык түрдө орнотуу. Ошондуктан, жаңы функциялар ARM Cortex A7 үй-бүлөсүнүн чиптеринде пайда болушу мүмкүн. Микропрограмма аларды кошо алат. Экинчи система APPLE мобилдик гаджеттерине багытталган. Мындай аппараттар, негизинен, премиум сегментти ээлейт жана аткаруу жана наркынын тиешелүү даражасына ээ. Windows Mobile алдында акыркы ОС али ала элекулуу бөлүштүрүү. Мобилдик гаджеттердин каалаган сегментинде ага негизделген түзүлүштөр бар, бирок бул учурда колдонмо программалык камсыздоонун аздыгы анын жайылышына тоскоол болот.
Процессор моделдери
Бул учурда эң арзан жана эң аз өндүрүмдүүлүгү 1 ядролуу чиптер. Алардын арасында эң кеңири таралганы MediaTekтен MT6571 болгон. ARM Cortex A7 Dual Core процессорлору бир тепкичке көтөрүлдү. Мисалы, ошол эле өндүрүүчүнүн MT6572. Quad Core ARM Cortex A7 дагы жогорку деңгээлдеги аткарууну камсыз кылды. Бул үй-бүлөдөгү эң популярдуу чип MT6582 болуп саналат, аны азыр башталгыч деңгээлдеги мобилдик гаджеттерден тапса болот. Эң жогорку деңгээлдеги өндүрүмдүүлүктү MT6595 таандык болгон 8 ядролуу борбордук процессорлор камсыз кылган.
Мындан ары өнүгүү перспективалары
Азырынча сиз 4X ARM Cortex A7 негизиндеги жарым өткөргүч процессордун негизиндеги мобилдик түзмөктөрдү дүкөн текчелеринде таба аласыз. Бул MT6580, MT6582 жана Snapdragon 200. Бул микросхемалардын бардыгы 4 эсептөө бирдигин камтыйт жана энергияны үнөмдөөнүн эң сонун деңгээлине ээ. Ошондой эле, бул учурда баасы абдан, абдан жөнөкөй. Ошентсе да, бул микропроцессордук архитектуранын эң жакшы мезгили артта калды. Анын негизиндеги өнүмдөрдү сатуунун туу чокусу 2013-2014-жылдарга туура келген, ал кезде мобилдик гаджет рыногунда дээрлик альтернатива жок болчу. Мындан тышкары, бул учурда биз 1 же 2 менен бюджеттик аппараттар жөнүндө сөз болуп жататэсептөө модулдары жана 8 ядролуу CPU менен флагмандык гаджеттер менен. Учурда ал акырындык менен Cortex A53 тарабынан рыноктон чыгарылып жатат, ал негизинен A7дин 64 биттик версиясы өзгөртүлгөн. Ошол эле учурда ал өзүнөн мурунку жетекчинин негизги артыкчылыктарын толугу менен жана толугу менен сактап калган жана келечек аныкы.
Эксперттердин жана колдонуучулардын пикири. Бул архитектуранын негизинде чиптер жөнүндө реалдуу сын-пикирлер. Күчтүү жана алсыз жактары
Албетте, микропроцессордук түзүлүштөрдүн ARM Cortex A7 архитектурасынын пайда болушу мобилдик түзүлүштөр дүйнөсү үчүн маанилүү окуя болуп калды. Мунун эң жакшы далили - анын негизиндеги аппараттар 5 жылдан ашык убакыттан бери ийгиликтүү сатылып келе жатат. Албетте, азыр A7 негизиндеги CPU мүмкүнчүлүктөрү орто деңгээлдеги тапшырмаларды чечүү үчүн дагы жетишсиз, бирок мындай микросхемалардагы эң жөнөкөй программалык код дагы эле ийгиликтүү иштеп жатат. Мындай программалык камсыздоонун тизмеси видеону ойнотуу, аудио жазууларды угуу, китептерди окуу, интернетте серфинг жүргүзүү жана бул учурда эң жөнөкөй оюнчуктар да эч кандай көйгөйсүз башталат. Мобилдик гаджеттерге жана түзмөктөргө арналган алдыңкы тематикалык порталдар мына ушуга басым жасайт, бул түрдөгү алдыңкы эксперттер да, жөнөкөй колдонуучулар да. A7 негизги кемчилиги 64-бит эсептөө үчүн колдоо жоктугу болуп саналат. Анын негизги артыкчылыктарына энергияны үнөмдөө жана аткаруунун эң сонун айкалышы кирет.
Натыйжалар
Албетте, ARM Cortex A7 архитектурасы бир бүтүнмобилдик түзүлүштөр дүйнөсүндө доор. Анын пайда болушу менен мобилдик аппараттар арзан жана жемиштүү болуп калды. Ал эми 5 жылдан ашык убакыттан бери ийгиликтүү сатылып келе жаткандыгы мунун дагы бир далили. Бирок, адегенде анын негизиндеги гаджеттер рыноктун орто жана премиум сегменттерин ээлеген болсо, азыр алар бюджеттик класс менен гана калды. Бул архитектура эскирген жана бара-бара өткөн нерсеге айланууда.
