Журнал «Компьютерра» - Цифровой журнал «Компьютерра» № 118

именно этой архитектуры при последовательном усложнении наборов инструкций требует постоянного повышения тактовых частот. Если первые чипы могли выполнять большую часть своих простых инструкций за один или несколько тактов, то для современных процессоров необходимы несоизмеримо более высокие частоты.

Радикально иной подход к конструированию процессоров появился в начале 1980-х годов, и он получил название RISC. Согласно этому подходу процессоры должны уметь исполнять лишь несколько простых инструкций, но благодаря этой простоте такие инструкции будут исполняться за минимально возможное время, большинство из них — за один такт. В результате, несмотря на то что значительная часть работы выполняется на уровне программного обеспечения, выигрыш в производительности с лихвой компенсирует эти затраты.

С тех пор было разработано несколько семейств процессоров на основе архитектуры RISC, и все они демонстрировали впечатляющую производительность — в своей специфической нише UNIX-серверов и рабочих станций для CAD/CAM. Заслуживают особого упоминания такие чипы, как IBM Power, Sun SPARC и, конечно же, ARM. Некоторые из этих микросхем уже сняты с производства, но все они наглядно продемонстрировали, что «экономичная» архитектура RISC может на равных соперничать с «экстенсивной» CISC.

Поскольку современные процессоры ARM — прямые потомки чипа, разработанного инженерами Acorn для компьютера Archimedes в 1987 году, все они считаются построенными на единой архитектуре ARM. Точно так же современные процессоры Intel и AMD, происходящие от Intel 8086, называются чипами на базе архитектуры x86.

Тем, кто знаком с историей платформы ПК, известно понятие «поколение», используемое применительно к микропроцессорам x86. За последние годы граница между ними стала более размытой, однако первоначально можно чётко разделить чипы серий 8086 и 8088, микросхемы семейства 80286, а также последующие серии 80386, 80486, Pentium, Pentium II, Pentium III, Pentium IV, Pentium D, Core и Core 2 и т.д.

Понятие поколений применимо и к чипам на архитектуре ARM, но с одним важным отличием. Если в чипах x86 одним из важнейших признаков нового поколения была разрядность (сначала 16 бит, затем 32 и, наконец, 64 бита), то процессоры ARM со дня своего появления были тридцатидвухразрядными и остаются таковыми до настоящего времени. Однако это вовсе не означает отсутствия инноваций.

Самый первый процессор с архитектурой ARM увидел свет в 1985 году, но он не пошёл в серию. Первым коммерчески доступным чипом стал ARM 2 1986 года, которым оснащался Archimedes, и он не слишком отличался от своего предшественника. Несмотря на тридцатидвухбитную архитектуру, он получил двадцатишестиразрядную адресную шину, позволяющую адресовать до 64 Мбайт памяти — немного по нынешним меркам, но громадный объём для середины 80-х.

8 МГц тактовой частоты тоже сегодня выглядят более чем скромно, однако благодаря архитектуре RISC этого было вполне достаточно, чтобы обеспечить производительность в 4 MIPS (миллионов инструкций в секунду). Для сравнения: представленный в 1988 году процессор Intel 80386 работал на частоте 16 МГц и демонстрировал лишь немногим большую производительность в 5 MIPS.

Чтобы оценить изменения, которые претерпела архитектура ARM за прошедшие 25 лет, нужно присмотреться к её современным представителям.

Самым высокопроизводительным вычислительным ядром ARM на сегодняшний день считается Cortex-A15 на основе архитектуры седьмого поколения ARMv7. И хотя тактовая частота чипа зависит от его производителя, примерный максимум составляет около 2,5 ГГц, и на этой частоте производительность чипа достигает 35 000 MIPS.

И хотя это значение выглядит смешно на фоне показателей, к примеру, Intel Core i7 (i7 Extreme Edition 3960X работает на частоте 3,33 ГГц и обеспечивает порядка 177 730 MIPS), в пересчёте MIPS на ядро на каждый MГц их характеристики довольно близки.

Однако суть даже не в этом: Cortex-A15 потребляет менее ватта электроэнергии на каждое ядро, в то время как Core i7 потребляет десятки ватт на ядро. По энергопотреблению Cortex-A15 близок к Intel Atom, но намного опережает его по производительности, в и этом заключается принципиальное преимущество всех ARM-процессоров перед чипами на архитектуре CISC.

Читайте далее: чипы архитектуры ARM используются повсеместно — от --">