Trajtoj kaj avantaĝoj de ARM-komputiloj: ĉio, kion vi bezonas scii

Ĉi tiu artikolo invitas vin mergi vin en la fascinan universon de ARM-komputiloj. Ni pli detale rigardos ilian historion, kiel ili funkcias, iliajn realajn uzojn, diferencojn kun aliaj arkitekturoj (kiel ekzemple la x86 de Intel kaj AMD), kaj iliajn fortojn kaj malfortojn.

Antaŭ nur kelkaj jardekoj, se iu menciis la vorton "procesoro", la unua afero, kiu venis al la menso, estis markoj kiel Intel o AMD, kun siaj konataj komputilaj ĉipoj. Tamen, en la lastaj jaroj, nova ludanto famiĝis en la sektoro, revoluciigante la manieron kiel ni komprenas komputilojn, poŝtelefonojn kaj ĉiuspecajn ciferecajn aparatojn: procesadores ARM. Sed kio vere estas malantaŭ ĉi tiu arkitekturo? Kiuj estas ĝiaj veraj avantaĝoj kompare kun aliaj tradiciaj procesoroj?

Kiel funkcias ARM-procesoro? Ŝlosilaj principoj kaj diferencoj kun x86

La ŝlosilo al la ARM-arkitekturo kuŝas en la simpleco kaj efikeco de la instrukciaro. Baziĝante sur la RISC-filozofio, ARM-procesoroj plenumas tre bazajn operaciojn (adicion, subtrahon, datenmovon, salton, ktp.) en individuaj horloĝcikloj, anstataŭ kompleksaj kaj longaj instrukcioj kiel CISC (tipa por x86 de Intel kaj AMD). Tio signifas, ke ARM-ĉipo povas havi pli malmultaj transistoroj, kiu siavice implicas:

• Menor consumo energético.
• Redukto de generita varmo.
• Menor coste de fabricación.

En pli novaj dezajnoj (kiel ekzemple ARMv8 kaj ARMv9), ARM-procesoro povas funkcii en kaj 32-bita kaj 64-bita reĝimoj., egalante kaj foje superante la prilaborpovon de siaj x86-rivaloj en ĉiutagaj taskoj. La kerna adaptado permesas al ĉiu fabrikanto aldoni specifajn unuojn, vastigi kaŝmemoron, aldoni grafikajn kromprocesorojn aŭ artefaritan inteligentecon, ktp.

Ankaŭ ekzistas du reĝimoj de funkciado:

• ARM-reĝimo32-bitaj instrukcioj, maksimuma potenco kaj rendimento
• Dikfingra Reĝimo16-bitaj kunpremitaj instrukcioj, pli malalta energikonsumo kaj pli alta koddenseco, ideala por aparatoj kun memorlimigoj

Simpleco ne signifas mankon de potenco: Nunaj versioj de ARM havas progresintan dukton, duktoprognozon, branĉoprognozon kaj plurajn kernojn., tre proksimiĝante al la rendimento de la plej bonaj x86-ĉipoj, precipe en taskoj kie energiefikeco estas kritika.

Ĉefaj trajtoj de ARM-komputiloj

Por plene kompreni, kio faras komputilon kun ARM-procesoro speciala, ni devas rigardi ĉiujn ĝiajn trajtojn. teknikaj specifoj, kaj je la aparatara kaj je la logika arkitektura nivelo:

• Arquitectura RISCsimpla instrukcio, rapida efektivigo, malpli da transistoroj
• Kerna adaptadoFabrikistoj povas modifi la dezajnon, integri grafikojn, artefaritan inteligentecon, sekurecon, ktp.
• Ultra malalta energikonsumoideala por porteblaj aparatoj kaj ekipaĵo sen aktivaj malvarmigaj sistemoj
• Kongrueco de 32 kaj 64 bitojLa plej novaj generacioj subtenas ambaŭ, plibonigante kaj rapidecon kaj memorkapaciton.
• Kaŝmemoro kaj memorefikecoIntegriĝo de optimumigita L1/L2 kaŝmemoro kaj datumbuso
• Plilongigita instrukcia subtenoDikfingroreĝimo, SIMD-subteno (NEON), glitkomaj unuoj kaj etendaĵoj por artefarita inteligenteco en la plej novaj modeloj
• Licencia abiertaĈiu ajn povas disvolvi siajn proprajn ARM-bazitajn ĉipojn pagante la dezajnolicencon. Tio generis grandegan diversecon de produktoj kaj konkurencon inter fabrikantoj.
• Larĝa kongruo kun operaciumojAndroid, iOS, Vindozo, Linukso, macOS (ĉe la plej novaj Makintoŝoj), inter multaj aliaj

Ĉe la nivelo de uzado, La disvastiĝo de ARM-ĉipoj ne limiĝas al poŝtelefonoj kaj tabulkomputiloj.; Ekzistas pli kaj pli da ARM-komputiloj, tekokomputiloj, mini-komputiloj, serviloj kaj eĉ superkomputiloj, kiuj dependas de sia efikeco kaj skalebleco.

Avantaĝoj de ARM-komputiloj super Intel kaj AMD

La avantaĝoj de ARM-arkitekturo kompare kun tradiciaj x86-procesoroj (Intel kaj AMD) estas sufiĉe evidentaj. Inter la fortaj punktoj estas:

• Senrivala energia efikeco: el consumo de electricidad estas multe pli malgranda, kio tradukiĝas al Pli longa bateria vivo por tekokomputiloj kaj pli malaltaj elektrokostoj por serviloj. Kelkaj plej nova generacio de ARM-ĉipoj konsumas apenaŭ 1 Vaton, kompare kun 15-45 Vatoj por konvenciaj x86-ĉipoj.
• Malvarmigo simpligitaper produktado de malpli da varmo, Ili ne postulas potencajn ventolilojn aŭ kompleksajn disipajn sistemojn. Tio ebligas senventolan dezajnojn, pli sveltajn kaj pli silentajn ŝelojn.
• Plej malalta fabrikada prezo: malpli da transistoroj kaj silicio, pli facile produktebla grandskale, malaltigi kostojn kaj ebligi la kreadon de pageblaj komputiloj.
• Flexibilidad y personalizaciónFabrikistoj povas krei kutimajn ĉipojn por ĉiu bezono, de tre malgrandaj IoT-aparatoj ĝis alt-efikecaj komputiloj.
• Actualizaciones constantesKonkurenco inter fabrikantoj (Apple, Qualcomm, Samsung, MediaTek, NVIDIA, ktp.) pelas novigadon kaj kontinuan plibonigon de rendimento kaj efikeco.
• Soporte multiplataformaEstas ofte vidi ARM-komputilojn kongruajn kun Android, Linukso, Chrome OS, Vindozo 10/11 kaj macOS, kiu ofertas grandega versatileco por programistoj kaj uzantoj.

Ĉi tiuj avantaĝoj klarigas Kial ARM-oj konkeris la moveblan mondon kaj nun serioze konkuras en la kampoj de tekokomputiloj, konverteblaj komputiloj, mini-komputiloj kaj serviloj. La alveno de siliciĉipoj de Apple en Makintoŝojn montris, ke bonega ekvilibro inter potenco kaj bateria vivo povas esti atingita, pavimante la vojon por ke aliaj fabrikantoj sekvu la ekzemplon.

Ĉefaj nunaj malavantaĝoj kaj limigoj

Kompreneble, ne ĉio estas avantaĝoj. ARM-komputiloj ankaŭ havas limigojn, kiujn oni devas konsideri.:

• Limigita programara kongruecomultaj aplikaĵoj (precipe tiuj desegnitaj por x86) Ili ne funkcias native sur ARM. Kvankam ekzistas emuladsistemoj (kiel ekzemple Rosetta 2 de Apple aŭ Prism ĉe Vindozo), rendimento povas esti trafita.
• Pli malalta kruda potenco en iuj scenarojEn tre postulemaj taskoj (profesia videoredaktado, ekstrema videoludado, CAD, altnivela virtualigo), ARM-ĉipoj Ili ofte postrestas la plej bonajn x86.
• Dependeco de optimumigoj: para eltiru la maksimumon el ĝi, programistoj devas krei specifajn versiojn de siaj aplikaĵoj por ARM.
• Pli malalta provizo de aparataro kaj komponantoj: aunque está cambiando rápidamente, nuntempe estas Malpli da ebloj por 100% ARM-kongruaj komponantoj kaj akcesoraĵoj sur la merkato, precipe en Eŭropo kaj Ameriko.
• Limigoj en ludado kaj adaptadoLudkomputiloj ofte postulas dediĉitajn GPU-ojn, pli da RAM, kaj ĝisdatigeblecon, kiuj estas eĉ pli limigitaj ĉe ARM ol ĉe x86-platformoj.

La tendenco tamen estas, ke ĉi tiuj limigoj malpliiĝos laŭlonge de la tempo, ĉar fabrikantoj kaj programistoj pli kaj pli fidas je ARM.

Tipoj de ARM-procesoroj kaj teknologia evoluo

La ARM-ekosistemo havas plurajn variaĵojn kaj familiojn, de la plej fruaj 16- kaj 32-bitaj blatoj ĝis la plej novaj 64-bitaj bestoj celitaj por serviloj, labortablaj komputiloj kaj altkvalitaj tekokomputiloj. Ni rigardu la ĉefajn:

• ARM1, ARM2, ARM3historiaj pioniroj, vaste uzataj en fruaj personaj komputiloj kaj integritaj sistemoj
• ARM6, ARM7, ARM9, ARM11progresema evoluo en potenco kaj efikeco, kun integrita kaŝmemoro, multmedia subteno kaj la apero de SIMD kaj Thumb instrukcioj
• StrongARM kaj XScale: ĉipoj licencitaj de DEC kaj Intel, tre popularaj en la 2000-aj jaroj en PDA-oj, poŝtelefonoj kaj industriaj aparatoj
• Kortekso-A, Kortekso-R, Kortekso-M: la plej gravaj familioj hodiaŭ. Cortex-A por ĝeneraluzeblaj aplikoj (poŝtelefonoj, tabulkomputiloj, tekokomputiloj), kun unu- kaj plurkernaj versioj, NEON, TrustZone, kaj multmediaj kapabloj. Cortex-R por realtempaj sistemoj (aŭtoj, aŭtomatigo), kaj Cortex-M por malalt-energiaj, kostefikaj mikroregiloj.
• Apple SiliconLa propraj ARM-bazitaj ĉipoj de Apple, de la M1 ĝis la M3, kun variaĵoj Pro, Max kaj Ultra, kiuj gvidas la vojon laŭ rendimento sur tekokomputiloj kaj tablokomputiloj funkciantaj per macOS.
• SnapdragonLa ĉefa serio de Qualcomm, vaste uzata en poŝtelefonoj kaj nun en ultralibroj kaj tekokomputiloj kun Snapdragon X Elite kaj nova Copilot+ PC.

Rilata artikolo:

Nova Surface Pro-aparato aperas en ĉina atestado, incitetante refreŝigon de ARM.

Kongrueco de operaciumoj kaj programaro ĉe ARM

Un aspecto clave es programara kongrueco, precipe en komputilaj operaciumoj kaj aplikaĵoj:

• Android y iOSSistemoj desegnitaj dekomence por ARM, certigante kongruecon kaj bonan funkciadon sur poŝtelefonoj kaj tabulkomputiloj.
• LinuksoLarĝa subteno por distribuaĵoj kiel Ubuntu, Debian, Arch Linux, Kali, Gentoo, Oracle Linux kaj multaj pli, kaj ankaŭ BSD (FreeBSD, NetBSD, OpenBSD).
• macOSEkde 2020, Makintoŝoj kun Apple Silicon funkcias nur per ARM, kaj la plej multaj aplikaĵoj estas portitaj aŭ imititaj per Rosetta 2.
• Vindozo 10 kaj 11 por ARMPlibonigitaj versioj kiuj subtenas denaskajn aplikaĵojn kaj x86-kopiadon, precipe danke al Windows 11 Copilot+ kaj ĝia Prism-motoro.

La granda defio por ARM-komputiloj nuntempe restas la kongrueco de labortablaj aplikaĵoj. Kvankam multaj popularaj aplikaĵoj jam havas denaskajn ARM-versiojn, ankoraŭ ekzistas specialigita programaro, kiu postulas emuladon aŭ ne estas optimumigita.

Merkato kaj plej gravaj ARM-komputilaj fabrikantoj

Hodiaŭ, pluraj kompanioj kaj aparatoj elstaras kiel tendencokreantoj en la ARM-merkato por komputiloj:

• Pomo: kun ĝiaj MacBook, iMac, Mac Mini kaj Mac Studio bazitaj sur Apple Silicon. Krome, iPhone, iPad, Apple Watch kaj Apple TV ankaŭ uzas ARM.
• MikrosoftoLa ARM-komputiloj en la serioj Surface Pro X kaj Surface Copilot+ reprezentas la engaĝiĝon de Redmond, kun denaska subteno por Vindozo kaj optimumigaj klopodoj.
• Qualcomm: gvidanto en poŝtelefonoj kun Snapdragon, kaj nuntempe en ultralibroj kaj tekokomputiloj kun Snapdragon X Elite kaj Copilot+ PC.
• GugloChrome OS sur Chromebook-oj, kun bonega bateria vivo kaj kongruo kun Android-aplikaĵoj.
• Samsung, HP, Acer, LenovoIli ofertas tekokomputilojn, tabulkomputilojn kaj konverteblajn komputilojn kun ARM-ĉipoj kaj antaŭinstalita Vindozo 11 ARM, prioritatante aŭtonomecon kaj malpezan dezajnon.
• Frambo Pi: la platformo por fabrikantoj, kiu alportis ARM al milionoj da uzantoj, antaŭenigante programadon, robotikon kaj IoT-on.

Ŝlosilaj diferencoj inter ARM kaj x86 (Intel/AMD)

Por multaj, la ĉefa demando estas: kiel ARM-procesoro vere diferencas de Intel- aŭ AMD x86-procesoro?

• Tipo de instruccionesARM uzas RISC, kun simplaj kaj mallongaj instrukcioj; x86 estas CISC, kun kompleksaj kaj longaj instrukcioj.
• Elfaro po vatoARM elstaras pri energiefikeco, ideala por baterioj kaj pasivaj sistemoj; Kruda potenco de x86 por postulemaj taskoj.
• ArkitekturoARM estas modula kaj personigebla, x86 estas pli fermita kaj homogena.
• Compatibilidad de softwarex86 havas jardekojn da denaska programaro, sed ARM moviĝas rapide kun aplikaĵoj kaj transplatforma.
• Mercado objetivoARM dominas en poŝtelefonoj, IoT kaj kreskas en tekokomputiloj kaj serviloj; x86 sur komputiloj, videoludado kaj heredaĵa komputilo.

La estonteco de ARM-komputiloj: kion ni povas atendi?

El estonteco de ARM Ĝi aperas kiel tre ekvilibra elekto por tekokomputiloj, konverteblaj komputiloj, mini-komputiloj kaj, pli kaj pli, labortablaj komputiloj kaj serviloj. La ŝlosilo estos instigi programistojn optimumigi aplikaĵojn kaj plibonigi emuladon, samtempe konservante novigadon laŭ potenco kaj efikeco.

Apple daŭre gvidas la vojon per sia Silicia kaj fermita ekosistemo, dum Microsoft, Google kaj aliaj fabrikantoj vetas pri vastigado de kongrueco kaj rendimento per ARM. La tendenco estas al pli kaj pli malpezaj aparatoj, kun granda aŭtonomeco kaj sufiĉa rendimento por 90% de la ĉiutaga uzado., lasante la krudan potencon de la x86 en la fono.

La komputila pejzaĝo estas radikale transformita de ARM, kiu iris de esti ĉefrolulo en poŝtelefonoj al fariĝi pli kaj pli superrega opcio en komputiloj kaj serviloj. Elekto de aparato kun ARM-kerno promesas efikecon, versatilecon kaj estontecon plenan de novigado.

Danielo Terrasa

Redaktoro specialiĝis pri teknologiaj kaj interretaj aferoj kun pli ol dekjara sperto en malsamaj ciferecaj amaskomunikiloj. Mi laboris kiel redaktisto kaj enhavkreinto por elektronika komerco, komunikado, reta merkatado kaj reklamadfirmaoj. Mi ankaŭ skribis en retejoj pri ekonomio, financo kaj aliaj sektoroj. Mia laboro estas ankaŭ mia pasio. Nun, per miaj artikoloj en Tecnobits, Mi provas esplori ĉiujn novaĵojn kaj novajn ŝancojn, kiujn la mondo de teknologio proponas al ni ĉiutage por plibonigi niajn vivojn.