ARM-tietokoneiden ominaisuudet ja edut: kaikki mitä sinun tarvitsee tietää

Tämä artikkeli kutsuu sinut uppoutumaan kiehtovaan maailmaan ARM-tietokoneet. Aiomme tarkastella lähemmin niiden historiaa, toimintaa, tosielämän käyttötarkoituksia, eroja muihin arkkitehtuureihin (kuten Intelin ja AMD:n x86) verrattuna sekä niiden vahvuuksia ja heikkouksia.

Vain muutama vuosikymmen sitten, jos joku mainitsi sanan "prosessori", ensimmäisenä mieleen tulivat tuotemerkit, kuten Intel o AMD, tunnettujen PC-sirujensa kanssa. Viime vuosina uusi toimija on kuitenkin tehnyt itselleen nimen alalla ja mullistanut tapamme ymmärtää tietokoneita, matkapuhelimia ja kaikenlaisia ​​digitaalisia laitteita: procesadores ARM. Mutta mitä tämän arkkitehtuurin takana oikeastaan ​​on? Mitkä ovat sen todelliset edut muihin perinteisiin prosessoreihin verrattuna?

Miten ARM-prosessori toimii? Keskeiset periaatteet ja erot x86:n kanssa

ARM-arkkitehtuurin avain piilee siinä, että käskykannan yksinkertaisuus ja tehokkuus. RISC-filosofiaan perustuen ARM-suorittimet suorittavat hyvin perusoperaatioita (yhteenlasku, vähennyslasku, datan siirto, hyppy jne.) yksittäisissä kellojaksoissa CISC:n kaltaisten monimutkaisten ja pitkien käskyjen sijaan (tyypillistä Intelin ja AMD:n x86-piireille). Tämä tarkoittaa, että ARM-sirulla voi olla vähemmän transistoreita, mikä puolestaan ​​tarkoittaa:

• Menor consumo energético.
• Lämmöntuotannon vähentäminen.
• Menor coste de fabricación.

Uudemmissa malleissa (kuten ARMv8 ja ARMv9), ARM-prosessori voi toimia sekä 32-bittisessä että 64-bittisessä tilassa., joka vastaa ja joskus ylittää x86-kilpailijoidensa prosessointitehon jokapäiväisissä tehtävissä. The ydinmukautus antaa jokaiselle valmistajalle mahdollisuuden lisätä tiettyjä yksiköitä, laajentaa välimuistia, lisätä grafiikkaprosessoreita tai tekoälyä jne.

Myös toimintatiloja on kaksi:

• ARM-tila32-bittiset ohjeet, maksimaalinen teho ja suorituskyky
• Peukalotila16-bittiset pakatut käskyt, pienempi virrankulutus ja suurempi kooditiheys, ihanteellinen laitteille, joissa on muistirajoituksia

Yksinkertaisuus ei tarkoita voiman puutetta: Nykyisissä ARM-versioissa on edistynyt liukuhihna, pipeline, haarautumisen ennustus ja useita ytimiä., mikä on hyvin lähellä parhaiden x86-sirujen suorituskykyä, erityisesti tehtävissä, joissa energiatehokkuus on kriittistä.

ARM-tietokoneiden tärkeimmät ominaisuudet

Ymmärtääksemme täysin, mikä tekee ARM-prosessorilla varustetusta tietokoneesta erityisen, meidän on tarkasteltava kaikkia sen ominaisuuksia. tekniset tiedotsekä laitteisto- että loogisen arkkitehtuurin tasolla:

• Arquitectura RISC: yksinkertainen käsky, nopea suoritus, vähemmän transistoreita
• YdinmukautusValmistajat voivat muokata suunnittelua, integroida grafiikkaa, tekoälyä, tietoturvaa jne.
• Erittäin alhainen energiankulutusihanteellinen kannettaville laitteille ja varusteille, joissa ei ole aktiivista jäähdytysjärjestelmää
• 32- ja 64-bittinen yhteensopivuusUusimmat sukupolvet tukevat molempia, parantaen sekä nopeutta että muistikapasiteettia.
• Välimuistin ja muistin tehokkuusOptimoidun L1/L2-välimuistin ja dataväylän integrointi
• Laajennettu ohjetukiPeukalotila, SIMD-tuki (NEON), liukulukuyksiköt ja tekoälylaajennukset uusimmissa malleissa
• Licencia abiertaKuka tahansa voi kehittää omia ARM-pohjaisia ​​sirujaan maksamalla suunnittelulisenssin. Tämä on johtanut valtavaan tuotevalikoimaan ja kilpailuun valmistajien välillä.
• Laaja käyttöjärjestelmäyhteensopivuusAndroid, iOS, Windows, Linux, macOS (uusimmissa Maceissa) ja monet muut

Käyttötasolla, ARM-sirujen yleistyminen ei rajoitu vain matkapuhelimiin ja tabletteihin.; Yhä useammat ARM-tietokoneet, kannettavat tietokoneet, minitietokoneet, palvelimet ja jopa supertietokoneet ovat riippuvaisia ​​tehokkuudestaan ​​ja skaalautuvuudestaan.

ARM-tietokoneiden edut Inteliin ja AMD:hen verrattuna

ARM-arkkitehtuurin edut perinteisiin x86-prosessoreihin (Intel ja AMD) verrattuna ovat melko ilmeisiä. Vahvuuksien joukossa ovat:

• Vertaansa vailla oleva energiatehokkuus: el consumo de electricidad on paljon pienempi, mikä tarkoittaa Pidempi akunkesto kannettaville tietokoneille ja pienemmät sähkölaskut palvelimille. Jotkut uusimman sukupolven ARM-sirut kuluttavat tuskin 1 W, kun taas perinteisten x15-sirujen kulutus on 45–86 W.
• Jäähdytys tehty helpoksituottamalla vähemmän lämpöä, Ne eivät vaadi tehokkaita tuulettimia tai monimutkaisia ​​haihdutusjärjestelmiä. Tämä mahdollistaa tuulettimettomat mallit sekä ohuemmat ja hiljaisemmat kotelot.
• Halvin valmistushintavähemmän transistoreita ja piitä, helpompi tuottaa suuressa mittakaavassa, alentamalla kustannuksia ja mahdollistamalla kohtuuhintaisten tietokoneiden kehittämisen.
• Flexibilidad y personalizaciónValmistajat voivat luoda räätälöityjä siruja jokaiseen tarpeeseen, aina hyvin pienistä IoT-laitteista tehokkaisiin tietokoneisiin.
• Actualizaciones constantesKilpailu valmistajien välillä (Apple, Qualcomm, Samsung, MediaTek, NVIDIA jne.) edistää innovaatioita ja jatkuvaa suorituskyvyn ja tehokkuuden parantamista.
• Soporte multiplataformaOn yleistä nähdä ARM-tietokoneita, jotka ovat yhteensopivia Androidin, Linuxin, Chrome OS:n, Windows 10/11:n ja macOS:n kanssa, mikä tarjoaa valtava monipuolisuus kehittäjille ja käyttäjille.

Nämä edut selittävät Miksi ARM-laitteet ovat valloittaneet mobiilimaailman ja kilpailevat nyt vakavasti kannettavien, hybriditietokoneiden, minitietokoneiden ja palvelimien aloilla. Applen silikonisirujen saapuminen Maceihin on osoittanut, että virran ja akun keston välillä on mahdollista saavuttaa erinomainen tasapaino, mikä on tasoittanut tietä muille valmistajille seurata perässä.

Tärkeimmät nykyiset haitat ja rajoitukset

Kaikki edut eivät tietenkään ole pelkkää hyötyä. ARM-tietokoneilla on myös rajoituksia, jotka on otettava huomioon.:

• Rajoitettu ohjelmistoyhteensopivuusmonet sovellukset (erityisesti x86:lle suunnitellut) Ne eivät toimi natiivisti ARM:ssa. Vaikka emulointijärjestelmiä on olemassa (kuten Applen Rosetta 2 tai Prism Windowsissa), suorituskykyyn voi vaikuttaa.
• Alhaisempi raakateho joissakin tilanteissaErittäin vaativissa tehtävissä (ammattimainen videonmuokkaus, äärimmäiset pelit, CAD, edistynyt virtualisointi) ARM-sirut Ne jäävät yleensä parhaiden x86-pelien jälkeen..
• Riippuvuus optimoinneista: para saat siitä kaiken irtikehittäjien on luotava sovelluksistaan ​​erityisiä versioita ARM:lle.
• Laitteiston ja komponenttien pienempi tarjonta: aunque está cambiando rápidamente, tällä hetkellä on Vähemmän vaihtoehtoja markkinoilla 100 % ARM-yhteensopiville komponenteille ja lisävarusteille, etenkin Euroopassa ja Amerikassa.
• Pelien ja mukauttamisen rajoituksetPelitietokoneet vaativat usein erillisiä näytönohjaimia, enemmän RAM-muistia ja päivitettävyyttä, jotka ovat ARM-alustoilla vieläkin rajoitetumpia kuin x86-alustoilla.

Trendi kuitenkin on, että nämä rajoitukset vähenevät ajan myötä, kun valmistajat ja kehittäjät luottavat yhä enemmän ARM:iin.

ARM-prosessorien tyypit ja teknologinen kehitys

ARM-ekosysteemillä on useita variantteja ja perheitä, varhaisimmista 16- ja 32-bittisistä siruista uusimpiin 64-bittisiin petoihin, jotka on suunnattu palvelimille, pöytätietokoneille ja huippuluokan kannettaville tietokoneille. Katsotaanpa tärkeimpiä:

• ARM1, ARM2, ARM3historialliset pioneerit, joita käytettiin laajalti varhaisissa henkilökohtaisissa tietokoneissa ja sulautetuissa järjestelmissä
• ARM6, ARM7, ARM9, ARM11: tehon ja tehokkuuden asteittainen kehitys, integroitu välimuisti, multimediatuki sekä SIMD- ja Thumb-käskyjen ulkonäkö
• StrongARM ja XScaleDEC:n ja Intelin lisensoimat sirut, erittäin suosittuja 2000-luvulla PDA-laitteissa, matkapuhelimissa ja teollisuuslaitteissa
• Cortex-A, Cortex-R, Cortex-M: nykypäivän ajankohtaisimmat perheet. Cortex-A yleiskäyttöisiin sovelluksiin (älypuhelimet, tabletit, kannettavat tietokoneet), yksi- ja moniytimisinä versioina, NEON, TrustZone ja multimediaominaisuudet. Cortex-R reaaliaikaisiin järjestelmiin (autot, automaatio) ja Cortex-M vähän virtaa kuluttaviin, kustannustehokkaisiin mikrokontrollereihin.
• Applen piiApplen omat ARM-pohjaiset sirut M1:stä M3:een, Pro-, Max- ja Ultra-versioina, jotka ovat suorituskykyisimpiä macOS-käyttöjärjestelmää käyttävillä kannettavilla ja pöytätietokoneilla.
• SnapdragonQualcommin lippulaivamallisto, jota käytetään laajalti matkapuhelimissa ja nyt myös ultrabookeissa ja kannettavissa tietokoneissa, joissa on Snapdragon X Elite ja uusi Copilot+ PC.

Aiheeseen liittyvä artikkeli:

Uusi Surface Pro -laite ilmestyy kiinalaiseen sertifiointiin, mikä kiusaa ARM-käyttöistä päivitystä.

Käyttöjärjestelmän ja ohjelmiston yhteensopivuus ARM-järjestelmässä

Un aspecto clave es ohjelmistoyhteensopivuus, erityisesti työpöytäkäyttöjärjestelmissä ja sovelluksissa:

• Android ja iOSJärjestelmät on alusta alkaen suunniteltu ARM-ympäristöön, mikä varmistaa yhteensopivuuden ja hyvän suorituskyvyn matkapuhelimissa ja tableteissa.
• LinuxLaaja tuki jakeluille, kuten Ubuntu, Debian, Arch Linux, Kali, Gentoo, Oracle Linux ja monille muille, sekä BSD:lle (FreeBSD, NetBSD, OpenBSD).
• macOSVuodesta 2020 lähtien Apple Siliconilla varustetut Macit ovat toimineet vain ARM:lla, ja useimmat sovellukset on portattu tai emuloitu Rosetta 2:lla.
• Windows 10 ja 11 ARM-ympäristöissäParannetut versiot, jotka tukevat natiivisovelluksia ja x86-emulointia, erityisesti Windows 11 Copilot+:n ja sen Prism-moottorin ansiosta.

ARM-tietokoneiden suurin haaste tällä hetkellä on edelleen työpöytäsovellusten yhteensopivuus. Vaikka monilla suosituilla sovelluksilla on jo natiivit ARM-versiot, on edelleen olemassa erikoisohjelmistoja, jotka vaativat emulointia tai joita ei ole optimoitu.

Markkinat ja merkittävimmät ARM-tietokoneiden valmistajat

Nykyään useat yritykset ja laitteet erottuvat trendinluojana ARM-tietokoneiden markkinoilla:

• OmenaApple Silicon -pohjaisten MacBookinsa, iMacinsa, Mac Mininsä ja Mac Studionsa kanssa. Lisäksi iPhone, iPad, Apple Watch ja Apple TV käyttävät myös ARM-tekniikkaa.
• MicrosoftSurface Pro X- ja Surface Copilot+ -sarjojen ARM-tietokoneet edustavat Redmondin sitoutumista, ja niissä on natiivi Windows-tuki ja optimointitoimet.
• Qualcomm: matkapuhelinten johtaja Snapdragon, ja tällä hetkellä ultrabookeissa ja kannettavissa tietokoneissa, joissa on Snapdragon X Elite ja Copilot+ PC.
• GoogleChrome-käyttöjärjestelmä Chromebookeilla, erinomainen akunkesto ja Android-sovellusten yhteensopivuus.
• Samsung, HP, Acer, LenovoHe tarjoavat kannettavia tietokoneita, tabletteja ja hybriditietokoneita ARM-siruilla ja esiasennetulla Windows 11 ARM:lla, priorisoiden autonomiaa ja kevyttä muotoilua.
• Vadelma Pi: tekijäalusta, joka on tuonut ARM:n miljoonien käyttäjien ulottuville ja edistänyt ohjelmointia, robotiikkaa ja esineiden internetiä.

Keskeiset erot ARM:n ja x86:n (Intel/AMD) välillä

Monille tärkein kysymys on: miten ARM-prosessori todella eroaa Intelin tai AMD:n x86-prosessorista?

• Tipo de instruccionesARM käyttää RISCiä yksinkertaisilla ja lyhyillä käskyillä; x86 on CISC, jossa on monimutkaisia ​​ja pitkiä käskyjä.
• Suorituskyky wattia kohdenARM on erinomainen energiatehokkuuden suhteen, ihanteellinen akkuihin ja passiivisiin järjestelmiin; x86-raakaa tehoa vaativiin tehtäviin.
• ArkkitehtuuriARM on modulaarinen ja muokattavissa, x86 on suljetumpi ja homogeenisempi.
• Compatibilidad de softwarex86:lla on vuosikymmeniä natiivia ohjelmistoa, mutta ARM kehittyy nopeasti sovellusten ja alustojen välisen yhteensopivuuden myötä.
• Mercado objetivoARM hallitsee mobiili- ja esineiden internetiä ja kasvaa kannettavien tietokoneiden ja palvelimien alalla; x86 PC:illä, pelaamisessa ja vanhemmissa järjestelmissä.

ARM-tietokoneiden tulevaisuus: mitä voimme odottaa?

El ARM:n tulevaisuus Siitä on tulossa erittäin tasapainoinen vaihtoehto kannettaville tietokoneille, hybridikannettaville, minitietokoneille ja yhä enemmän myös pöytätietokoneille ja palvelimille. Avainasemassa on motivoida kehittäjiä optimoimaan sovelluksia ja parantamaan emulointia samalla, kun ylläpidetään innovaatioita tehokkuuden ja suorituskyvyn suhteen.

Apple jatkaa edelläkävijänä piisirun ja suljetun ekosysteemin kanssa, kun taas Microsoft, Google ja muut valmistajat panostavat ARM-yhteensopivuuden ja suorituskyvyn laajentamiseen. Trendi on kohti yhä kevyempiä laitteita, joilla on suuri autonomia ja riittävä suorituskyky 90 prosenttiin päivittäisestä käytöstä., jättäen x86:n raa'an tehon taustalle.

ARM muuttaa laskentakenttää radikaalisti. on noussut matkapuhelimien päähenkilöstä yhä hallitsevammaksi vaihtoehdoksi tietokoneissa ja palvelimilla. ARM-ytimellä varustetun laitteen valitseminen lupaa tehokkuutta, monipuolisuutta ja innovaatioita täynnä olevaa tulevaisuutta.

Daniel Terrasa

Teknologiaan ja internet-asioihin erikoistunut toimittaja, jolla on yli kymmenen vuoden kokemus erilaisista digitaalisista medioista. Olen työskennellyt toimittajana ja sisällöntuottajana verkkokaupan, viestinnän, verkkomarkkinoinnin ja mainonnan yrityksissä. Olen myös kirjoittanut taloustieteen, rahoituksen ja muiden alojen verkkosivuille. Työni on myös intohimoni. Nyt artikkeleideni kautta Tecnobits, Yritän tutkia kaikkia uutisia ja uusia mahdollisuuksia, joita teknologian maailma tarjoaa meille joka päivä parantaaksemme elämäämme.