ეს სტატია განიხილავს ARM Cortex A7 პროცესორის არქიტექტურას. მასზე დაფუძნებული ნახევარგამტარული პროდუქტები გვხვდება სმარტფონებში, მარშრუტიზატორებში, პლანშეტ კომპიუტერებში და სხვა მობილურ მოწყობილობებში, სადაც ბოლო დრომდე ლიდერობდა ამ ბაზრის სეგმენტში. ახლა ის თანდათან იცვლება ახალი და უფრო ახალი პროცესორული გადაწყვეტილებებით.
მოკლე ინფორმაცია ARM შესახებ
ARM-ის ისტორია დაიწყო 1990 წელს, როდესაც ის დააარსა რობინ საქსბიმ. მისი შექმნის საფუძველი იყო ახალი მიკროპროცესორის არქიტექტურა. თუ მანამდე CPU-ს ბაზარზე დომინანტური პოზიცია x86-ს ან CISC-ს ეკავა, მაშინ ამ კომპანიის ჩამოყალიბების შემდეგ გაჩნდა ღირსეული ალტერნატივა RISC-ის სახით. პირველ შემთხვევაში, პროგრამის კოდის შესრულება შემცირდა 4 ეტაპად:
- მიიღეთ მანქანის ინსტრუქციები.
- მიკროკოდის კონვერტაციის შესრულება.
- მიკროინსტრუქციების მიღება.
- მიკროინსტრუქციების ეტაპობრივი შესრულება.
RISС არქიტექტურის მთავარი იდეა იყო, რომ პროგრამის კოდის დამუშავება შეიძლება შემცირდეს 2 ეტაპად:
- მიიღეთ RISC ინსტრუქციები.
- დამუშავება RISC ინსტრუქციები.
როგორც პირველ შემთხვევაში, ასევე მეორე შემთხვევაში არის როგორც პლუსები, ასევე მნიშვნელოვანი ნაკლოვანებები. x86-მა წარმატებით დაიპყრო კომპიუტერული ბაზარი, ხოლო RISC (მათ შორის ARM Cortex A7, 2011 წელს გამოშვებული) - მობილური მოწყობილობების ბაზარი.
Cortex A7 არქიტექტურის გარეგნობის ისტორია. ძირითადი მახასიათებლები
Cortex A8 ემსახურებოდა Cortex A7-ის საფუძველს. დეველოპერების მთავარი იდეა ამ შემთხვევაში იყო შესრულების გაზრდა და პროცესორის გადაწყვეტის ენერგოეფექტურობის მნიშვნელოვნად გაუმჯობესება. ეს არის ის, რაც საბოლოოდ დაემართა ARM-ის ინჟინრებს. ამ შემთხვევაში კიდევ ერთი მნიშვნელოვანი მახასიათებელი იყო ის, რომ შესაძლებელი გახდა CPU-ს შექმნა big. LITTLE ტექნოლოგიით. ანუ, ნახევარგამტარული კრისტალი შეიძლება შეიცავდეს 2 გამოთვლით მოდულს. ერთ-ერთი მათგანი მიზნად ისახავდა უმარტივესი ამოცანების გადაჭრას მინიმალური ენერგიის მოხმარებით და, როგორც წესი, Cortex A7 ბირთვები მოქმედებდნენ ამ როლში. მეორე შეიქმნა ყველაზე რთული პროგრამული უზრუნველყოფის გასაშვებად და დაფუძნებული იყო Cortex A15 ან Cortex A17 გამოთვლით ერთეულებზე. ოფიციალურად, Cortex A7 წარმოდგენილი იყო, როგორც ადრე აღვნიშნეთ, 2011 წელს. პირველი ARM Cortex A7 პროცესორი გამოვიდა ერთი წლის შემდეგ, ანუ 2012 წელს.
წარმოების ტექნოლოგია
თავდაპირველადA7-ზე დაფუძნებული ნახევარგამტარული პროდუქტები დამზადდა 65 ნმ ტექნოლოგიური სტანდარტების მიხედვით. ახლა ეს ტექნოლოგია უიმედოდ მოძველებულია. შემდგომში A7 პროცესორების კიდევ ორი თაობა გამოიცა 40 ნმ და 32 ნმ ტოლერანტობის სტანდარტების მიხედვით. მაგრამ ახლა ისინი გახდნენ არარელევანტური. ამ არქიტექტურაზე დაფუძნებული CPU-ს უახლესი მოდელები უკვე დამზადებულია 28 ნმ სტანდარტების მიხედვით და სწორედ ისინი შეიძლება ნახოთ გაყიდვაში. ძნელად მოსალოდნელია შემდგომი გადასვლა ახალ ტექნოლოგიურ პროცესებზე ახალი ტოლერანტობის სტანდარტებით და მოძველებული არქიტექტურით. A7-ზე დაფუძნებული ჩიპები ახლა მობილური მოწყობილობების ბაზრის ყველაზე საბიუჯეტო სეგმენტს იკავებს და ისინი თანდათან იცვლება A53-ზე დაფუძნებული გაჯეტებით, რომელსაც ენერგოეფექტურობის თითქმის იგივე პარამეტრებით აქვს უფრო მაღალი დონის შესრულება.
მიკროპროცესორის ბირთვის არქიტექტურა
1, 2, 4 ან 8 ბირთვი შეიძლება იყოს ARM Cortex A7 დაფუძნებული CPU-ს ნაწილი. ამ უკანასკნელ შემთხვევაში პროცესორების მახასიათებლები მიუთითებს იმაზე, რომ ჩიპი ძირითადად შედგება 4 ბირთვის 2 კლასტერისგან. 2-3 წლის განმავლობაში, საწყისი დონის პროცესორის პროდუქტები ეფუძნებოდა ჩიპებს 1 ან 2 გამოთვლითი მოდულით. შუა დონეს 4 ბირთვიანი გადაწყვეტილებები ეკავა. ისე, პრემიუმ სეგმენტი 8 ბირთვიანი ჩიპების უკან იდგა. ამ არქიტექტურაზე დაფუძნებული თითოეული მიკროპროცესორის ბირთვი მოიცავდა შემდეგ მოდულებს:
- მცურავი წერტილის ერთეული (FPU).
- ფულადი დონე 1.
- NEON ბლოკი CPU ოპტიმიზაციისთვის.
- ARMv7 გამოთვლითი მოდული.
იყო აგრეთვე შემდეგი საერთოკომპონენტები CPU-ს ყველა ბირთვისთვის:
- ნაღდი ფული L2.
- CoreSight ბირთვის მართვის განყოფილება.
- AMBA მონაცემთა ავტობუსის კონტროლერი 128 ბიტიანი ტევადობით.
შესაძლო სიხშირეები
ამ მიკროპროცესორის არქიტექტურის მაქსიმალური საათის სიხშირე შეიძლება განსხვავდებოდეს 600 MHz-დან 3 GHz-მდე. აქვე უნდა აღინიშნოს, რომ ეს პარამეტრი, რომელიც მიუთითებს გამოთვლითი სისტემის მუშაობის მაქსიმალურ ზემოქმედებაზე, განსხვავდება. უფრო მეტიც, სიხშირეზე გავლენას ახდენს ერთდროულად სამი ფაქტორი:
- პრობლემის სირთულის დონე მოგვარებულია.
- პროგრამული უზრუნველყოფის ოპტიმიზაციის ხარისხი მრავალთრედინგისთვის.
- ნახევარგამტარული ბროლის ტემპერატურის ამჟამინდელი მნიშვნელობა.
მაგალითად განვიხილოთ MT6582 ჩიპის ალგორითმი, რომელიც დაფუძნებულია A7-ზე და მოიცავს 4 გამოთვლით ერთეულს, რომელთა სიხშირე მერყეობს 600 MHz-დან 1.3 GHz-მდე. უსაქმურ რეჟიმში ამ პროცესორულ მოწყობილობას შეიძლება ჰქონდეს მხოლოდ ერთი საანგარიშო ერთეული და ის მუშაობს ყველაზე დაბალ სიხშირეზე 600 MHz. მსგავსი სიტუაცია იქნება მარტივი აპლიკაციის გაშვებისას მობილურ გაჯეტზე. მაგრამ როდესაც ამოცანების ჩამონათვალში გამოჩნდება რესურსზე ინტენსიური სათამაშო, ოპტიმიზაციით მრავალსართულიანი დავალებისთვის, პროგრამის კოდის დამუშავების ოთხივე ბლოკი 1,3 გჰც სიხშირით ავტომატურად დაიწყებს მუშაობას. როგორც CPU გაცხელდება, ყველაზე ცხელი ბირთვები შეამცირებს სიხშირის მნიშვნელობას ან თუნდაცგამორთვა. ერთის მხრივ, ეს მიდგომა უზრუნველყოფს ენერგოეფექტურობას, ხოლო მეორეს მხრივ, ჩიპის მუშაობის მისაღები დონეს.
ქეში
ARM Cortex A7-ში გათვალისწინებულია მხოლოდ 2 ქეში დონე. ნახევარგამტარული ბროლის მახასიათებლები, თავის მხრივ, მიუთითებს იმაზე, რომ პირველი დონე აუცილებლად იყოფა 2 თანაბარ ნაწილად. ერთმა მათგანმა უნდა შეინახოს მონაცემები, ხოლო მეორე - ინსტრუქციები. ქეშის მთლიანი ზომა პირველ დონეზე სპეციფიკაციების მიხედვით შეიძლება იყოს 64 კბ. შედეგად, ჩვენ ვიღებთ 32 KB მონაცემთა და 32 KB კოდისთვის. მე-2 დონის ქეში ამ შემთხვევაში დამოკიდებული იქნება კონკრეტულ CPU მოდელზე. მისი უმცირესი მოცულობა შეიძლება იყოს 0 მბ (ანუ არ არის), ხოლო უდიდესი - 4 მბ.
RAM კონტროლერი. ფუნქციები
ჩაშენებული RAM კონტროლერი მოყვება ARM Cortex A7-ის ნებისმიერ პროცესორს. ტექნიკური გეგმის მახასიათებლები მიუთითებს იმაზე, რომ ის ორიენტირებულია LPDDR3 RAM-თან ერთად მუშაობაზე. RAM-ის რეკომენდებული ოპერაციული სიხშირეები ამ შემთხვევაში არის 1066 MHz ან 1333 MHz. ოპერატიული მეხსიერების მაქსიმალური ზომა, რომელიც შეიძლება მოიძებნოს პრაქტიკაში ამ ჩიპის მოდელისთვის, არის 2 GB.
ინტეგრირებული გრაფიკა
როგორც მოსალოდნელი იყო, ამ მიკროპროცესორულ მოწყობილობებს აქვთ ინტეგრირებული გრაფიკული ქვესისტემა. ARM გირჩევთ გამოიყენოთ საკუთარი Mali-400MP2 გრაფიკული ბარათი ამ CPU-სთან ერთად. მაგრამ მისი შესრულება ხშირად არ არის საკმარისი პოტენციალის გასახსნელადმიკროპროცესორული მოწყობილობა. ამიტომ, ჩიპების დიზაინერები იყენებენ უფრო ეფექტურ გადამყვანებს ამ ჩიპთან ერთად, მაგალითად, Power VR6200.
პროგრამული მახასიათებლები
სამი სახის ოპერაციული სისტემა მიზნად ისახავს ARM პროცესორებს:
- Android საძიებო გიგანტი Google-ისგან.
- iOS APPLE-ის მიერ.
- Windows Mobile Microsoft-ის მიერ.
ყველა სხვა სისტემის პროგრამულ უზრუნველყოფას ჯერ არ მიუღია დიდი განაწილება. ასეთი პროგრამული უზრუნველყოფის ყველაზე დიდი ბაზრის წილი, როგორც თქვენ ალბათ მიხვდით, Android-ს უჭირავს. ამ სისტემას აქვს მარტივი და ინტუიციური ინტერფეისი და მასზე დაფუძნებული საწყისი დონის მოწყობილობები ძალიან, ძალიან ხელმისაწვდომია. 4.4-ის ჩათვლით, ის იყო 32-ბიტიანი და 5.0-დან დაიწყო 64-ბიტიანი გამოთვლების მხარდაჭერა. ეს ოპერაციული სისტემა წარმატებით მუშაობს RISC CPU-ების ნებისმიერ ოჯახზე, მათ შორის ARM Cortex A7-ზე. საინჟინრო მენიუ ამ სისტემის პროგრამული უზრუნველყოფის კიდევ ერთი მნიშვნელოვანი ფუნქციაა. მისი დახმარებით შეგიძლიათ მნიშვნელოვნად გადააკეთოთ OS- ის შესაძლებლობები. ამ მენიუზე წვდომა შეიძლება მიღებულ იქნას კოდის გამოყენებით, რომელიც ინდივიდუალურია თითოეული CPU მოდელისთვის.
ამ OS-ის კიდევ ერთი მნიშვნელოვანი ფუნქციაა ყველა შესაძლო განახლების ავტომატურად დაყენება. ამიტომ, ახალი ფუნქციებიც კი შეიძლება გამოჩნდეს ARM Cortex A7 ოჯახის ჩიპებზე. Firmware-ს შეუძლია მათი დამატება. მეორე სისტემა გამიზნულია APPLE მობილური გაჯეტებისთვის. ასეთი მოწყობილობები ძირითადად იკავებს პრემიუმ სეგმენტს და აქვთ შესრულების და ღირებულების შესაბამისი დონე. უახლესი OS Windows Mobile-ის წინაშე ჯერ არ მიუღიადიდი განაწილება. არსებობს მასზე დაფუძნებული მოწყობილობები მობილური გაჯეტების ნებისმიერ სეგმენტში, მაგრამ აპლიკაციის მცირე რაოდენობა ამ შემთხვევაში არის მისი გავრცელების შემაკავებელი ფაქტორი.
პროცესორის მოდელები
ამ შემთხვევაში ყველაზე ხელმისაწვდომი და ნაკლებად პროდუქტიული არის 1 ბირთვიანი ჩიპები. მათ შორის ყველაზე გავრცელებული იყო MediaTek-ის MT6571. ზემოთ არის ARM Cortex A7 Dual Core CPU-ები. ამის მაგალითია MT6572 იგივე მწარმოებლისგან. შესრულების კიდევ უფრო მაღალი დონე უზრუნველყოფილია Quad Core ARM Cortex A7-ის მიერ. ყველაზე პოპულარული ჩიპი ამ ოჯახიდან არის MT6582, რომელიც ახლა უკვე შეგიძლიათ ნახოთ საწყისი დონის მობილურ გაჯეტებში. ასევე, მუშაობის უმაღლეს დონეს უზრუნველყოფდა 8 ბირთვიანი ცენტრალური პროცესორები, რომლებსაც MT6595 ეკუთვნოდა.
შემდეგი განვითარების პერსპექტივები
ჯერჯერობით მაინც შეგიძლიათ იპოვოთ მობილური მოწყობილობები მაღაზიის თაროებზე ნახევარგამტარული პროცესორის მოწყობილობაზე დაფუძნებული 4X ARM Cortex A7-ზე. ეს არის MT6580, MT6582 და Snapdragon 200. ყველა ეს ჩიპი მოიცავს 4 გამოთვლით ერთეულს და აქვს ენერგოეფექტურობის შესანიშნავი დონე. ასევე, ღირებულება ამ შემთხვევაში ძალიან, ძალიან მოკრძალებულია. მაგრამ მაინც, ამ მიკროპროცესორული არქიტექტურის საუკეთესო დრო ჩვენ უკანაა. მასზე დაფუძნებული პროდუქციის გაყიდვების პიკი დაეცა 2013-2014 წლებში, როდესაც მას პრაქტიკულად არ ჰქონდა ალტერნატივა მობილური გაჯეტების ბაზარზე. უფრო მეტიც, ამ შემთხვევაში ჩვენ ვსაუბრობთ ბიუჯეტის მოწყობილობებზე 1 ან 2-ითგამოთვლითი მოდულები და ფლაგმანი გაჯეტები 8 ბირთვიანი პროცესორით. ამ დროისთვის, ის თანდათანობით გამოდის ბაზრიდან Cortex A53-ის მიერ, რომელიც არსებითად არის A7-ის შეცვლილი 64-ბიტიანი ვერსია. ამავდროულად, მან მთლიანად და სრულად შეინარჩუნა წინამორბედის მთავარი უპირატესობა და მომავალი ნამდვილად მისია.
ექსპერტების და მომხმარებლების აზრი. რეალური მიმოხილვები ამ არქიტექტურაზე დაფუძნებული ჩიპების შესახებ. ძლიერი და სუსტი მხარეები
რა თქმა უნდა, მიკროპროცესორული მოწყობილობების ARM Cortex A7 არქიტექტურის გამოჩენა გახდა მნიშვნელოვანი მოვლენა მობილური მოწყობილობების სამყაროში. ამის საუკეთესო დასტურია ის, რომ მასზე დაფუძნებული მოწყობილობები წარმატებით იყიდება 5 წელზე მეტი ხნის განმავლობაში. რა თქმა უნდა, ახლა A7-ზე დაფუძნებული CPU-ს შესაძლებლობები აღარ არის საკმარისი საშუალო დონის ამოცანების გადასაჭრელად, მაგრამ უმარტივესი პროგრამის კოდი ასეთ ჩიპებზე კვლავ წარმატებით ფუნქციონირებს. ასეთი პროგრამული უზრუნველყოფის ჩამონათვალში შედის ვიდეოს დაკვრა, აუდიოჩანაწერების მოსმენა, წიგნების კითხვა, ინტერნეტში სერფინგი და ამ შემთხვევაში უმარტივესი სათამაშოებიც კი უპრობლემოდ დაიწყება. სწორედ ამაზეა ორიენტირებული წამყვანი თემატური პორტალები, რომლებიც ეძღვნება მობილური გაჯეტებსა და მოწყობილობებს, როგორც ამ ტიპის წამყვან ექსპერტებს, ასევე ჩვეულებრივ მომხმარებლებს. A7-ის მთავარი მინუსი არის 64-ბიტიანი გამოთვლის მხარდაჭერის ნაკლებობა. მისი მთავარი უპირატესობები მოიცავს ენერგოეფექტურობისა და მუშაობის სრულყოფილ კომბინაციას.
შედეგები
რა თქმა უნდა, ARM Cortex A7 არქიტექტურა არის მთელიეპოქა მობილური მოწყობილობების სამყაროში. სწორედ მისი მოსვლასთან ერთად გახდა მობილური მოწყობილობები ხელმისაწვდომი და საკმაოდ პროდუქტიული. და მხოლოდ ის ფაქტი, რომ იგი წარმატებით იყიდება 5 წელზე მეტი ხნის განმავლობაში, ამის კიდევ ერთი დადასტურებაა. მაგრამ თუ თავდაპირველად მასზე დაფუძნებული გაჯეტები იკავებდნენ ბაზრის საშუალო და პრემიუმ სეგმენტებს, ახლა მათ მხოლოდ ბიუჯეტის კლასი დარჩათ. ეს არქიტექტურა მოძველებულია და თანდათან წარსულის საგანი ხდება.
