Ky artikull do të diskutojë arkitekturën e procesorit ARM Cortex A7. Produktet gjysmëpërçuese të bazuara në të mund të gjenden në telefona inteligjentë, ruter, tablet PC dhe pajisje të tjera celulare, ku deri vonë mbante një pozicion lider në këtë segment të tregut. Tani ai gradualisht po zëvendësohet nga zgjidhje më të reja dhe më të freskëta të procesorit.
Informacion i shkurtër rreth ARM
Historia e ARM filloi në vitin 1990 kur u themelua nga Robin Saxby. Baza për krijimin e tij ishte një arkitekturë e re mikroprocesori. Nëse më parë pozita dominuese në tregun e CPU-së zinte x86 ose CISC, atëherë pas formimit të kësaj kompanie u shfaq një alternativë e denjë në formën e RISC. Në rastin e parë, ekzekutimi i kodit të programit u reduktua në 4 faza:
- Merr udhëzimet e makinës.
- Kryerja e konvertimit të mikrokodit.
- Marrja e mikroinstruksioneve.
- ekzekutimi hap pas hapi i mikroinstruksioneve.
Ideja kryesore e arkitekturës RISS ishte që përpunimi i kodit të programit mund të reduktohet në 2 faza:
- Merr udhëzime RISC.
- Përpunimi i udhëzimeve RISC.
Si në rastin e parë ashtu edhe në rastin e dytë ka të dyja pluse dhe disavantazhe domethënëse. x86 pushtoi me sukses tregun e kompjuterëve dhe RISC (përfshirë ARM Cortex A7, i prezantuar në 2011) - tregun e pajisjeve celulare.
Historia e paraqitjes së arkitekturës Cortex A7. Karakteristikat kryesore
Cortex A8 shërbeu si bazë për Cortex A7. Ideja kryesore e zhvilluesve në këtë rast ishte rritja e performancës dhe përmirësimi i ndjeshëm i efikasitetit energjetik të zgjidhjes së procesorit. Kështu ndodhi në fund me inxhinierët në ARM. Një veçori tjetër e rëndësishme në këtë rast ishte se u bë e mundur krijimi i një CPU me teknologjinë big. LITTLE. Kjo do të thotë, një kristal gjysmëpërçues mund të përfshijë 2 module kompjuterike. Njëra prej tyre kishte për qëllim zgjidhjen e detyrave më të thjeshta me konsum minimal të energjisë, dhe, si rregull, bërthamat Cortex A7 vepruan në këtë rol. E dyta ishte projektuar për të ekzekutuar softuerin më kompleks dhe bazohej në njësitë kompjuterike Cortex A15 ose Cortex A17. Zyrtarisht, "Cortex A7" u prezantua, siç u përmend më herët, në 2011. Epo, procesori i parë ARM Cortex A7 u lëshua një vit më vonë, domethënë në 2012.
Teknologjia e prodhimit
FillimishtProduktet gjysmëpërçuese të bazuara në A7 u prodhuan sipas standardeve teknologjike prej 65 nm. Tani kjo teknologji është pashpresë e vjetëruar. Më pas, dy gjenerata të tjera të procesorëve A7 u lëshuan sipas standardeve të tolerancës prej 40 nm dhe 32 nm. Por tani ato janë bërë të parëndësishme. Modelet më të fundit të CPU-së të bazuara në këtë arkitekturë janë prodhuar tashmë sipas standardeve 28 nm, dhe janë ato që mund të gjenden ende në shitje. Një tranzicion i mëtejshëm drejt proceseve më të reja teknologjike me standarde të reja tolerance dhe arkitekturë të vjetëruar vështirë se pritet. Çipat e bazuar në A7 tani zënë segmentin më buxhetor të tregut të pajisjeve celulare dhe gradualisht po zëvendësohen nga pajisje të bazuara në A53, i cili, me pothuajse të njëjtat parametra të efikasitetit të energjisë, ka një nivel më të lartë të performancës.
Arkitektura e bërthamës së mikroprocesorit
1, 2, 4 ose 8 bërthama mund të jenë pjesë e një CPU të bazuar në ARM Cortex A7. Karakteristikat e procesorëve në rastin e fundit tregojnë se çipi përbëhet në thelb nga 2 grupime me 4 bërthama. Për 2-3 vjet, produktet e procesorit të nivelit fillestar bazoheshin në çipa me 1 ose 2 module kompjuterike. Niveli i mesëm ishte i zënë nga zgjidhjet me 4 bërthama. Epo, segmenti premium ishte pas çipave me 8 bërthama. Çdo bërthamë mikroprocesori e bazuar në këtë arkitekturë përfshinte modulet e mëposhtme:
- Njësi me pikë lundruese (FPU).
- Niveli i parave të gatshme 1.
- Bllok NEON për optimizimin e CPU.
- Moduli llogaritës ARMv7.
Kishte gjithashtu të zakonshmet e mëposhtmekomponentët për të gjitha bërthamat në CPU:
- Cash L2.
- Njësia e kontrollit të bërthamës CoreSight.
- kontrollues i autobusit të të dhënave AMBA me kapacitet 128 bit.
frekuencat e mundshme
Frekuenca maksimale e orës për këtë arkitekturë të mikroprocesorit mund të ndryshojë nga 600 MHz në 3 GHz. Duhet të theksohet gjithashtu se ky parametër, i cili tregon ndikimin maksimal në performancën e sistemit informatik, ndryshon. Për më tepër, frekuenca ndikohet nga tre faktorë njëherësh:
- Niveli i kompleksitetit të problemit që po zgjidhet.
- Shkallë e optimizimit të softuerit për multithreading.
- Vlera aktuale e temperaturës së kristalit gjysmëpërçues.
Si shembull, merrni parasysh algoritmin e çipit MT6582, i cili bazohet në A7 dhe përfshin 4 njësi llogaritëse, frekuenca e të cilave varion nga 600 MHz në 1.3 GHz. Në modalitetin boshe, kjo pajisje procesori mund të ketë vetëm një njësi llogaritëse dhe funksionon në frekuencën më të ulët të mundshme prej 600 MHz. Një situatë e ngjashme do të ndodhë kur një aplikacion i thjeshtë lëshohet në një vegël celulare. Por kur në listën e detyrave shfaqet një lodër me burime intensive me optimizim për multithreading, të 4 blloqet e përpunimit të kodit të programit në një frekuencë prej 1.3 GHz do të fillojnë të punojnë automatikisht. Ndërsa CPU nxehet, bërthamat më të nxehta do të ulin vlerën e frekuencës ose madjefiket. Nga njëra anë, kjo qasje ofron efikasitet energjetik dhe nga ana tjetër, një nivel të pranueshëm të performancës së çipit.
Cache
Vetëm 2 nivele cache ofrohen në ARM Cortex A7. Karakteristikat e kristalit gjysmëpërçues, nga ana tjetër, tregojnë se niveli i parë ndahet domosdoshmërisht në 2 gjysma të barabarta. Njëri prej tyre duhet të ruajë të dhëna, dhe tjetri - udhëzime. Madhësia totale e cache-it në nivelin e 1-të sipas specifikimeve mund të jetë e barabartë me 64 KB. Si rezultat, marrim 32 KB për të dhënat dhe 32 KB për kodin. Memoria e memories së nivelit të dytë në këtë rast do të varet nga modeli specifik i CPU-së. Vëllimi i tij më i vogël mund të jetë i barabartë me 0 MB (d.m.th. mungon), dhe më i madhi - 4 MB.
Kontrollues RAM. Veçoritë
Kontrolluesi i integruar RAM vjen me çdo procesor ARM Cortex A7. Karakteristikat e planit teknik tregojnë se ai është i fokusuar në punën në lidhje me RAM LPDDR3. Frekuencat e rekomanduara të funksionimit të RAM-it në këtë rast janë 1066 MHz ose 1333 MHz. Madhësia maksimale e RAM-it që mund të gjendet në praktikë për këtë model çipi është 2 GB.
Grafikë të integruar
Siç pritej, këto pajisje mikroprocesore kanë një nënsistem grafik të integruar. ARM rekomandon përdorimin e kartës së saj grafike Mali-400MP2 me këtë CPU. Por performanca e tij shpesh nuk mjafton për të zhbllokuar potencialinpajisje mikroprocesori. Prandaj, projektuesit e çipave përdorin përshtatës më efikas në kombinim me këtë çip, për shembull, Power VR6200.
Veçoritë e softuerit
Tri lloje të sistemeve operative synojnë procesorët ARM:
- Android nga gjigandi i kërkimit Google.
- iOS nga APPLE.
- Windows Mobile nga Microsoft.
Të gjithë programet e tjera të sistemit nuk kanë marrë ende shumë shpërndarje. Pjesën më të madhe të tregut të softuerëve të tillë, siç mund ta merrni me mend, e zë Android. Ky sistem ka një ndërfaqe të thjeshtë dhe intuitive dhe pajisjet e nivelit fillestar të bazuara në të janë shumë, shumë të përballueshme. Deri në versionin 4.4 përfshirës, ai ishte 32-bit, dhe që nga 5.0 filloi të mbështeste llogaritjet 64-bit. Ky OS funksionon me sukses në çdo familje të CPU-ve RISC, duke përfshirë ARM Cortex A7. Menyja inxhinierike është një tjetër veçori e rëndësishme e këtij softueri të sistemit. Me ndihmën e tij, ju mund të rikonfiguroni ndjeshëm aftësitë e OS. Qasja në këtë meny mund të merret duke përdorur një kod që është individual për çdo model CPU.
Një veçori tjetër e rëndësishme e këtij OS është instalimi i të gjitha përditësimeve të mundshme automatikisht. Prandaj, edhe veçori të reja mund të shfaqen në çipat e familjes ARM Cortex A7. Firmware mund t'i shtojë ato. Sistemi i dytë synon pajisjet mobile APPLE. Pajisjet e tilla kryesisht zënë segmentin premium dhe kanë nivele përkatëse të performancës dhe kostos. Sistemi operativ më i fundit përballë Windows Mobile nuk është marrë endeshpërndarje e madhe. Ka pajisje të bazuara në të në çdo segment të veglave celulare, por një sasi e vogël softueri aplikativ në këtë rast është një pengesë për shpërndarjen e tij.
Modelet e procesorëve
Më të përballueshmet dhe më pak produktive në këtë rast janë çipat me 1 bërthama. Më i përhapuri mes tyre ishte MT6571 nga MediaTek. Një nivel më i lartë janë CPU-të ARM Cortex A7 Dual Core. Një shembull është MT6572 nga i njëjti prodhues. Një nivel edhe më i madh i performancës u sigurua nga Quad Core ARM Cortex A7. Çipi më i popullarizuar nga kjo familje është MT6582, i cili tani mund të gjendet edhe në pajisjet celulare të nivelit fillestar. Epo, niveli më i lartë i performancës u sigurua nga procesorët qendrorë me 8 bërthama, të cilëve u përkiste MT6595.
Perspektiva të mëtejshme zhvillimi
Deri më tani mund të gjeni ende pajisje celulare në raftet e dyqaneve bazuar në një pajisje procesori gjysmëpërçues të bazuar në 4X ARM Cortex A7. Këto janë MT6580, MT6582 dhe Snapdragon 200. Të gjithë këta çipa përfshijnë 4 njësi kompjuterike dhe kanë një nivel të shkëlqyer të efikasitetit të energjisë. Gjithashtu, kostoja në këtë rast është shumë, shumë modeste. Por megjithatë, kohët më të mira të kësaj arkitekture mikroprocesori janë prapa nesh. Kulmi i shitjeve të produkteve të bazuara në të ra në 2013-2014, kur praktikisht nuk kishte asnjë alternativë në tregun e pajisjeve celulare. Për më tepër, në këtë rast po flasim për pajisje buxhetore me 1 ose 2modulet informatike dhe me veglat kryesore me një CPU me 8 bërthama. Për momentin, ai gradualisht po largohet nga tregu nga Cortex A53, i cili në thelb është një version i modifikuar 64-bit i A7. Në të njëjtën kohë, ajo ruajti plotësisht dhe plotësisht avantazhet kryesore të paraardhësit të saj dhe e ardhmja është padyshim e saj.
Opinion i ekspertëve dhe përdoruesve. Shqyrtime të vërteta rreth çipave bazuar në këtë arkitekturë. Përparësitë dhe dobësitë
Sigurisht, shfaqja e arkitekturës ARM Cortex A7 të pajisjeve mikroprocesore është bërë një ngjarje e rëndësishme për botën e pajisjeve mobile. Prova më e mirë për këtë është se pajisjet e bazuara në të janë shitur me sukses për më shumë se 5 vjet. Sigurisht, tani aftësitë e CPU-së me bazë A7 nuk janë më të mjaftueshme as për të zgjidhur detyrat e nivelit të mesëm, por kodi më i thjeshtë i programit në çipa të tillë ende funksionon me sukses. Lista e softuerëve të tillë përfshin riprodhimin e videos, dëgjimin e regjistrimeve audio, leximin e librave, shfletimin në internet, madje edhe lodrat më të thjeshta në këtë rast do të fillojnë pa asnjë problem. Kjo është ajo në të cilën fokusohen portalet kryesore tematike të dedikuara për pajisjet dhe pajisjet celulare, si ekspertët kryesorë të këtij lloji ashtu edhe përdoruesit e zakonshëm. Disavantazhi kryesor i A7 është mungesa e mbështetjes për llogaritjen 64-bit. Epo, avantazhet e tij kryesore përfshijnë kombinimin perfekt të efikasitetit të energjisë dhe performancës.
Rezultat
Sigurisht, arkitektura ARM Cortex A7 është një e tërëepoka në botën e pajisjeve mobile. Ishte me ardhjen e tij që pajisjet celulare u bënë të përballueshme dhe mjaft produktive. Dhe vetëm fakti që është shitur me sukses për më shumë se 5 vjet është një tjetër konfirmim i kësaj. Por nëse në fillim veglat e bazuara në të pushtuan segmentet e mesme dhe premium të tregut, tani atyre u ka mbetur vetëm klasa e buxhetit. Kjo arkitekturë është e vjetëruar dhe gradualisht po bëhet një gjë e së kaluarës.
