64-bittinen prosessoriarkkitehtuuri
x86:n tavoitteena on perinteisesti huippusuorituskyky ennen kaikkea muuta, mikä on keskeinen ero Arm-prosessoreihin nähden, jotka pyrkivät parempaan energiatehokkuuteen. Nykymaailmassa 64-bittiset arkkitehtuurit ovat yleistyneet älypuhelimissa ja tietokoneissa. Tämä muutos ei tullut niin nopeasti, vaan noin vuonna 2012 myös puhelimet siirtyivät siihen, mutta se ei muuttanut tapaa, jolla käytämme laitteita, vaan sai ne vain käsittelemään asioita paremmin. Nykyään molemmat arkkitehtuurit tukevat 64-bittisyyttä, mutta se on merkityksellisempää älypuhelimissa.
Pc:t siirtyivät 64-bittisyyteen jo paljon ennen älypuhelimia, mutta se ei ollut Intel, joka keksi nykyaikaisen x86-64-arkkitehtuurin (joka tunnetaan myös nimellä x64). Tämä kunnia kuuluu AMD:n vuonna 1999 julkaisemalle ilmoitukselle, joka jälkiasensi Intelin olemassa olevaa x86-arkkitehtuuria.
ARM-arkkitehtuuri
ARM on RISC-pohjainen (Reduced Instruction Set Computing), kun taas Intel (x86) on CISC-pohjainen (Complex Instruction Set Computing). Armin suorittimen käskyt ovat kohtuullisen atomisia, ja käskyjen ja mikro-opsien määrä korreloi hyvin läheisesti keskenään. CISC-järjestelmä sen sijaan tarjoaa paljon enemmän ohjeita, joista monet suorittavat useita operaatioita (kuten optimoitua matematiikkaa ja tiedonsiirtoa). Tämä johtaa parempaan suorituskykyyn, mutta suurempaan virrankulutukseen näiden monimutkaisten ohjeiden purkamisessa.
Arm esitteli 64-bittisen arkkitehtuurinsa ARMv8 vuonna 2011. Sen sijaan, että Arm olisi laajentanut 32-bittistä käskykantaansa, se tarjoaa puhtaan 64-bittisen toteutuksen. Tätä varten ARMv8-arkkitehtuuri käyttää kahta suoritustilaa, AArch32 ja AArch64. Kuten nimistä käy ilmi, toinen on tarkoitettu 32-bittisen koodin ja toinen 64-bittisen koodin suorittamiseen. ARM-suunnittelun hienous on siinä, että prosessori voi vaihtaa tilasta toiseen saumattomasti normaalin suorituksen aikana. Tämä tarkoittaa sitä, että 64-bittisten ohjeiden dekooderi on uusi design, jonka ei tarvitse ylläpitää yhteensopivuutta 32-bittisen aikakauden kanssa, mutta prosessori kokonaisuudessaan pysyy silti taaksepäin yhteensopivana.
ARM:n voitto mobiiliekosysteemissä
Edellä käsitellyt arkkitehtuurierot selittävät osaltaan näiden kahden sirujättiläisen tämänhetkiset onnistumiset ja ongelmat. Armin vähävirtainen lähestymistapa sopii täydellisesti mobiilin 3,5 W:n Thermal Design Power (TDP) -vaatimuksiin, mutta suorituskyky skaalautuu vastaamaan myös Intelin kannettavien tietokoneiden piirejä. Samaan aikaan Intelin tyypillinen 100 W:n TDP:n Core i7 voittaa palvelimissa ja korkean suorituskyvyn pöytätietokoneissa, mutta sen on historiallisesti vaikea skaalautua alle 5 W:n.
Yksi Armin arkkitehtuurin ainutlaatuinen piirre on ollut erityisen tärkeä TDP:n pitämisessä matalana mobiilisovelluksissa, heterogeeninen laskenta. Ajatus on yksinkertainen: rakennetaan arkkitehtuuri, joka sallii eri suorittimen osien (suorituskyvyn ja tehon suhteen) työskennellä yhdessä tehokkuuden parantamiseksi. Heterogeeninen moniprosessointi (HMP) on jo iso juttu Androidissa, katso Snapdragon 810:n, Exynos 7420:n tai Helio X20:n kaltaiset sirut, mutta heterogeeninen laskenta (HC) on seuraava kehitysaskel.
Näthän prosessorit voidaan suunnitella suoriutumaan tietyistä tehtävistä tehokkaammin, mutta yksittäinen muotoilu kamppailee siitä, että se voisi olla loistava kaikessa. Tyypillinen suorittimesi voi olla hyvä sarjakäsittelyssä, kun taas näytönohjain voi käsitellä rinnakkaisia tietovirtoja, ja DSP on optimoitu paremmin reaaliaikaiseen numeroiden murskaamiseen suurella tarkkuudella. Kun valinnanvaraa on enemmän, teorian mukaan parhaan prosessorin valitseminen tiettyyn tehtävään johtaa parempaan suorituskykyyn ja energiatehokkuuteen.
Maailman nopein tietokone tätä kirjoitettaessa on ARM-pohjainen!
Fugaku on nyt maailman nopein supertietokone. Osana TOP500-projektia Japanin Fugaku-tietokone on rankattu maailman nopeimmaksi, ja se toimii bu A64FX-prosessorilla. Fugaku sijaitsee RIKEN Center for Computational Science -keskuksessa Wakōssa, Japanissa.
Ohjelmistojen yhteensopivuus
Sovellukset ja ohjelmistot on käännettävä sitä suorittimen arkkitehtuuria varten, jolla ne toimivat, historiallisesti ekosysteemeillä, kuten Androidilla Armilla tai Windowsilla x86:lla ei ole ongelmaa toimia useilla alustoilla tai arkkitehtuureilla. Applen Arm-pohjaiset Macit, Googlen Chrome OS ja Microsoftin Windows on Arm ovat kaikki nykyaikaisia esimerkkejä, joissa ohjelmiston täytyy toimia sekä Arm- että Intel-arkkitehtuurilla. Natiivien ohjelmistojen kääntäminen molemmille on vaihtoehto uusille sovelluksille ja kehittäjille, jotka ovat valmiita investoimaan uudelleenkääntämiseen. Aukkojen täyttämiseksi nämä alustat tukeutuvat myös koodiemulointiin. Toisin sanoen yhtä prosessoriarkkitehtuuria varten käännetyn koodin kääntäminen toimimaan toisella prosessoriarkkitehtuurilla. Android-sovellukset toimivat Intelin Chromebookeilla myös pääosin kelvollisesti. Jäämme odottamaan ja katsomaan, pyörivätkö Arm-Macbookit yhtä hyvin.
Toivottavasti pidit artikkelista ja sait siitä haluamasi tiedot, jos näin on, seuraa minua, jotta saat tulevaisuudessa lisää tämän kaltaisia postauksia. Teen parhaani tarjotakseni arvokasta tietoa kaikille, jotka sitä etsivät.