Az ARM számítógépek jellemzői és előnyei: mindent, amit tudnod kell

Ez a cikk arra hív, hogy merülj el a lenyűgöző világban ARM számítógépek. Közelebbről megvizsgáljuk a történetüket, működésüket, valós felhasználási módjukat, különbségeket más architektúrákhoz képest (például az Intel és az AMD x86-os processzorai), valamint erősségeiket és gyengeségeiket.

Alig néhány évtizeddel ezelőtt, ha valaki megemlítette a „processzor” szót, először olyan márkák jutottak eszébe, mint a Intel o AMD, a jól ismert PC-chipjeivel. Az utóbbi években azonban egy új szereplő szerzett magának nevet az ágazatban, forradalmasítva a számítógépekről, mobiltelefonokról és mindenféle digitális eszközről alkotott felfogásunkat: ARM processzorok. De mi is áll valójában e mögött az architektúra mögött? Milyen valódi előnyei vannak más hagyományos processzorokkal szemben?

Hogyan működik egy ARM processzor? Főbb alapelvek és különbségek az x86-tal szemben

Az ARM architektúra kulcsa abban rejlik, hogy az utasításkészlet egyszerűsége és hatékonysága. A RISC filozófián alapulva az ARM CPU-k nagyon alapvető műveleteket (összeadás, kivonás, adatmozgatás, ugrás stb.) hajtanak végre egyedi órajelciklusokban, a CISC-hez hasonló összetett és hosszú utasítások helyett (ami jellemző az Intel és az AMD x86-os processzoraira). Ez azt jelenti, hogy egy ARM chip rendelkezhet kevesebb tranzisztor, ami viszont a következőket jelenti:

• Alacsonyabb energiafogyasztás.
• A keletkező hő csökkentése.
• Alacsonyabb gyártási költség.

Az újabb tervekben (például az ARMv8 és az ARMv9) Egy ARM processzor képes mind 32 bites, mind 64 bites módban működni., a mindennapi feladatokban eléri, sőt néha meghaladja x86-os riválisainak feldolgozási teljesítményét. A alapvető testreszabás lehetővé teszi minden gyártó számára, hogy meghatározott egységeket adjon hozzá, bővítse a gyorsítótárat, grafikus társprocesszorokat vagy mesterséges intelligenciát adjon hozzá stb.

Két működési mód is létezik:

• ÉLESÍTETT mód32 bites utasítások, maximális teljesítmény és teljesítmény
• Hüvelykujj mód16 bites tömörített utasítások, alacsonyabb energiafogyasztás és nagyobb kódsűrűség, ideális memóriakorlátozással rendelkező eszközökhöz

Az egyszerűség nem jelent erőtlenséget: Az ARM jelenlegi verziói fejlett pipeline-nal, pipeline-nal, elágazás-előrejelzéssel és több maggal rendelkeznek., ami nagyon közel áll a legjobb x86-os chipek teljesítményéhez, különösen az energiahatékonyság szempontjából kritikus fontosságú feladatoknál.

Az ARM számítógépek főbb jellemzői

Ahhoz, hogy teljes mértékben megértsük, mitől különleges egy ARM processzorral rendelkező számítógép, meg kell vizsgálnunk az összes jellemzőjét. műszaki adatokmind hardver, mind logikai architektúra szinten:

• RISC architektúraegyszerű utasítás, gyors végrehajtás, kevesebb tranzisztor
• Alapvető testreszabásA gyártók módosíthatják a dizájnt, integrálhatnak grafikát, mesterséges intelligenciát, biztonságot stb.
• Rendkívül alacsony energiafogyasztásideális hordozható eszközökhöz és aktív hűtőrendszer nélküli berendezésekhez
• 32 és 64 bites kompatibilitásA legújabb generációk mindkettőt támogatják, javítva mind a sebességet, mind a memóriakapacitást.
• Gyorsítótár és memória hatékonyságaOptimalizált L1/L2 gyorsítótár és adatbusz integrációja
• Bővített utasítástámogatásHüvelykujj mód, SIMD támogatás (NEON), lebegőpontos egységek és mesterséges intelligencia kiterjesztések a legújabb modellekben
• Nyílt licencBárki fejlesztheti saját ARM-alapú chipjeit a tervezési licenc díjának megfizetésével. Ez hatalmas termékválasztékot és a gyártók közötti versenyt eredményezett.
• Széleskörű operációsrendszer-kompatibilitásAndroid, iOS, Windows, Linux, macOS (a legújabb Mac gépeken) és sok más rendszer

A felhasználás szintjén, Az ARM chipek elterjedése nem korlátozódik a mobiltelefonokra és a táblagépekre.; Egyre több ARM számítógép, laptop, mini PC, szerver és akár szuperszámítógép is létezik, amelyek a hatékonyságukra és skálázhatóságukra támaszkodnak.

Az ARM számítógépek előnyei az Intel és az AMD számítógépekkel szemben

Az ARM architektúra előnyei a hagyományos x86 processzorokkal (Intel és AMD) szemben meglehetősen nyilvánvalóak. Az erősségek közé tartoznak:

• Páratlan energiahatékonyság: áramfogyasztás sokkal kisebb, ami azt jelenti, hogy Hosszabb akkumulátor-üzemidő laptopoknak és alacsonyabb villanyszámlák szervereknek. Néhány legújabb generációs ARM chip alig 1 W-ot fogyaszt, szemben a hagyományos x15 chipek 45-86 W-os fogyasztásával.
• Egyszerű hűtéskevesebb hőtermeléssel: Nincs szükségük nagy teljesítményű ventilátorokra vagy komplex elvezető rendszerekre. Ez lehetővé teszi a ventilátor nélküli kialakítást, valamint a karcsúbb és csendesebb házakat.
• Legalacsonyabb gyártási árkevesebb tranzisztor és szilícium, könnyebb nagy mennyiségben előállítani, a költségek csökkentése és megfizethető számítógépek létrehozásának lehetővé tétele.
• Rugalmasság és testreszabhatóságA gyártók minden igényhez egyedi chipeket hozhatnak létre, a nagyon kis IoT-eszközöktől a nagy teljesítményű számítógépekig.
• Állandó frissítésekGyártók közötti verseny (Apple, Qualcomm, Samsung, MediaTek, NVIDIA stb.) ösztönzi az innovációt, valamint a teljesítmény és a hatékonyság folyamatos javítását.
• Többplatformos támogatásGyakori, hogy az ARM számítógépek kompatibilisek Android, Linux, Chrome OS, Windows 10/11 és macOS rendszerekkel, amelyek a következőket kínálják: hatalmas sokoldalúság fejlesztők és felhasználók számára.

Ezek az előnyök magyarázzák Miért hódították meg az ARM-ek a mobil világot, és miért versenyeznek most komolyan a laptopok, átalakítható számítógépek, mini PC-k és szerverek területén?. Az Apple Silicon chipek megjelenése a Mac gépekben megmutatta, hogy nagyszerű egyensúly érhető el az energia és az akkumulátor élettartama között, utat nyitva más gyártóknak is, hogy kövessék a példát.

A jelenlegi fő hátrányok és korlátok

Természetesen nem minden előnyről van szó. Az ARM számítógépeknek is vannak korlátai, amelyeket figyelembe kell venni.:

• Korlátozott szoftverkompatibilitás: sok alkalmazás (különösen az x86-ra tervezettek) Nem működnek natívan ARM-on. Bár léteznek emulációs rendszerek (mint például az Apple Rosetta 2 vagy a Prism Windows rendszeren), a teljesítmény csökkenhet.
• Alacsonyabb nyers teljesítmény bizonyos esetekbenNagyon igényes feladatokhoz (professzionális videószerkesztés, extrém játékok, CAD, fejlett virtualizáció) az ARM chipek Általában lemaradnak a legjobb x86-os verziók mögött..
• Optimalizálásoktól való függőség: a hozd ki belőle a legtöbbeta fejlesztőknek az alkalmazásaik ARM-ra optimalizált verzióit kell létrehozniuk.
• Alacsonyabb hardver- és alkatrészkínálat: bár Gyorsan változik, jelenleg vannak Kevesebb lehetőség a piacon 100%-ban ARM-kompatibilis alkatrészek és tartozékok tekintetében, különösen Európában és Amerikában.
• Játék- és testreszabási korlátokA gamer PC-k gyakran dedikált GPU-kat, több RAM-ot és bővíthetőséget igényelnek, amelyek ARM-on még korlátozottabbak, mint x86-os platformokon.

A tendencia azonban az, hogy ezek a korlátozások idővel csökkennek, mivel a gyártók és a fejlesztők egyre inkább az ARM-ra támaszkodnak.

Az ARM processzorok típusai és a technológiai fejlődés

Az ARM ökoszisztémának számos változata és családja van, a legkorábbi 16 és 32 bites chipektől a legújabb 64 bites szörnyetegekig, amelyek szerverek, asztali számítógépek és csúcskategóriás laptopok számára készültek. Nézzük meg a főbbeket:

• ARM1, ARM2, ARM3: történelmi úttörők, széles körben használták a korai személyi számítógépekben és beágyazott rendszerekben
• ARM6, ARM7, ARM9, ARM11: fokozatos fejlődés a teljesítmény és a hatékonyság terén, integrált gyorsítótárral, multimédiás támogatással, valamint SIMD és Thumb utasítások megjelenésével
• StrongARM és XScale: a DEC és az Intel licencével készült chipek, amelyek a 2000-es években nagyon népszerűek voltak PDA-kban, mobiltelefonokban és ipari eszközökben
• Cortex-A, Cortex-R, Cortex-M: a legfontosabb családok napjainkban. Cortex-A általános célú alkalmazásokhoz (okostelefonok, táblagépek, laptopok), egy- és többmagos verziókkal, NEON, TrustZone és multimédiás képességekkel. Cortex-R valós idejű rendszerekhez (autók, automatizálás), és Cortex-M alacsony fogyasztású, költséghatékony mikrovezérlőkhöz.
• Apple szilíciumAz Apple saját ARM-alapú chipjei, az M1-től az M3-ig, Pro, Max és Ultra változatokkal, amelyek vezető szerepet töltenek be a macOS rendszert futtató laptopokon és asztali számítógépeken nyújtott teljesítmény terén.
• TátikaA Qualcomm zászlóshajó termékcsaládja, amelyet széles körben használnak mobiltelefonokban, és most már ultrabookokban és laptopokban is megtalálható Snapdragon X Elite és új Copilot+ PC processzorral.

Kapcsolódó cikk:

Egy új Surface Pro eszköz jelenik meg a kínai tanúsítványon, ami egy ARM-alapú frissítést ugrat.

Operációs rendszer és szoftver kompatibilitás ARM rendszeren

Az egyik kulcsfontosságú szempont szoftverkompatibilitás, különösen az asztali operációs rendszerekben és alkalmazásokban:

• Android és iOS: Kezdettől fogva ARM-ra tervezett rendszerek, amelyek biztosítják a kompatibilitást és a jó teljesítményt mobiltelefonokon és táblagépeken.
• LinuxSzéles körű támogatás olyan disztribúciókhoz, mint az Ubuntu, Debian, Arch Linux, Kali, Gentoo, Oracle Linux és sok más, valamint a BSD-hez (FreeBSD, NetBSD, OpenBSD).
• macOS2020 óta az Apple Silicon processzorral rendelkező Mac gépek csak ARM-on futnak, a legtöbb alkalmazást Rosetta 2-vel portolták vagy emulálták.
• Windows 10 és 11 ARM-hezTovábbfejlesztett verziók, amelyek támogatják a natív alkalmazásokat és az x86 emulációt, különösen a Windows 11 Copilot+ és annak Prism motorjának köszönhetően.

Az ARM számítógépek legnagyobb kihívása jelenleg továbbra is az, hogy asztali alkalmazások kompatibilitása. Bár sok népszerű alkalmazásnak már van natív ARM verziója, továbbra is vannak speciális szoftverek, amelyek emulációt igényelnek, vagy nincsenek optimalizálva.

Piac és a legfontosabb ARM számítógépgyártók

Manapság számos vállalat és eszköz tűnik ki trenddiktátorként az ARM számítógépek piacán:

• Alma: az Apple Silicon alapokon nyugvó MacBookjával, iMacjével, Mac Minijével és Mac Studiojával. Ezenkívül az iPhone, iPad, Apple Watch és Apple TV is ARM-ot használ.
• MicrosoftA Surface Pro X és Surface Copilot+ termékcsaládok ARM számítógépei a Redmond elkötelezettségét képviselik, natív Windows-támogatással és optimalizálási erőfeszítésekkel.
• Qualcomm: vezető szerepet tölt be a mobiltelefonok piacán Tátika, és jelenleg Snapdragon X Elite és Copilot+ PC processzorral szerelt ultrabookokban és laptopokban található.
• GoogleChrome OS Chromebookokon, kiváló akkumulátor-üzemidővel és Android-alkalmazás-kompatibilitással.
• Samsung, HP, Acer, LenovoARM chipekkel és előre telepített Windows 11 ARM-mel ellátott laptopokat, táblagépeket és átalakítható számítógépeket kínálnak, előtérbe helyezve az autonómiát és a könnyű kialakítást.
• Raspberry Pi: az a készítői platform, amely az ARM-et több millió felhasználóhoz tette elérhetővé, elősegítve a programozást, a robotikát és az IoT-t.

Főbb különbségek az ARM és az x86 (Intel/AMD) között

Sokak számára a fő kérdés az, hogy miben különbözik valójában egy ARM processzor egy Intel vagy AMD x86 processzortól?

• Utasítások típusaAz ARM RISC-et használ, egyszerű és rövid utasításokkal; Az x86 egy CISC, összetett és hosszú utasításokkal.
• Teljesítmény wattonkéntAz ARM kiváló energiahatékonysággal rendelkezik, ideális akkumulátorokhoz és passzív rendszerekhez; x86 nyers erő az igényes feladatokhoz.
• ÉpítészetAz ARM moduláris és testreszabható, az x86 zártabb és homogénebb.
• SzoftverkompatibilitásAz x86 évtizedek óta rendelkezik natív szoftverekkel, de az ARM gyorsan fejlődik az alkalmazások és a platformfüggetlenség terén.
• CélpiacAz ARM dominál a mobil és az IoT szektorban, és növekszik a laptopok és szerverek piacán; x86 PC-ken, játékokon és régebbi rendszereken.

Az ARM számítógépek jövője: mire számíthatunk?

El Az ARM jövője Egyre kiegyensúlyozottabb opcióként jelenik meg laptopok, átalakítható számítógépek, mini PC-k és egyre inkább asztali számítógépek és szerverek számára. A kulcs az lesz, hogy ösztönözzük a fejlesztőket az alkalmazások optimalizálására és az emuláció fejlesztésére, miközben fenntartjuk az innovációt a teljesítmény és a hatékonyság terén.

Az Apple továbbra is vezető szerepet tölt be a szilícium- és zárt ökoszisztémájával, míg a Microsoft, a Google és más gyártók az ARM kompatibilitásának és teljesítményének bővítésére fogadnak. A trend az egyre könnyebb, nagy autonómiával és a napi használat 90%-ához elegendő teljesítménnyel rendelkező eszközök felé mutat., háttérbe hagyva az x86 nyers erejét.

Az ARM gyökeresen átalakítja a számítástechnikai környezetet, a mobiltelefonok főszereplőjéből egyre inkább a számítógépek és szerverek domináns opciójává vált. Egy ARM maggal rendelkező eszköz kiválasztása hatékonyságot, sokoldalúságot és innovációval teli jövőt ígér.

Daniel Terrasa

Technológiára és internetes kérdésekre szakosodott szerkesztő, több mint tíz éves tapasztalattal a különböző digitális médiában. Szerkesztőként és tartalomkészítőként dolgoztam e-kereskedelmi, kommunikációs, online marketing és reklámcégeknél. Írtam közgazdasági, pénzügyi és egyéb ágazati weboldalakra is. A munkám egyben a szenvedélyem is. Most a cikkeimen keresztül Tecnobits, Igyekszem minden újdonságot és új lehetőséget feltárni, amit a technológia világa kínál nekünk nap mint nap életünk javítása érdekében.