Ciri dan faedah komputer ARM: semua yang anda perlu tahu

Artikel ini menjemput anda untuk melibatkan diri dalam alam semesta yang menarik komputer ARM. Kami akan melihat dengan lebih dekat sejarah mereka, cara mereka bekerja, penggunaan kehidupan sebenar mereka, perbezaan dengan seni bina lain (seperti Intel dan AMD x86), serta kekuatan dan kelemahan mereka.

Hanya beberapa dekad yang lalu, jika seseorang menyebut perkataan "pemproses", perkara pertama yang terlintas di fikiran ialah jenama seperti Intel o AMD, dengan cip PCnya yang terkenal. Walau bagaimanapun, dalam beberapa tahun kebelakangan ini, pemain baharu telah mencipta nama dalam sektor ini, merevolusikan cara kami memahami komputer, telefon mudah alih dan semua jenis peranti digital: procesadores ARM. Tetapi apa sebenarnya di sebalik seni bina ini? Apakah kelebihan sebenarnya berbanding pemproses tradisional lain?

Bagaimanakah pemproses ARM berfungsi? Prinsip dan perbezaan utama dengan x86

Kunci kepada seni bina ARM terletak pada kesederhanaan dan kecekapan set arahan. Berdasarkan falsafah RISC, CPU ARM melaksanakan operasi yang sangat asas (penambahan, penolakan, pergerakan data, lompatan, dll.) dalam kitaran jam individu, bukannya arahan yang kompleks dan panjang seperti CISC (biasa x86 daripada Intel dan AMD). Ini bermakna cip ARM boleh mempunyai lebih sedikit transistor, yang seterusnya membayangkan:

• Menor consumo energético.
• Pengurangan haba yang dihasilkan.
• Menor coste de fabricación.

Dalam reka bentuk yang lebih baharu (seperti ARMv8 dan ARMv9), Pemproses ARM boleh berfungsi dalam kedua-dua mod 32-bit dan 64-bit., sepadan dan kadangkala mengatasi kuasa pemprosesan saingan x86nya dalam tugasan harian. The penyesuaian teras membenarkan setiap pengilang menambah unit tertentu, mengembangkan memori cache, menambah koprosesor grafik atau kecerdasan buatan, dsb.

Terdapat juga dua mod operasi:

• Mod ARM: Arahan 32-bit, kuasa maksimum dan prestasi
• Mod Ibu Jari: Arahan termampat 16-bit, penggunaan kuasa yang lebih rendah dan ketumpatan kod yang lebih tinggi, sesuai untuk peranti dengan had memori

Kesederhanaan tidak bermakna kekurangan kuasa: Versi semasa ARM mempunyai saluran paip lanjutan, saluran paip, ramalan cawangan dan berbilang teras., sangat hampir dengan prestasi cip x86 terbaik, terutamanya dalam tugasan yang kecekapan tenaga adalah kritikal.

Ciri utama komputer ARM

Untuk memahami sepenuhnya apa yang menjadikan komputer dengan pemproses ARM istimewa, kita mesti melihat semua cirinya. spesifikasi teknikal, pada peringkat perkakasan dan seni bina logik:

• Arquitectura RISC: arahan mudah, pelaksanaan pantas, lebih sedikit transistor
• Penyesuaian teras: Pengilang boleh mengubah suai reka bentuk, menyepadukan grafik, AI, keselamatan, dsb.
• Penggunaan tenaga ultra rendah: sesuai untuk peranti dan peralatan mudah alih tanpa sistem penyejukan aktif
• Keserasian 32 dan 64 bit: Generasi terkini menyokong kedua-duanya, meningkatkan kedua-dua kelajuan dan kapasiti memori.
• Cache dan kecekapan memori: Penyepaduan cache L1/L2 yang dioptimumkan dan bas data
• Sokongan arahan lanjutan: Mod ibu jari, sokongan SIMD (NEON), unit titik terapung dan sambungan untuk kecerdasan buatan dalam model terkini
• Licencia abierta: Sesiapa sahaja boleh membangunkan cip berasaskan ARM mereka sendiri dengan membayar lesen reka bentuk. Ini telah menjana pelbagai jenis produk dan persaingan antara pengeluar.
• Keserasian sistem pengendalian yang luas: Android, iOS, Windows, Linux, macOS (pada Mac terkini), antara yang lain

Pada peringkat penggunaan, Percambahan cip ARM tidak terhad kepada telefon mudah alih dan tablet.; Terdapat lebih banyak komputer ARM, komputer riba, PC mini, pelayan dan juga superkomputer yang bergantung pada kecekapan dan kebolehskalaan mereka.

Kelebihan komputer ARM berbanding Intel dan AMD

Kelebihan seni bina ARM berbanding pemproses x86 tradisional (Intel dan AMD) agak jelas. Antara perkara yang kukuh ialah:

• Kecekapan tenaga yang tiada tandingan: el consumo de electricidad adalah lebih kecil, yang diterjemahkan ke dalam Lebih hayat bateri untuk komputer riba dan bil elektrik yang lebih rendah untuk pelayan. Sesetengah cip ARM generasi terkini menggunakan hampir 1W, berbanding 15-45W untuk cip x86 konvensional.
• Penyejukan dibuat mudah: dengan menghasilkan kurang haba, Mereka tidak memerlukan kipas berkuasa atau sistem pelesapan yang kompleks. Ini membolehkan reka bentuk tanpa kipas, perumahan yang lebih ramping dan lebih senyap.
• Harga pembuatan paling rendah: lebih sedikit transistor dan silikon, lebih mudah dihasilkan secara besar-besaran, mengurangkan kos dan membolehkan penciptaan komputer mampu milik.
• Flexibilidad y personalizaciónPengilang boleh mencipta cip tersuai untuk setiap keperluan, daripada peranti IoT yang sangat kecil kepada komputer berprestasi tinggi.
• Kemas kini berterusan: Persaingan antara pengeluar (Apple, Qualcomm, Samsung, MediaTek, NVIDIA, dll.) memacu inovasi dan peningkatan berterusan prestasi dan kecekapan.
• Soporte multiplataforma: Adalah perkara biasa untuk melihat komputer ARM serasi dengan Android, Linux, OS Chrome, Windows 10/11 dan macOS, yang menawarkan serba boleh yang sangat besar untuk pembangun dan pengguna.

Kelebihan ini menjelaskan Mengapa ARM telah menakluki dunia mudah alih dan kini serius bersaing dalam bidang komputer riba, boleh tukar, PC mini dan pelayan. Ketibaan cip Apple Silicon dalam Mac telah menunjukkan bahawa keseimbangan yang hebat antara kuasa dan hayat bateri boleh dicapai, membuka jalan kepada pengeluar lain untuk mengikutinya.

Kelemahan dan batasan semasa utama

Sudah tentu, ia bukan semua kelebihan. Komputer ARM juga mempunyai batasan yang perlu dipertimbangkan.:

• Keserasian perisian terhad: banyak aplikasi (terutamanya yang direka untuk x86) Mereka tidak berfungsi secara asli pada ARM. Walaupun terdapat sistem emulasi (seperti Apple Rosetta 2 atau Prism pada Windows), prestasi mungkin terjejas.
• Kuasa mentah yang lebih rendah dalam beberapa senario: Dalam tugas yang sangat mencabar (penyuntingan video profesional, permainan melampau, CAD, virtualisasi lanjutan), cip ARM Mereka biasanya ketinggalan di belakang x86 terbaik.
• Kebergantungan pada pengoptimuman: para mendapat yang terbaik daripadanya, pembangun mesti mencipta versi khusus aplikasi mereka untuk ARM.
• Bekalan perkakasan dan komponen yang lebih rendah: aunque está cambiando rápidamente, pada masa ini terdapat Lebih sedikit pilihan untuk komponen dan aksesori serasi 100% ARM di pasaran, terutamanya di Eropah dan Amerika.
• Had dalam permainan dan penyesuaian: PC permainan sering memerlukan GPU khusus, lebih banyak RAM dan kebolehtingkatan, yang lebih terhad pada ARM berbanding pada platform x86.

Trend, bagaimanapun, adalah untuk pengehadan ini dikurangkan dari semasa ke semasa, kerana pengeluar dan pembangun semakin bergantung pada ARM.

Jenis pemproses ARM dan evolusi teknologi

Ekosistem ARM mempunyai beberapa varian dan keluarga, daripada cip 16- dan 32-bit yang terawal kepada haiwan 64-bit terkini yang ditujukan kepada pelayan, desktop dan komputer riba mewah. Mari lihat yang utama:

• ARM1, ARM2, ARM3: perintis sejarah, digunakan secara meluas dalam komputer peribadi awal dan sistem terbenam
• ARM6, ARM7, ARM9, ARM11: evolusi progresif dalam kuasa dan kecekapan, dengan cache bersepadu, sokongan multimedia dan penampilan arahan SIMD dan Thumb
• StrongARM dan XScale: cip yang dilesenkan daripada DEC dan Intel, sangat popular pada tahun 2000-an dalam PDA, telefon mudah alih dan peranti industri
• Korteks-A, Korteks-R, Korteks-M: keluarga yang paling relevan hari ini. Cortex-A untuk aplikasi tujuan umum (telefon pintar, tablet, komputer riba), dengan versi tunggal dan berbilang teras, NEON, TrustZone dan keupayaan multimedia. Cortex-R untuk sistem masa nyata (kereta, automasi), dan Cortex-M untuk mikropengawal berkuasa rendah dan kos efektif.
• Apple Silicon: Cip berasaskan ARM Apple sendiri, daripada M1 hingga M3, dengan varian Pro, Max dan Ultra, yang mendahului prestasi pada komputer riba dan desktop yang menjalankan macOS.
• Snapdragon: Rangkaian perdana Qualcomm, digunakan secara meluas dalam telefon mudah alih dan kini dalam ultrabook dan komputer riba dengan Snapdragon X Elite dan Copilot+ PC baharu.

Artikel berkaitan:

Peranti Surface Pro baharu muncul dalam pensijilan Cina, menggoda muat semula berkuasa ARM.

Keserasian sistem pengendalian dan perisian pada ARM

Un aspecto clave es keserasian perisian, terutamanya dalam sistem pengendalian desktop dan aplikasi:

• Android y iOS: Sistem yang direka dari awal untuk ARM, memastikan keserasian dan prestasi yang baik pada telefon mudah alih dan tablet.
• Linux: Sokongan meluas untuk pengedaran seperti Ubuntu, Debian, Arch Linux, Kali, Gentoo, Oracle Linux dan banyak lagi, serta BSD (FreeBSD, NetBSD, OpenBSD).
• macOSSejak 2020, Mac dengan Apple Silicon hanya berjalan pada ARM, dengan kebanyakan apl dialihkan atau dicontohi menggunakan Rosetta 2.
• Windows 10 dan 11 untuk ARM: Versi dipertingkat yang menyokong apl asli dan emulasi x86, terutamanya terima kasih kepada Windows 11 Copilot+ dan enjin Prismnya.

Cabaran besar untuk komputer ARM sekarang kekal keserasian aplikasi desktop. Walaupun banyak apl popular sudah mempunyai versi ARM asli, masih terdapat perisian khusus yang memerlukan emulasi atau tidak dioptimumkan.

Pasaran dan pengeluar komputer ARM yang paling berkaitan

Hari ini, beberapa syarikat dan peranti menonjol sebagai penentu arah aliran dalam pasaran ARM untuk komputer:

• Epal: dengan MacBook, iMac, Mac Mini dan Mac Studio berasaskan Apple Silicon. Selain itu, iPhone, iPad, Apple Watch dan Apple TV juga menggunakan ARM.
• Microsoft: Komputer ARM dalam julat Surface Pro X dan Surface Copilot+ mewakili komitmen Redmond, dengan sokongan asli untuk Windows dan usaha pengoptimuman.
• Qualcomm: peneraju dalam telefon bimbit dengan Snapdragon, dan kini dalam ultrabook dan komputer riba dengan Snapdragon X Elite dan Copilot+ PC.
• Google: OS Chrome pada Chromebook, dengan hayat bateri yang hebat dan keserasian apl Android.
• Samsung, HP, Acer, Lenovo: Mereka menawarkan komputer riba, tablet dan boleh tukar dengan cip ARM dan Windows 11 ARM yang diprapasang, mengutamakan autonomi dan reka bentuk yang ringan.
• Rasberi Pi: platform pembuat yang telah membawa ARM kepada berjuta-juta pengguna, memupuk pengaturcaraan, robotik dan IoT.

Perbezaan utama antara ARM dan x86 (Intel/AMD)

Bagi kebanyakan orang, persoalan utama ialah: bagaimana pemproses ARM benar-benar berbeza daripada pemproses Intel atau AMD x86?

• Tipo de instrucciones: ARM menggunakan RISC, dengan arahan yang ringkas dan ringkas; x86 ialah CISC, dengan arahan yang kompleks dan panjang.
• Prestasi setiap watt: ARM cemerlang dalam kecekapan tenaga, sesuai untuk bateri dan sistem pasif; kuasa mentah x86 untuk tugasan yang mencabar.
• Arquitectura: ARM adalah modular dan boleh disesuaikan, x86 lebih tertutup dan homogen.
• Compatibilidad de software: x86 mempunyai beberapa dekad perisian asli, tetapi ARM bergerak pantas dengan apl dan merentas platform.
• Mercado objetivo: ARM mendominasi dalam mudah alih, IoT dan berkembang dalam komputer riba dan pelayan; x86 pada PC, permainan dan warisan.

Masa depan komputer ARM: apa yang boleh kita harapkan?

El masa depan ARM Ia muncul sebagai pilihan yang sangat seimbang untuk komputer riba, boleh tukar, PC mini dan, semakin banyak, desktop dan pelayan. Kuncinya adalah untuk memotivasikan pembangun untuk mengoptimumkan aplikasi dan meningkatkan emulasi, sambil mengekalkan inovasi dalam kuasa dan kecekapan.

Apple terus mendahului dengan ekosistem Silicon dan tertutupnya, manakala Microsoft, Google dan pengeluar lain bertaruh untuk mengembangkan keserasian dan prestasi pada ARM. Trend adalah ke arah peranti yang semakin ringan, dengan autonomi yang hebat dan prestasi yang mencukupi untuk 90% penggunaan harian., meninggalkan kuasa mentah x86 di latar belakang.

Landskap pengkomputeran sedang diubah secara radikal oleh ARM, yang telah berubah daripada menjadi protagonis dalam telefon mudah alih kepada menjadi pilihan yang semakin dominan pada komputer dan pelayan. Memilih peranti dengan teras ARM menjanjikan kecekapan, serba boleh dan masa depan yang dipenuhi dengan inovasi.

Daniel Terrasa

Editor khusus dalam isu teknologi dan internet dengan lebih daripada sepuluh tahun pengalaman dalam media digital yang berbeza. Saya telah bekerja sebagai editor dan pencipta kandungan untuk e-dagang, komunikasi, pemasaran dalam talian dan syarikat pengiklanan. Saya juga telah menulis di laman web ekonomi, kewangan dan sektor lain. Kerja saya juga minat saya. Sekarang, melalui artikel saya dalam Tecnobits, saya cuba meneroka semua berita dan peluang baharu yang dunia teknologi tawarkan kepada kita setiap hari untuk memperbaiki kehidupan kita.