64-bit CPU-arkitektur
x86 sigter traditionelt mod maksimal ydeevne frem for alt andet, hvilket er en vigtig forskel i forhold til Arm-processorer, der sigter mod bedre energieffektivitet. I dagens verden har vi 64-bit arkitekturer mainstream på tværs af smartphones og pc’er. Denne ændring kom ikke så hurtigt, det var omkring 2012, at telefoner også overgik til denne teknologi, men det ændrede ikke den måde, vi bruger enhederne på, men gjorde dem bare bedre til at håndtere tingene. I dag understøtter begge arkitekturer 64-bit, men det er mere relevant i smartphones.
Pc’er gik over til 64-bit længe før smartphones, men det var ikke Intel, der opfandt den moderne x86-64-arkitektur (også kendt som x64). Den hæder tilhører AMD’s annoncering fra 1999, som eftermonterede Intels eksisterende x86-arkitektur.
ARM-arkitektur
ARM er RISC-baseret (Reduced Instruction Set Computing), mens Intel (x86) er CISC-baseret (Complex Instruction Set Computing). Arm’s CPU-instruktioner er rimeligt atomare, og der er en meget tæt sammenhæng mellem antallet af instruktioner og mikrooperationer. CISC tilbyder til sammenligning mange flere instruktioner, hvoraf mange udfører flere operationer (f.eks. optimeret matematik og databevægelse). Dette fører til bedre ydeevne, men mere strømforbrug ved afkodning af disse komplekse instruktioner.
Arm introducerede sin ARMv8 64-bit arkitektur i 2011. I stedet for at udvide sit 32-bit instruktionssæt tilbyder Arm en ren 64-bit implementering. For at opnå dette bruger ARMv8-arkitekturen to udførelsestilstande, AArch32 og AArch64. Som navnene antyder, er den ene til at køre 32-bit kode og den anden til 64-bit. Det smukke ved ARM-designet er, at processoren problemfrit kan skifte fra den ene tilstand til den anden under den normale udførelse. Det betyder, at dekoderen til 64-bit-instruktionerne er et nyt design, der ikke behøver at opretholde kompatibilitet med 32-bit-æraen, men processoren som helhed forbliver bagudkompatibel.
ARM’s win on mobile ecosystem
De arkitektoniske forskelle, der er omtalt ovenfor, forklarer til dels de nuværende succeser og problemer, som de to chipmastodonter står over for. Arms tilgang med lavt strømforbrug er perfekt egnet til de 3,5 W Thermal Design Power (TDP)-krav, der stilles til mobile enheder, men ydelsen skaleres også op til at matche Intels chips til bærbare computere. I mellemtiden vinder Intels typiske Core i7-chip med en TDP på 100 W, som er typisk for servere og højtydende stationære computere, men har historisk set svært ved at skalere ned til under 5 W.
Et unikt træk ved Arms arkitektur har været særligt vigtigt for at holde TDP lavt for mobile applikationer, nemlig heterogene databehandlinger. Ideen er enkel nok, nemlig at opbygge en arkitektur, der gør det muligt for forskellige CPU-dele (med hensyn til ydeevne og strøm) at arbejde sammen for at forbedre effektiviteten. Heterogeneous Multiprocessing (HMP) er allerede stor inden for Android-området, se chips som Snapdragon 810, Exynos 7420 eller Helio X20, men Heterogeneous Compute (HC) er den næste udvikling.
Du ser, processorer kan designes til at udføre visse opgaver mere effektivt, men et enkelt design kæmper for at være fantastisk til alt. Din typiske CPU er måske god til seriel behandling, mens en GPU kan håndtere strømme af parallelle data, og en DSP er bedre optimeret til at knuselske tal med høj nøjagtighed i realtid. Med en bredere vifte af muligheder at vælge imellem er teorien, at hvis man vælger den bedste processor til en bestemt opgave, vil det resultere i bedre ydeevne og energieffektivitet.
Verdens hurtigste computer i skrivende stund er ARM-baseret!
Fugaku er nu verdens hurtigste supercomputer. Som en del af TOP500-projektet er Japans Fugaku-computer blevet rangeret som den hurtigste i verden og er drevet af en A64FX-processor. Fugaku er placeret på RIKEN Center for Computational Science i Wakō, Japan.
Software-kompatibilitet
Anvendelser og software skal kompileres til den CPU-arkitektur, de kører på, historisk set har økosystemer som Android på Arm eller Windows på x86 ikke noget problem med at køre på flere platforme eller arkitekturer. Apples Arm-baserede Macs, Googles Chrome OS og Microsofts Windows on Arm er alle moderne eksempler, hvor softwaren skal køre på både Arm- og Intel-arkitekturer. Kompilering af native software til begge er en mulighed for nye apps og udviklere, der er villige til at investere i genkompilering. For at udfylde hullerne er disse platforme også afhængige af kodeemulering for at udfylde hullerne. Med andre ord, oversættelse af kode, der er kompileret til en CPU-arkitektur, så den kan køre på en anden. Dette er mindre effektivt og forringer ydelsen sammenlignet med native apps, men god emulering er i øjeblikket muligt for at sikre, at apps fungerer.
Efter flere års udvikling er Windows on Arm-emulering i en ret god stand for de fleste applikationer. Android-apps kører også for det meste anstændigt på Intel Chromebooks. Vi bliver nødt til at vente og se, om Arm Macbooks kører lige så godt.
Jeg håber, at du nød artiklen og fik de oplysninger, du ønskede fra den, hvis ja, så følg mig for flere indlæg som dette i fremtiden. Jeg gør mit bedste for at give værdifulde oplysninger til alle, der søger dem.