Коллектив Авторов: Цифровой журнал «Компьютерра» № 118

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 кофеварок до телевизоров, а в автомобиле их может быть и несколько. Но смогут ли они вернуться в корпуса обычных ПК?

К оглавлению

Опубликовано28 апреля 2012 года

Первые компании, занимающиеся поставками микросхем, разрабатывали и самостоятельно производили чипы. Intel всё ещё следует этой модели и выпускает процессоры на собственных фабриках. AMD первоначально также владела производственными мощностями, однако со временем избавилась от них и стала заниматься исключительно разработкой, размещая заказы на выпуск чипов на заводах контрактных производителей.