Асаблівасці і перавагі кампутараў ARM: усё, што вам трэба ведаць

Апошняе абнаўленне: 18/05/2025
Аўтар: Даніэль Тэраса

  • Архітэктура ARM вылучаецца сваёй энергаэфектыўнасцю і гнуткасцю, з простай і магутнай філасофіяй RISC.
  • Кампутары ARM прапануюць працяглы тэрмін службы батарэі, нізкае спажыванне энергіі і павышаную сумяшчальнасць з аперацыйнымі сістэмамі і праграмным забеспячэннем.
  • Рынкавая тэндэнцыя паказвае на пашырэнне ARM за межы мабільных прылад, заваёўваючы ноўтбукі, настольныя кампутары і серверы.
ARM

Гэты артыкул запрашае вас акунуцца ў захапляльны свет ARM-кампутары. Мы больш падрабязна разгледзім іх гісторыю, прынцыпы працы, рэальнае прымяненне, адрозненні ад іншых архітэктур (напрыклад, x86 ад Intel і AMD), а таксама іх моцныя і слабыя бакі.

Усяго некалькі дзесяцігоддзяў таму, калі хтосьці згадваў слова «працэсар», першае, што прыходзіла на розум, былі такія брэнды, як Intel o AMD, з яго вядомымі чыпамі для ПК. Аднак у апошнія гады ў гэтым сектары з'явіўся новы гулец, які змяніў наша ўяўленне пра кампутары, мабільныя тэлефоны і ўсе віды лічбавых прылад: Працэсары ARM. Але што насамрэч стаіць за гэтай архітэктурай? Якія яго рэальныя перавагі перад іншымі традыцыйнымі працэсарамі?

Як працуе працэсар ARM? Асноўныя прынцыпы і адрозненні з x86

Ключ да архітэктуры ARM ляжыць у прастата і эфектыўнасць набору інструкцый. Заснаваныя на філасофіі RISC, працэсары ARM выконваюць вельмі простыя аперацыі (складанне, адніманне, перамяшчэнне дадзеных, скачкі і г.д.) у асобных тактавых цыклах, замест складаных і доўгіх інструкцый, такіх як CISC (тыповых для x86 ад Intel і AMD). Гэта азначае, што чып ARM можа мець менш транзістараў, што, у сваю чаргу, азначае:

  • Меншае спажыванне энергіі.
  • Зніжэнне выпрацоўванага цяпла.
  • Ніжэйшы кошт вытворчасці.

У новых распрацоўках (напрыклад, ARMv8 і ARMv9), Працэсар ARM можа працаваць як у 32-бітным, так і ў 64-бітным рэжымах., што адпавядае, а часам і пераўзыходзіць вылічальную магутнасць сваіх канкурэнтаў на базе x86 у паўсядзённых задачах. Гэты асноўная налада дазваляе кожнаму вытворцу дадаваць пэўныя блокі, пашыраць кэш-памяць, дадаваць графічныя супрацэсары або штучны інтэлект і г.д.

Таксама ёсць два рэжымы працы:

  • Рэжым ARM32-бітныя інструкцыі, максімальная магутнасць і прадукцыйнасць
  • Рэжым вялікага пальца16-бітныя сціснутыя інструкцыі, меншае спажыванне энергіі і больш высокая шчыльнасць кода, ідэальна падыходзіць для прылад з абмежаваннямі памяці

Прастата не азначае адсутнасць сілы: Сучасныя версіі ARM маюць пашыраны канвеер, канвеер, прагназаванне галінаванняў і некалькі ядраў., што вельмі блізка да прадукцыйнасці лепшых чыпаў x86, асабліва ў задачах, дзе энергаэфектыўнасць мае вырашальнае значэнне.

ARM-кампутары

Асноўныя характарыстыкі кампутараў ARM

Каб цалкам зразумець, што робіць камп'ютар з працэсарам ARM асаблівым, мы павінны разгледзець усе яго асаблівасці. тэхнічныя характарыстыкі, як на ўзроўні апаратнага забеспячэння, так і на ўзроўні лагічнай архітэктуры:

  • RISC-архітэктурапростая інструкцыя, хуткае выкананне, менш транзістараў
  • Асноўная наладаВытворцы могуць змяняць дызайн, інтэграваць графіку, штучны інтэлект, бяспеку і г.д.
  • Звышнізкае спажыванне энергііідэальна падыходзіць для партатыўных прылад і абсталявання без актыўных сістэм астуджэння
  • Сумяшчальнасць з 32 і 64 бітаміНайноўшыя пакаленні падтрымліваюць абодва, паляпшаючы як хуткасць, так і аб'ём памяці.
  • Эфектыўнасць кэша і памяціІнтэграцыя аптымізаванага кэша L1/L2 і шыны дадзеных
  • Пашыраная падтрымка інструкцыйРэжым вялікага пальца, падтрымка SIMD (NEON), адзінкі вылічэнняў з плаваючай коскай і пашырэнні для штучнага інтэлекту ў найноўшых мадэлях
  • Адкрытая ліцэнзіяКожны можа распрацоўваць свае ўласныя чыпы на базе ARM, аплаціўшы ліцэнзію на распрацоўку. Гэта прывяло да вялікай разнастайнасці прадуктаў і канкурэнцыі паміж вытворцамі.
  • Шырокая сумяшчальнасць з аперацыйнымі сістэмаміAndroid, iOS, Windows, Linux, macOS (на найноўшых мадэлях Mac) і многія іншыя
Эксклюзіўны кантэнт - націсніце тут  Як крок за крокам пераўсталяваць Windows пасля змены цвёрдацельнага назапашвальніка

На ўзроўні выкарыстання, Распаўсюджванне чыпаў ARM не абмяжоўваецца мабільнымі тэлефонамі і планшэтамі.; З'яўляецца ўсё больш і больш ARM-кампутараў, ноўтбукаў, міні-ПК, сервераў і нават суперкамп'ютараў, якія абапіраюцца на іх эфектыўнасць і маштабаванасць.

Перавагі кампутараў ARM перад кампутарамі Intel і AMD

Перавагі архітэктуры ARM перад традыцыйнымі працэсарамі x86 (Intel і AMD) цалкам відавочныя. Сярод моцных бакоў можна адзначыць:

  • Непераўзыдзеная энергаэфектыўнасць: спажыванне электраэнергіі значна меншы, што азначае Большы тэрмін службы батарэі для ноўтбукаў і меншыя рахункі за электрычнасць для сервераў. Некаторыя чыпы ARM апошняга пакалення спажываюць толькі 1 Вт, у параўнанні з 15-45 Вт для звычайных чыпаў x86.
  • Астуджэнне стала простымвыпрацоўваючы менш цяпла, Ім не патрэбныя магутныя вентылятары або складаныя сістэмы рассейвання. Гэта дазваляе ствараць безвентылятарныя канструкцыі, больш тонкія і ціхія корпусы.
  • Найніжэйшая цана вытворчасціменш транзістараў і крэмнію, лягчэй вырабляць у вялікіх маштабах, зніжэнне выдаткаў і стварэнне даступных кампутараў.
  • Гнуткасць і наладаВытворцы могуць ствараць карыстальніцкія чыпы для любых патрэб, ад вельмі маленькіх прылад Інтэрнэту рэчаў да высокапрадукцыйных кампутараў.
  • Пастаяннае абнаўленнеКанкурэнцыя паміж вытворцамі (Apple, Qualcomm, Samsung, MediaTek, NVIDIA і г.д.) стымулюе інавацыі і пастаяннае паляпшэнне прадукцыйнасці і эфектыўнасці.
  • Мультыплатформенная падтрымкаЗвычайна можна ўбачыць кампутары ARM, сумяшчальныя з Android, Linux, Chrome OS, Windows 10/11 і macOS, якія прапануюць... велізарная ўніверсальнасць для распрацоўшчыкаў і карыстальнікаў.

Гэтыя перавагі тлумачаць Чаму працэсары ARM заваявалі мабільны свет і цяпер сур'ёзна канкуруюць у галіне ноўтбукаў, трансфарматараў, міні-ПК і сервераў. З'яўленне ў камп'ютарах Mac чыпаў Apple Silicon прадэманстравала, што можна дасягнуць выдатнага балансу паміж магутнасцю і часам аўтаномнай працы, што адкрыла шлях для іншых вытворцаў.

Асаблівасці кампутара ARM-3

Асноўныя недахопы і абмежаванні, якія існуюць

Вядома, гэта не ўсе перавагі. Кампутары ARM таксама маюць абмежаванні, якія неабходна ўлічваць.:

  • Абмежаваная сумяшчальнасць праграмнага забеспячэнняшмат праграм (асабліва тых, што распрацаваны для x86) Яны не працуюць натыўна на ARM. Нягледзячы на ​​тое, што існуюць сістэмы эмуляцыі (напрыклад, Rosetta 2 ад Apple або Prism у Windows), прадукцыйнасць можа пацярпець.
  • Меншая магутнасць у некаторых сцэнарыяхУ вельмі патрабавальных задачах (прафесійны відэамантаж, экстрэмальныя гульні, САПР, пашыраная віртуалізацыя), чыпы ARM Звычайна яны адстаюць ад лепшых x86.
  • Залежнасць ад аптымізацый: для атрымаць максімальную карысцьраспрацоўшчыкі павінны ствараць спецыяльныя версіі сваіх праграм для ARM.
  • Меншыя пастаўкі абсталявання і кампанентаў: хаця хутка змяняецца, на дадзены момант ёсць Менш варыянтаў на рынку кампанентаў і аксесуараў, цалкам сумяшчальных з ARM, асабліва ў Еўропе і Амерыцы.
  • Абмежаванні ў гульнях і наладзеГульнявыя ПК часта патрабуюць спецыяльных відэакарт, большай колькасці аператыўнай памяці і магчымасцей мадэрнізацыі, якія яшчэ больш абмежаваныя на ARM, чым на платформах x86.
Эксклюзіўны кантэнт - націсніце тут  Як загрузіць BIOS на Dell Alienware?

Аднак тэндэнцыя заключаецца ў тым, што з часам гэтыя абмежаванні будуць памяншацца, паколькі вытворцы і распрацоўшчыкі ўсё часцей абапіраюцца на ARM.

Тыпы працэсараў ARM і тэхналагічная эвалюцыя

Экасістэма ARM мае некалькі варыянтаў і сямействаў, ад самых ранніх 16- і 32-бітных чыпаў да найноўшых 64-бітных «звераў», прызначаных для сервераў, настольных кампутараў і ноўтбукаў высокага класа. Давайце разгледзім асноўныя з іх:

  • АРМ1, АРМ2, АРМ3: гістарычныя піянеры, шырока выкарыстоўваліся ў ранніх персанальных кампутарах і ўбудаваных сістэмах
  • ARM6, ARM7, ARM9, ARM11паступовае павелічэнне магутнасці і эфектыўнасці з інтэграваным кэшам, падтрымкай мультымедыя і з'яўленнем інструкцый SIMD і Thumb
  • StrongARM і XScale: чыпы, ліцэнзаваныя DEC і Intel, вельмі папулярныя ў 2000-х гадах у КПК, мабільных тэлефонах і прамысловых прыладах
  • Cortex-A, Cortex-R, Cortex-M: найбольш актуальныя сем'і сёння. Cortex-A для універсальных прыкладанняў (смартфоны, планшэты, ноўтбукі), з адна- і шмат'ядравымі версіямі, NEON, TrustZone і мультымедыйнымі магчымасцямі. Cortex-R для сістэм рэальнага часу (аўтамабілі, аўтаматызацыя) і Cortex-M для маламагутных, эканамічна эфектыўных мікракантролераў.
  • Apple крэмнійУласныя чыпы Apple на базе ARM, ад M1 да M3, з варыянтамі Pro, Max і Ultra, якія лідзіруюць па прадукцыйнасці на ноўтбуках і настольных кампутарах пад кіраваннем macOS.
  • Львіную зяпаФлагманская лінейка Qualcomm, шырока выкарыстоўваецца ў мабільных тэлефонах, а цяпер і ва ультрабуках і ноўтбуках са Snapdragon X Elite і новым ПК Copilot+.
Новы Surface Pro сертыфікаваны ў Кітаі
звязаныя артыкулы:
Новая прылада Surface Pro з'яўляецца ў кітайскай сертыфікацыі, дражнячы абнаўленне на базе ARM.

Асаблівасці кампутара ARM-1

Сумяшчальнасць аперацыйных сістэм і праграмнага забеспячэння на ARM

Ключавым аспектам з'яўляецца сумяшчальнасць праграмнага забеспячэння, асабліва ў аперацыйных сістэмах і праграмах для настольных кампутараў:

  • Android і IOSСістэмы, распрацаваныя з самага пачатку для ARM, забяспечваюць сумяшчальнасць і добрую прадукцыйнасць на мабільных тэлефонах і планшэтах.
  • LinuxШырокая падтрымка дыстрыбутываў, такіх як Ubuntu, Debian, Arch Linux, Kali, Gentoo, Oracle Linux і многіх іншых, а таксама BSD (FreeBSD, NetBSD, OpenBSD).
  • MacosЗ 2020 года кампутары Mac з Apple Silicon працуюць толькі на ARM, прычым большасць праграм былі перанесены або эмуляваны з дапамогай Rosetta 2.
  • Windows 10 і 11 для ARMПалепшаныя версіі, якія падтрымліваюць натыўныя праграмы і эмуляцыю x86, асабліва дзякуючы Windows 11 Copilot+ і яго рухавіку Prism.
Эксклюзіўны кантэнт - націсніце тут  Як вызначыць, што аўтамабільны акумулятар сапсаваны

Вялікай праблемай для кампутараў ARM на дадзены момант застаецца... сумяшчальнасць настольных праграм. Хоць многія папулярныя праграмы ўжо маюць натыўныя версіі ARM, усё яшчэ існуе спецыялізаванае праграмнае забеспячэнне, якое патрабуе эмуляцыі або не аптымізавана.

Рынак і найбольш актуальныя вытворцы кампутараў ARM

Сёння некалькі кампаній і прылад вылучаюцца як заканадаўцы моды на рынку ARM для кампутараў:

  • Appleз яго MacBook, iMac, Mac Mini і Mac Studio на базе Apple Silicon. Акрамя таго, iPhone, iPad, Apple Watch і Apple TV таксама выкарыстоўваюць ARM.
  • MicrosoftКамп'ютары ARM у лінейках Surface Pro X і Surface Copilot+ адлюстроўваюць прыхільнасць Рэдманда да працы, забяспечваючы ўбудаваную падтрымку Windows і намаганні па аптымізацыі.
  • Qualcomm: лідэр у вытворчасці мабільных тэлефонаў з Львіную зяпа, а ў цяперашні час уваходзяць ультрабукі і ноўтбукі са Snapdragon X Elite і Copilot+ PC.
  • GoogleChrome OS на Chromebook з выдатным часам аўтаномнай працы і сумяшчальнасцю з праграмамі Android.
  • Samsung, HP, Acer, LenovoЯны прапануюць ноўтбукі, планшэты і трансфарматары з чыпамі ARM і папярэдне ўсталяванай аперацыйнай сістэмай Windows 11 ARM, аддаючы прыярытэт аўтаномнасці і лёгкай канструкцыі.
  • Raspberry Pi: платформа вытворцаў, якая дала мільёнам карыстальнікаў доступ да ARM, спрыяючы праграмаванню, робататэхніцы і Інтэрнэту рэчаў.

ARM супраць x86

Асноўныя адрозненні паміж ARM і x86 (Intel/AMD)

Для многіх галоўнае пытанне: чым насамрэч адрозніваецца працэсар ARM ад працэсара Intel або AMD x86?

  • Тып інструкцыйARM выкарыстоўвае RISC з простымі і кароткімі інструкцыямі; x86 — гэта CISC са складанымі і доўгімі інструкцыямі.
  • Прадукцыйнасць на ватARM выдатна спраўляецца з энергаэфектыўнасцю, ідэальна падыходзіць для акумулятараў і пасіўных сістэм; Сырая магутнасць x86 для патрабавальных задач.
  • АрхітэктураARM з'яўляецца модульнай і наладжвальнай, x86 — больш закрытай і аднастайнай.
  • Сумяшчальнасць праграмнага забеспячэнняx86 мае дзесяцігоддзі натыўнага праграмнага забеспячэння, але ARM хутка развіваецца з праграмамі і кросплатформеннасцю.
  • Mercado objetivoARM дамінуе ў мабільных прыладах, Інтэрнэце рэчаў і развіваецца ў ноўтбуках і серверах; x86 на ПК, у гульнях і старых версіях.

Будучыня ARM-кампутараў: чаго нам чакаць?

El будучыня ARM Ён становіцца вельмі збалансаваным варыянтам для ноўтбукаў, трансфарматараў, міні-ПК і, усё часцей, настольных кампутараў і сервераў. Ключавым будзе матывацыя распрацоўшчыкаў да аптымізацыі праграм і паляпшэння эмуляцыі, захоўваючы пры гэтым інавацыі ў магутнасці і эфектыўнасці.

Apple працягвае лідзіраваць са сваёй крэмніевай і закрытай экасістэмай, у той час як Microsoft, Google і іншыя вытворцы робяць стаўку на пашырэнне сумяшчальнасці і прадукцыйнасці на ARM. Тэндэнцыя — пераход да ўсё больш лёгкіх прылад з вялікай аўтаноміяй і дастатковай прадукцыйнасцю для 90% штодзённага выкарыстання., пакідаючы на ​​другім плане неапрацаваную моц x86.

ARM радыкальна змяняе камп'ютэрны ландшафт, які ператварыўся з галоўнага героя мабільных тэлефонаў у ўсё больш распаўсюджаны варыянт на камп'ютарах і серверах. Выбар прылады з ядром ARM абяцае эфектыўнасць, універсальнасць і будучыню, поўную інавацый.