Značajke i prednosti ARM računala: sve što trebate znati

Zadnje ažuriranje: 01.02.2024.
Autor: Daniel Terrasa

  • ARM arhitektura ističe se svojom energetskom učinkovitošću i fleksibilnošću, s jednostavnom i snažnom RISC filozofijom.
  • ARM računala nude dugo trajanje baterije, nisku potrošnju energije i sve veću kompatibilnost s operativnim sustavima i softverom.
  • Tržišni trend ukazuje na širenje ARM-a izvan mobilnih uređaja, osvajajući prijenosna računala, stolna računala i servere.
RUKA

Ovaj članak vas poziva da se uronite u fascinantan svijet ARM računala. Detaljnije ćemo pogledati njihovu povijest, kako rade, njihovu stvarnu upotrebu, razlike u odnosu na druge arhitekture (kao što su Intelov i AMD-ov x86) te njihove snage i slabosti.

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

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

Ključ ARM arhitekture leži u jednostavnost i učinkovitost skupa instrukcija. Budući da su zasnovani na RISC filozofiji, ARM CPU-i izvršavaju vrlo osnovne operacije (zbrajanje, 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 pak podrazumijeva:

  • Manja potrošnja energije.
  • Smanjenje stvorene topline.
  • Niži troškovi proizvodnje.

U novijim dizajnima (kao što su ARMv8 i ARMv9), ARM procesor može raditi i u 32-bitnom i u 64-bitnom načinu rada., podudarajući se, a ponekad i nadmašujući procesorsku snagu svojih x86 rivala u svakodnevnim zadacima. The prilagodba jezgre omogućuje svakom proizvođaču dodavanje specifičnih jedinica, proširenje predmemorije, dodavanje grafičkih koprocesora ili umjetne inteligencije itd.

Također postoje dva načina rada:

  • ARM način rada32-bitne instrukcije, maksimalna snaga i performanse
  • Način 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 cjevovod, cjevovod, predviđanje grananja i više jezgri., što se vrlo približava performansama najboljih x86 čipova, posebno u zadacima gdje je energetska učinkovitost ključna.

ARM računala

Glavne značajke ARM računala

Kako bismo u potpunosti razumjeli što računalo s ARM procesorom čini posebnim, moramo pogledati sve njegove značajke. tehničke specifikacije, kako na razini hardvera tako i na razini logičke arhitekture:

  • RISC arhitekturajednostavna instrukcija, brzo izvršavanje, manji broj tranzistora
  • Prilagodba jezgreProizvođači mogu mijenjati dizajn, integrirati grafiku, umjetnu inteligenciju, sigurnost itd.
  • Ultra niska potrošnja energijeIdealno za prijenosne uređaje i opremu bez aktivnih sustava hlađenja
  • Kompatibilnost s 32 i 64 bitaNajnovije generacije podržavaju oboje, poboljšavajući i brzinu i kapacitet memorije.
  • Učinkovitost predmemorije i memorijeIntegracija optimizirane L1/L2 predmemorije i podatkovne sabirnice
  • Proširena podrška za uputeThumb mode, SIMD podrška (NEON), jedinice s pomičnim zarezom i proširenja za umjetnu inteligenciju u najnovijim modelima
  • Otvorena licencaSvatko može razviti vlastite ARM-bazirane čipove plaćanjem licence za dizajn. To je stvorilo ogromnu raznolikost proizvoda i konkurenciju među proizvođačima.
  • Široka kompatibilnost s operativnim sustavimaAndroid, iOS, Windows, Linux, macOS (na najnovijim Macovima), među mnogima drugima
Ekskluzivan sadržaj - Kliknite ovdje  Kako izvaditi bateriju iz Surface Laptopa 4?

Na razini korištenja, Širenje ARM čipova nije ograničeno samo na mobilne telefone i tablete.; Sve je više ARM računala, prijenosnih računala, mini PC-a, servera, pa čak i superračunala koja se oslanjaju na njihovu učinkovitost i skalabilnost.

Prednosti ARM računala u odnosu na Intel i AMD

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

  • Neusporediva energetska učinkovitost: potrošnja električne energije je mnogo manji, što se prevodi u Dulji vijek trajanja baterije za prijenosna računala i niži računi za struju za servere. Neki ARM čipovi najnovije generacije troše jedva 1 W, u usporedbi s 15-45 W za konvencionalne x86 čipove.
  • Hlađenje na jednostavan načinstvaranjem manje topline, Ne zahtijevaju snažne ventilatore ili složene sustave za odvođenje topline. To omogućuje dizajn bez ventilatora, tanja i tiša kućišta.
  • Najniža cijena proizvodnjemanje tranzistora i silicija, lakša proizvodnja u velikim razmjerima, smanjenje troškova i omogućavanje stvaranja pristupačnih računala.
  • Fleksibilnost i prilagodbaProizvođači mogu stvarati prilagođene čipove za svaku potrebu, od vrlo malih IoT uređaja do visokoučinkovitih računala.
  • Stalna ažuriranjaKonkurencija između proizvođača (Apple, Qualcomm, Samsung, MediaTek, NVIDIA itd.) potiče inovacije i kontinuirano poboljšanje performansi i učinkovitosti.
  • Podrška za više platformiUobičajeno je vidjeti ARM računala kompatibilna s Androidom, Linuxom, Chrome OS-om, Windowsom 10/11 i macOS-om, koja nude... ogromna svestranost za programere i korisnike.

Ove prednosti objašnjavaju Zašto su ARM-ovi osvojili mobilni svijet i sada ozbiljno konkuriraju na poljima prijenosnih računala, konvertibilnih računala, mini računala i servera. Dolazak Appleovih silicijskih čipova u Mac računala pokazao je da se može postići izvrsna ravnoteža između snage i trajanja baterije, otvarajući put drugim proizvođačima da slijede taj primjer.

Značajke ARM-3 računala

Glavni trenutni nedostaci i ograničenja

Naravno, to nisu sve prednosti. ARM računala 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 emulacijski sustavi (kao što su Appleova Rosetta 2 ili Prism na Windowsima), performanse mogu biti pogođene.
  • Manja sirova snaga u nekim scenarijimaU vrlo zahtjevnim zadacima (profesionalna montaža videa, ekstremne igre, CAD, napredna virtualizacija), ARM čipovi Obično zaostaju za najboljim x86.
  • Ovisnost o optimizacijamaza izvucite maksimum iz toga, programeri moraju stvoriti specifične verzije svojih aplikacija za ARM.
  • Manja ponuda hardvera i komponentiiako Brzo se mijenja, trenutno postoje Manje opcija za 100% ARM-kompatibilne komponente i pribor na tržištu, posebno u Europi i Americi.
  • Ograničenja u igranju i prilagodbiIgraća računala često zahtijevaju namjenske grafičke procesore, više RAM-a i mogućnosti nadogradnje, što je još ograničenije na ARM-u nego na x86 platformama.
Ekskluzivan sadržaj - Kliknite ovdje  Kako spojiti obične slušalice na Xbox

Trend je, međutim, da se ta ograničenja s vremenom smanjuju, jer se proizvođači i programeri sve više oslanjaju na ARM.

Vrste ARM procesora i tehnološka evolucija

ARM ekosustav ima nekoliko varijanti i obitelji, od najranijih 16- i 32-bitnih čipova do najnovijih 64-bitnih zvijeri namijenjenih serverima, stolnim računalima i vrhunskim prijenosnim računalima. Pogledajmo glavne:

  • ARM1, ARM2, ARM3: povijesni pioniri, široko korišteni u ranim osobnim računalima i ugrađenim sustavima
  • ARM6, ARM7, ARM9, ARM11progresivna evolucija snage i učinkovitosti, s integriranom predmemorijom, multimedijskom podrškom i pojavom SIMD i Thumb instrukcija
  • StrongARM i XScale: čipovi licencirani od DEC-a i Intela, vrlo popularni u 2000-ima u PDA uređajima, mobilnim telefonima i industrijskim uređajima
  • Cortex-A, Cortex-R, Cortex-Mnajrelevantnije obitelji danas. Cortex-A za opće namjene (pametni telefoni, tableti, prijenosna računala), s jednojezgrenim i višejezgrenim verzijama, NEON-om, TrustZone-om i multimedijskim mogućnostima. Cortex-R za sustave u stvarnom vremenu (automobili, automatizacija) i Cortex-M za mikrokontrolere niske potrošnje energije i niske cijene.
  • Apple silicijAppleovi vlastiti ARM čipovi, od M1 do M3, s Pro, Max i Ultra varijantama, koji prednjače u performansama na prijenosnim i stolnim računalima s macOS-om.
  • SnapdragonQualcommova vodeća linija, široko korištena u mobilnim telefonima, a sada i u ultrabookovima i prijenosnim računalima 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 osvježavanje koje pokreće ARM.

Značajke ARM-1 računala

Kompatibilnost operativnog sustava i softvera na ARM-u

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

  • Android i iOSSustavi 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 računala s Apple Siliconom rade samo na ARM-u, a većina aplikacija je prenesena ili emulirana pomoću Rosette 2.
  • Windows 10 i 11 za ARMPoboljšane verzije koje podržavaju izvorne aplikacije i emulaciju x86, posebno zahvaljujući Windows 11 Copilotu+ i njegovom Prism engineu.
Ekskluzivan sadržaj - Kliknite ovdje  Kako proširiti memoriju računala

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

Tržište i najrelevantniji proizvođači ARM računala

Danas se nekoliko tvrtki i uređaja ističe kao predvodnici trendova na ARM tržištu za računala:

  • Jabukasa svojim MacBookom, iMac-om, Mac Minijem i Mac Studiom temeljenim na Apple Siliconu. Osim toga, iPhone, iPad, Apple Watch i Apple TV također koriste ARM.
  • MicrosoftARM računala u Surface Pro X i Surface Copilot+ serijama predstavljaju Redmondovu predanost, s izvornom podrškom za Windows i naporima za optimizaciju.
  • Qualcomm: lider u mobilnim telefonima s Snapdragon, a trenutno u ultrabookovima i prijenosnim računalima sa Snapdragon X Elite i Copilot+ PC-jem.
  • GoogleChrome OS na Chromebookovima, s izvrsnim trajanjem baterije i kompatibilnošću s Android aplikacijama.
  • Samsung, HP, Acer, LenovoNude prijenosna računala, tablete i konvertibilna računala s ARM čipovima i unaprijed instaliranim Windows 11 ARM-om, dajući prioritet autonomiji i laganom dizajnu.
  • Raspberry Pi: platforma proizvođača koja je donijela ARM milijunima korisnika, potičući programiranje, robotiku i IoT.

ARM u odnosu na x86

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

Za mnoge je glavno pitanje: kako se ARM procesor zapravo razlikuje od Intelovog ili AMD x86 procesora?

  • Vrsta uputaARM koristi RISC, s jednostavnim i kratkim instrukcijama; x86 je CISC, sa složenim i dugim instrukcijama.
  • Performanse po vatuARM se ističe energetskom učinkovitošću, idealan za baterije i pasivne sustave; Sirova snaga x86 za zahtjevne zadatke.
  • ArhitekturaARM je modularan i prilagodljiv, x86 je zatvoreniji i homogeniji.
  • Kompatibilnost softverax86 ima desetljeća izvornog softvera, ali ARM se brzo razvija s aplikacijama i višeplatformskim sustavima.
  • Ciljano tržišteARM dominira u mobilnim uređajima, IoT-u i raste u prijenosnim računalima i serverima; x86 na računalima, igrama i starijim verzijama.

Budućnost ARM računala: što možemo očekivati?

El budućnost ARM-a Pojavljuje se kao vrlo uravnotežena opcija za prijenosna računala, konvertibilna računala, mini računala i, sve više, stolna računala i servere. Ključno će biti motivirati programere da optimiziraju aplikacije i poboljšaju emulaciju, uz održavanje inovacija u snazi ​​i učinkovitosti.

Apple i dalje prednjači sa svojim silicijskim i zatvorenim ekosustavom, dok se Microsoft, Google i drugi proizvođači klade 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.

ARM radikalno mijenja računalni krajolik, koji je od protagonista u mobilnim telefonima postao sve dominantnija opcija na računalima i poslužiteljima. Odabir uređaja s ARM jezgrom obećava učinkovitost, svestranost i budućnost ispunjenu inovacijama.