Коллектив Авторов - Цифровой журнал «Компьютерра» № 118

Гуляя по любому современному торговому центру, вы проходите мимо огромного количества процессоров ARM, даже не подозревая об этом. Такие чипы установлены в самой разнообразной электронике: в телевизионных и игровых приставках, медиаплеерах и интернет-радиоприёмниках, телевизорах и музыкальных центрах, проигрывателях DVD и Blu-ray, приёмниках GPS и электронных книгах, цифровых фото- и видеокамерах и в домашних медиацентрах. Процессоры ARM используются в разнообразном медицинском оборудовании — от сканеров до систем удалённого мониторинга.

Микросхемы ARM применяются в качестве «мозга» жёстких дисков и твёрдотельных накопителей, принтеров и маршрутизаторов, точек доступа и беспроводных клавиатур. Более дешёвые и простые чипы на ядрах ARM можно обнаружить в кофеварках, беспроводных телефонах и даже в игрушках. Если у вас более-менее современный автомобиль, то в нём наверняка найдётся несколько устройств с микросхемами ARM — это и информационно-навигационные системы, и модули управления подушками безопасности, и блоки управления двигателем.

Заслуживает отдельного упоминания проект Mont-Blanc, объединивший европейских разработчиков аппаратного и программного обеспечения в работе над гибридным суперкомпьютером на базе чипов ARM NVIDIA Tegra. Цель проекта — создать на площадке Барселонского супервычислительного центра машину, не уступающую по производительности лучшим современным суперкомпьютерам, но чтобы при этом она потребляла в 15-30 раз меньше электроэнергии. К 2014 году планируется добиться примерно десятикратной энергоэффективности по сравнению с машинами на чипах x64 при сопоставимой производительности.

Архитектура ARM зародилась в чипах для настольных персональных компьютеров, затем в течение двух десятилетий она пряталась в микросхемах для бытовой техники и промышленного оборудования, а сегодня снова вышла на компьютерный рынок в планшетах и нетбуках. Но смогут ли процессоры ARM вернуться в корпуса обычных ПК и потеснить чипы CISС?

Скорее всего, нет, но рынок стремительно движется к отказу от десктопов в сторону всё более мобильных устройств — ноутбуков, нетбуков, планшетов. Для такой техники, рассчитанной на работу от аккумуляторов, критически важным становится низкое энергопотребление, а именно это — одна из самых сильных сторон архитектуры ARM. Кроме того, «системы на кристалле» позволяют сделать максимально компактный аппарат, что не менее важно для мобильного гаджета.

К ограничениям современных процессоров ARM часто относят их тридцатидвухразрядную архитектуру, ограничивающую объём адресуемой памяти, однако уже в ближайшем будущем ожидается появление нового поколения шестидесятичетырёхбитных чипов ARMv8, которые смогут найти применение там, где требуется работа с большими объёмами данных, например в серверах. Новые процессоры особенно хорошо подходят для серверов, размещаемых в дата-центрах, одними из ключевых требований к которым являются энергоэффективность и коэффициент производительности MIPS на единицу занимаемой площади.

В частности, компания HP работает над проектом Redstone Server Development Platform, в рамках которого разработано серверное шасси высотой 4U. В это шасси могут загружаться 72 платы, на каждой из которых установлено по четыре процессора Calxeda EnergyCore на базе ARM Cortex-A9 c тактовой частотой 1,3 ГГц, 4 Гбайта ОЗУ и 4 Мбайта кэша второго уровня.

Цель другого проекта HP под названием Moonshot — создание максимально энергоэффективных серверов, способных потреблять на 89 процентов меньше энергии и занимать на 94 процента меньше места по сравнению с серверами классической конструкции. Основным элементом этого проекта является север Redstone на процессорах ARM.

Наконец, ARM постепенно закрепляется на рынке мобильных графических ускорителей, которые, как и «обычные» вычислительные процессоры, могут похвастаться исключительной производительностью при выдающейся энергоэффективности. Среди таких новинок стоит отметить чип Mali-T658, рассчитанный на работу совместно с ARM Cortex-A15 и Cortex-A7, а также с ядрами следующего поколения ARMv8. Как утверждают разработчики, новинка в десятки раз быстрее ускорителя Mali 400 MP, который встроен, например, в «систему на чипе» Samsung Exynos. Чистая производительность T658 достигает 256 Гфлопс (миллиардов операций с плавающей запятой в секунду), что сравнимо с мощностью PlayStation 3.