Karakteristike i prednosti ARM računara: sve što trebate znati

Posljednje ažuriranje: 01.02.2024.
Autor: Daniel Terrasa

  • ARM arhitektura se ističe po svojoj energetskoj efikasnosti i fleksibilnosti, sa jednostavnom i moćnom RISC filozofijom.
  • ARM računari nude dugotrajnost baterije, nisku potrošnju energije i sve veću kompatibilnost sa operativnim sistemima i softverom.
  • Tržišni trend ukazuje na širenje ARM-a izvan mobilnih uređaja, osvajajući laptope, desktop računare i servere.
ARM

Ovaj članak vas poziva da se uronite u fascinantni svijet ARM računari. Detaljnije ćemo se osvrnuti na njihovu historiju, kako rade, njihovu upotrebu u stvarnom životu, razlike u odnosu na druge arhitekture (kao što su Intel i AMD-ov x86), te njihove snage i slabosti.

Prije samo nekoliko decenija, ako bi neko spomenuo riječ "procesor", prvo što bi mu palo na pamet bili bi brendovi poput Intel o AMD, sa svojim dobro poznatim PC čipovima. Međutim, posljednjih godina, novi igrač se proslavio u ovom sektoru, revolucionirajući način na koji razumijemo računare, mobilne telefone i sve vrste digitalnih uređaja: procesadores ARM. Ali šta se zaista krije iza ove arhitekture? Koje su njegove stvarne prednosti u odnosu na druge tradicionalne procesore?

Kako funkcioniše ARM procesor? Ključni principi i razlike u odnosu na x86

Ključ ARM arhitekture leži u jednostavnost i efikasnost skupa instrukcija. Budući da su zasnovani na RISC filozofiji, ARM procesori izvršavaju vrlo osnovne operacije (sabiranje, oduzimanje, premještanje podataka, skok itd.) u pojedinačnim taktnim ciklusima, umjesto složenih i dugih instrukcija poput CISC-a (tipično za x86 od Intela i AMD-a). To znači da ARM čip može imati manje tranzistora, što zauzvrat podrazumijeva:

  • Menor consumo energético.
  • Smanjenje generirane topline.
  • Menor coste de fabricación.

U novijim dizajnima (kao što su ARMv8 i ARMv9), ARM procesor može raditi i u 32-bitnom i u 64-bitnom režimu., dostižući, a ponekad i nadmašujući procesorsku snagu svojih x86 rivala u svakodnevnim zadacima. The prilagođavanje jezgra omogućava svakom proizvođaču da doda specifične jedinice, proširi keš memoriju, doda grafičke koprocesore ili vještačku inteligenciju itd.

Takođe postoje dva načina rada:

  • ARM način rada32-bitne instrukcije, maksimalna snaga i performanse
  • Način rada palca16-bitne komprimirane instrukcije, manja potrošnja energije i veća gustoća koda, idealno za uređaje s ograničenjima memorije

Jednostavnost ne znači nedostatak moći: Trenutne verzije ARM-a imaju napredni pipeline, pipeline, predviđanje grananja i više jezgara., što se vrlo približava performansama najboljih x86 čipova, posebno u zadacima gdje je energetska efikasnost kritična.

ARM računari

Glavne karakteristike ARM računara

Da bismo u potpunosti razumjeli šta računar sa ARM procesorom čini posebnim, moramo pogledati sve njegove karakteristike. tehničke specifikacije, kako na nivou hardvera, tako i na nivou logičke arhitekture:

  • Arquitectura RISCJednostavna instrukcija, brzo izvršavanje, manji broj tranzistora
  • Prilagođavanje jezgraProizvođači mogu modificirati dizajn, integrirati grafiku, umjetnu inteligenciju, sigurnost itd.
  • Ultra niska potrošnja energijeIdealno za prenosne uređaje i opremu bez aktivnih sistema hlađenja
  • Kompatibilnost sa 32 i 64 bitaNajnovije generacije podržavaju oboje, poboljšavajući i brzinu i kapacitet memorije.
  • Efikasnost keš memorije i memorijeIntegracija optimizovane L1/L2 keš memorije i sabirnice podataka
  • Proširena podrška za instrukcijeThumb mod, SIMD podrška (NEON), jedinice s pomičnim zarezom i proširenja za umjetnu inteligenciju u najnovijim modelima
  • Licencia abiertaSvako može razviti vlastite ARM čipove plaćanjem licence za dizajn. To je stvorilo ogromnu raznolikost proizvoda i konkurenciju među proizvođačima.
  • Široka kompatibilnost operativnih sistemaAndroid, iOS, Windows, Linux, macOS (na najnovijim Mac računarima), između mnogih drugih
Ekskluzivni sadržaj - kliknite ovdje  Kako pratiti temperaturu računara

Na nivou upotrebe, Širenje ARM čipova nije ograničeno samo na mobilne telefone i tablete.; Sve je više ARM računara, laptopa, mini PC-a, servera, pa čak i superračunara koji se oslanjaju na njihovu efikasnost i skalabilnost.

Prednosti ARM računara u odnosu na Intel i AMD

Prednosti ARM arhitekture u odnosu na tradicionalne x86 procesore (Intel i AMD) su prilično očigledne. Među jakim stranama su:

  • Neprevaziđena energetska efikasnost: el consumo de electricidad je mnogo manji, što se prevodi u Duži vijek trajanja baterije za laptope i niži računi za struju za servere. Neki ARM čipovi najnovije generacije troše jedva 1W, u poređenju sa 15-45W za konvencionalne x86 čipove.
  • Hlađenje na jednostavan način: proizvodnjom manje toplote, Ne zahtijevaju snažne ventilatore ili složene sisteme za odvođenje toplote.. Ovo omogućava dizajn bez ventilatora, tanja i tiša kućišta.
  • Najniža cijena proizvodnjemanje tranzistora i silicija, lakša proizvodnja u velikim razmjerima, smanjenje troškova i omogućavanje stvaranja pristupačnih računara.
  • Flexibilidad y personalizaciónProizvođači mogu kreirati prilagođene čipove za svaku potrebu, od vrlo malih IoT uređaja do visokoperformansnih računara.
  • Stalna ažuriranjaKonkurencija između proizvođača (Apple, Qualcomm, Samsung, MediaTek, NVIDIA, itd.) potiče inovacije i kontinuirano poboljšanje performansi i efikasnosti.
  • Soporte multiplataformaUobičajeno je vidjeti ARM računare kompatibilne sa Androidom, Linuxom, Chrome OS-om, Windowsom 10/11 i macOS-om, koji nude... ogromna svestranost za programere i korisnike.

Ove prednosti objašnjavaju Zašto su ARM procesori osvojili mobilni svijet i sada ozbiljno konkurišu na polju laptopa, konvertibilnih računara, mini PC-a i servera. Pojava Appleovih silikonskih čipova u Mac računarima pokazala je da se može postići odlična ravnoteža između snage i trajanja baterije, otvarajući put drugim proizvođačima da slijede taj primjer.

Karakteristike ARM-3 računara

Glavni trenutni nedostaci i ograničenja

Naravno, to nisu sve prednosti. ARM računari također imaju ograničenja koja treba uzeti u obzir.:

  • Ograničena kompatibilnost softveramnoge aplikacije (posebno one dizajnirane za x86) Ne rade izvorno na ARM-u. Iako postoje sistemi za emulaciju (kao što su Appleova Rosetta 2 ili Prism na Windowsu), performanse mogu biti pogođene.
  • Manja sirova snaga u nekim scenarijimaU vrlo zahtjevnim zadacima (profesionalna video montaža, ekstremne igre, CAD, napredna virtualizacija), ARM čipovi Često zaostaju za najboljim x86.
  • Zavisnost od optimizacijaza izvucite maksimum iz toga, programeri moraju kreirati specifične verzije svojih aplikacija za ARM.
  • Manja ponuda hardvera i komponenti: aunque está cambiando rápidamente, trenutno postoje Manje opcija za 100% ARM-kompatibilne komponente i dodatnu opremu na tržištu, posebno u Evropi i Americi.
  • Ograničenja u igranju i prilagođavanjuIgrački računari često zahtijevaju namjenske grafičke procesore, više RAM-a i mogućnosti nadogradnje, što je još ograničenije na ARM-u nego na x86 platformama.
Ekskluzivni sadržaj - kliknite ovdje  Koje informacije o performansama se mogu mjeriti pomoću GPU-Z-a?

Međutim, trend je da se ova ograničenja s vremenom smanjuju, jer se proizvođači i programeri sve više oslanjaju na ARM.

Vrste ARM procesora i tehnološka evolucija

ARM ekosistem ima nekoliko varijanti i porodica, od najranijih 16- i 32-bitnih čipova do najnovijih 64-bitnih "zvijeri" namijenjenih serverima, desktop računarima i vrhunskim laptopima. Pogledajmo glavne:

  • ARM1, ARM2, ARM3: historijski pioniri, široko korišteni u ranim personalnim računarima i ugrađenim sistemima
  • ARM6, ARM7, ARM9, ARM11progresivna evolucija u snazi ​​i efikasnosti, sa integrisanom keš memorijom, multimedijskom podrškom i pojavom SIMD i Thumb instrukcija
  • StrongARM i XScale: čipovi licencirani od strane DEC-a i Intela, veoma popularni u 2000-ima u PDA uređajima, mobilnim telefonima i industrijskim uređajima
  • Cortex-A, Cortex-R, Cortex-Mnajrelevantnije porodice danas. Cortex-A za opšte namjene (pametni telefoni, tableti, laptopi), sa jednojezgrenim i višejezgrenim verzijama, NEON, TrustZone i multimedijalnim mogućnostima. Cortex-R za sisteme u realnom vremenu (automobili, automatizacija) i Cortex-M za mikrokontrolere male snage i niske cijene.
  • Apple silikonAppleovi vlastiti ARM čipovi, od M1 do M3, sa Pro, Max i Ultra varijantama, koji prednjače u performansama na laptopima i desktop računarima sa macOS-om.
  • SnapdragonQualcommova vodeća linija proizvoda, široko korištena u mobilnim telefonima, a sada i u ultrabookovima i laptopima sa Snapdragon X Elite i novim Copilot+ PC-jem.
Novi Surface Pro certificiran u Kini
Povezani članak:
Novi Surface Pro uređaj pojavljuje se u kineskoj certifikaciji, izazivajući osvježenje na ARM-u.

Karakteristike ARM-1 računara

Kompatibilnost operativnog sistema i softvera na ARM-u

Jedan ključni aspekt je kompatibilnost softvera, posebno u desktop operativnim sistemima i aplikacijama:

  • Android y iOSSistemi dizajnirani od samog početka za ARM, osiguravajući kompatibilnost i dobre performanse na mobilnim telefonima i tabletima.
  • LinuxŠiroka podrška za distribucije kao što su Ubuntu, Debian, Arch Linux, Kali, Gentoo, Oracle Linux i mnoge druge, kao i BSD (FreeBSD, NetBSD, OpenBSD).
  • macOSOd 2020. godine, Mac računari sa Apple Silicon procesorima rade samo na ARM-u, a većina aplikacija je portirana ili emulirana pomoću Rosetta 2.
  • Windows 10 i 11 za ARMPoboljšane verzije koje podržavaju izvorne aplikacije i x86 emulaciju, posebno zahvaljujući Windows 11 Copilot+ i njegovom Prism engine-u.
Ekskluzivni sadržaj - kliknite ovdje  Kako ukloniti zaštitno staklo sa ekrana

Najveći izazov za ARM računare trenutno ostaje... kompatibilnost desktop aplikacija. Iako mnoge popularne aplikacije već imaju izvorne ARM verzije, i dalje postoji specijalizirani softver koji zahtijeva emulaciju ili nije optimiziran.

Tržište i najrelevantniji proizvođači ARM računara

Danas se nekoliko kompanija i uređaja ističe kao predvodnici trendova na ARM tržištu za računare:

  • Jabukasa svojim MacBookom, iMac-om, Mac Minijem i Mac Studiom baziranim na Apple Siliconu. Osim toga, iPhone, iPad, Apple Watch i Apple TV također koriste ARM.
  • MicrosoftARM računari u Surface Pro X i Surface Copilot+ serijama predstavljaju Redmondovu posvećenost, s izvornom podrškom za Windows i naporima za optimizaciju.
  • Qualcomm: lider u proizvodnji mobilnih telefona sa Snapdragon, a trenutno se nalaze i u ultrabookovima i laptopima sa Snapdragon X Elite i Copilot+ PC-u.
  • GoogleChrome OS na Chromebookovima, s odličnim trajanjem baterije i kompatibilnošću s Android aplikacijama.
  • Samsung, HP, Acer, LenovoNude laptope, tablete i konvertibilne računare sa ARM čipovima i prethodno instaliranim Windows 11 ARM operativnim sistemom, dajući prioritet autonomiji i laganom dizajnu.
  • Raspberry Pi: platforma proizvođača koja je donijela ARM milionima korisnika, podstičući programiranje, robotiku i IoT.

ARM vs x86

Ključne razlike između ARM-a i x86 (Intel/AMD)

Za mnoge je glavno pitanje: po čemu se ARM procesor zaista razlikuje od Intel ili AMD x86 procesora?

  • Tipo de instruccionesARM koristi RISC, sa jednostavnim i kratkim instrukcijama; x86 je CISC, sa složenim i dugim instrukcijama.
  • Performanse po vatuARM se ističe energetskom efikasnošću, idealan je za baterije i pasivne sisteme; Sirova snaga x86 za zahtjevne zadatke.
  • ArhitekturaARM je modularan i prilagodljiv, dok je x86 zatvoreniji i homogeniji.
  • Kompatibilnost softverax86 ima decenije izvornog softvera, ali ARM se brzo razvija s aplikacijama i višeplatformskim tehnologijama.
  • Mercado objetivoARM dominira u mobilnim uređajima, IoT-u i bilježi rast u segmentu laptopa i servera; x86 na računarima, igrama i starijim sistemima.

Budućnost ARM računara: šta možemo očekivati?

El budućnost ARM-a Pojavljuje se kao vrlo uravnotežena opcija za laptope, konvertibilne računare, mini PC računare i, sve više, desktop računare i servere. Ključno će biti motivirati programere da optimiziraju aplikacije i poboljšaju emulaciju, uz održavanje inovacija u snazi ​​i efikasnosti.

Apple i dalje prednjači sa svojim silikonskim i zatvorenim ekosistemom, dok Microsoft, Google i drugi proizvođači ulažu na proširenje kompatibilnosti i performansi na ARM-u. Trend je prema sve lakšim uređajima, s velikom autonomijom i dovoljnim performansama za 90% svakodnevne upotrebe., ostavljajući sirovu snagu x86 u drugom planu.

Računarski pejzaž se radikalno transformiše zahvaljujući ARM-u, koji je od protagonista kod mobilnih telefona postao sve dominantnija opcija na računarima i serverima. Odabir uređaja s ARM jezgrom obećava efikasnost, svestranost i budućnost ispunjenu inovacijama.