מעבד ARM Cortex A7: מפרטים וסקירות

ARM Cortex A7 . בחומר זה נדבר על ארכיטקטורת המעבד ARM Cortex A7 . מוצרי מוליכים למחצה המבוססים על זה ניתן למצוא סמארטפונים, נתבים, מחשבי Tablet והתקנים ניידים אחרים, שם עד לאחרונה תפס את העמדות המובילות במגזר זה של השוק. עכשיו זה בהדרגה להיות מוחלף על ידי פתרונות מעבד חדש יותר ויותר.

מידע קצר על ARM החברה

началась в 1990 году, когда она была основана Робином Саксби. ההיסטוריה של ARM החלה בשנת 1990, כאשר נוסדה על ידי רובין זקסבי. הבסיס להיווצרותו היה ארכיטקטורה חדשה של מיקרו-מעבד. , то после образования данной компании появилась достойная альтернатива в виде RISC. אם לפני כן את המיקום הדומיננטי בשוק CPA היה כבוש על ידי x86 או CISC , ולאחר מכן לאחר הקמתה של החברה, חלופה ראויה הופיע בצורה של RISC. במקרה הראשון, ביצוע קוד התוכנית הופחת ל 4 שלבים:

1. קבלת הוראות מכונה.

2. ביצוע המרת המיקרו-קוד.

3. קבלת הוראות מיקרו.

4. שלב אחר שלב יישום של הוראות מיקרו.

сновная же идея архитектуры RIS С состояла в том, что обработку программного кода можно свести к 2 этапам: הרעיון המרכזי של האדריכלות של RIS C היה כי העיבוד של קוד התוכנית יכול להיות מופחת ל 2 שלבים:

1. RISC- инструкций. קבלת הוראות RISC .

2. RISC- инструкций. עיבוד הוראות RISC .

ак в первом, так и во втором случае есть как плюсы, так и существенные недостатки. כמו במקרה הראשון, ובמקרה השני יש גם יתרונות וחסרונות משמעותיים. RISC ( в том числе и ARM Cortex A7 , представленная 2011 году) — рынок мобильных устройств. X86 זכתה בהצלחה בשוק המחשבים, ו- RISC ( כולל ARM Cortex A7 , שהוצגה ב -2011) - השוק למכשירים ניידים.

ההיסטוריה של המראה של הארכיטקטורה קורטקס A7. תכונות עיקריות

כבסיס "קורטקס A7" פעל "קורטקס A8". הרעיון העיקרי של היזמים במקרה זה היה להגדיל את הביצועים ולשפר משמעותית את יעילות האנרגיה של פתרון המעבד. . זה בדיוק מה מהנדסי ARM עשה. תכונה חשובה נוספת במקרה זה היה כי ניתן ליצור מעבד עם big.LITTLE הטכנולוגיה . כלומר, גביש המוליכים למחצה יכול לכלול 2 מודולים חישוביים. אחד מהם נועד לפתור את הבעיות הפשוטות ביותר עם צריכת חשמל מינימלית, ככלל, בתפקיד זה, גרעינים "קורטקס A7" שיחק. השני נועד להפעיל את התוכנה המורכבת ביותר היה מבוסס על בלוקים חישוביים "קורטקס A15" או "קורטקס A17". באופן רשמי, "קורטקס A7" הוצגה, כפי שצוין קודם לכן, בשנת 2011. ובכן, הראשון ARM Cortex A7 מעבד שוחרר כעבור שנה, כלומר בשנת 2012.

טכנולוגיית ייצור

בתחילה, מוצרי מוליכים למחצה על בסיס A7 יוצרו על פי סטנדרטים טכנולוגיים של 65 ננומטר. עכשיו הטכנולוגיה הזו היא מיושנת ללא תקנה. בעתיד, שני דורות נוספים של מעבדי A7 שוחררו ב 40 ננומטר ו 32 ננומטר נטייה סובלנות. אבל הם כבר הפכו לבלתי רלוונטיים. המודלים המעבדים העדכניים ביותר המבוססים על ארכיטקטורה זו מיוצרים כבר ב 28 ננומטר, והם עדיין ניתן למצוא על המכירה. מעבר נוסף לתהליכים טכנולוגיים חדשים עם סטנדרטים חדשים של הודאה וארכיטקטורה מיושנת הוא בקושי צפוי. שבבים המבוססים על ה- A7 תופסים כיום את מקטע התקציב הגבוה ביותר של שוק המכשירים הניידים, והם מוחלפים בהדרגה באמצעות גאדג'טים המבוססים על ה- A53, אשר, עם אותם פרמטרים של יעילות אנרגיה, יש רמה גבוהה יותר של ביצועים.

ארכיטקטורה של ליבת המיקרו

1, 2, 4 או 8 ליבות יכול להיות חלק המעבד מבוסס על ARM קורטקס A7. המאפיינים של המעבדים במקרה האחרון מצביעים על כך שהשבב מורכב למעשה משני אשכולות של ארבע ליבות. 2-3 שנים, מעבדים ברמת הכניסה התבססו על שבבים עם מודולי חישוב 1 או 2. הרמה הממוצעת נתפסה על ידי פתרונות של 4 גרעינים. ובכן, קטע הפרמיה היה עבור 8 ליבות שבבי. כל ליבת המיקרו מבוססת על ארכיטקטורה זו כללה את המודולים הבאים:

• лок обработки чисел с плавающей запятой ( FPU). יחידת עיבוד מספר נקודה צפה ( FPU).

• מטמון ברמה 1.

• NEON для оптимизации работы ЦПУ. הבלוק NEON עבור אופטימיזציה של המעבד.

• ARMv7. מודול מיחשוב ARMv7.

היו גם את המרכיבים המשותפים הבאים עבור כל הליבות במעבד:

• מטמון L2.

• CoreSight Core מודול בקרה .

• הבקר של AMVA אוטובוס נתונים עם קיבולת של 128 סיביות.

תדרים אפשריים

תדר השעון המקסימלי עבור ארכיטקטורת מיקרו-מעבד נתון יכול להשתנות מ -600 MHz עד 3 GHz. כמו כן יש לציין כי פרמטר זה, המצביע על ההשפעה המרבית על ביצועי מערכת המחשב, משתנה. התדירות מושפעת באופן מיידי משלושה גורמים:

• רמת המורכבות של המשימה.

• מידת האופטימיזציה של התוכנה עבור ריבוי הליכי משנה.

• הערך הנוכחי של הטמפרטורה של גביש מוליך למחצה.

כדוגמה, שקול את האלגוריתם של שבב MT6582, המבוסס על A7 וכולל 4 יחידות חישוב, שתדירותן משתנה מ -600 MHz עד 1.3 GHz. במצב המתנה, יחידת עיבוד זו יכולה להכיל בלוק אחד בלבד של חישובים, והיא פועלת בתדר המינימלי האפשרי של 600 MHz. מצב דומה יתרחש כאשר יישום פשוט על גאדג 'ט נייד הוא השיקה. אבל כאשר צעצוע עתירי משאבים עם אופטימיזציה עבור multithreading מופיע ברשימת המשימות, כל 4 בלוקים של עיבוד קוד התוכנית ב 1.3 GHz באופן אוטומטי להתחיל לעבוד. כאשר המעבד מתחמם, הליבות החמות יורידו את התדר או אפילו יכבו. מצד אחד, גישה זו מבטיחה יעילות אנרגיה, ומצד שני - רמה סבירה של מהירות שבב.

זיכרון מטמון

רק 2 רמות מטמון מסופקות ב- ARM Cortex A7. המאפיינים של גביש מוליך למחצה, בתורו, עולה כי הרמה הראשונה מחולקת בהכרח 2 חצאים שווים. должна хранить данные, а другая — инструкции. אחד מהם חייב לאחסן נתונים, והשני - הוראות. азмер кеша на 1-ом уровне по спецификациям может быть равен 64 Кб. הגודל הכולל של המטמון ברמה 1 לפי מפרטים יכול להיות שווה ל 64 KB. כתוצאה מכך, אנו מקבלים 32 KB לנתונים ו 32 KB עבור הקוד. е ть от конкретной модели ЦПУ. המטמון ברמה השנייה במקרה זה יהיה תלוי במודל המעבד המסוים. הנפח הקטן ביותר של זה יכול להיות 0 MB (כלומר, נעדר), ואת הגדול ביותר - 4 מגה.

הבקר של זיכרון אופרטיבי. התכונות שלו

בקר הזיכרון המובנה מצויד בכל מעבד ARM Cortex A7. מאפיינים תוכנית טכנית עולה כי היא מכוונת לעבוד יחד עם LPDDR3 תקן RAM . תדירות זיכרון ההפעלה המומלצת במקרה זה היא 1066 MHz או 1333 MHz. הגודל המרבי של זיכרון RAM, אשר ניתן למצוא בפועל, עבור מודל מסוים של השבב הוא 2 GB.

גרפיקה משולבת

כצפוי, התקנים אלה המיקרו יש מערכת המשנה גרפיקה משולבת. рекомендует использовать в сочетании с этим ЦПУ графическую карту собственной разработки Mali - 400MP2 . החברה-יצרן ARM ממליצה להשתמש בשילוב עם מעבד זה כרטיס גרפי של עיצוב עצמי מלי - 400MP2 . אבל הביצועים שלו הוא לעתים קרובות לא מספיק כדי לפתוח את הפוטנציאל של מכשיר המיקרו. לכן, מעצבי שבבים משתמשים במתאמים יעילים יותר בשילוב עם שבב זה, לדוגמה, Power VR6200.

תכונות תוכנה

שלושה סוגים של מערכות הפעלה מכוונים מעבדים ARM:

• от поискового гиганта Google. אנדרואיד ענקית החיפוש של גוגל.

• от APPLE. IOS מבית APPLE.

• от «Майкрософт». Windows מ - Microsoft.

כל שאר התוכנה המערכת עדיין לא קיבל הרבה הפצה. נתח השוק הגדול ביותר עבור תוכנות כאלה, כפי שזה לא קשה לנחש, הוא דווקא אנדרואיד. מערכת זו יש ממשק פשוט ואינטואיטיבי והתקנים ברמת הכניסה הם מאוד, זול מאוד. לפני גרסה 4.4 כולל, זה היה 32 סיביות, ועם 5.0 החלה לתמוך 64-bit מחשוב. , в том числе и ARM Cortex A7. מערכת הפעלה זו פועלת בהצלחה בכל משפחה של מעבד האדריכלות של RISC , כולל ARM Cortex A7. תפריט ההנדסה הוא תכונה חשובה נוספת של תוכנת מערכת זו. בעזרתו, ניתן להגדיר באופן משמעותי את היכולות של מערכת ההפעלה. גישה לתפריט זה ניתן להשיג באמצעות קוד, אשר עבור כל דגם של המעבד הוא יחיד.

תכונה חשובה נוספת של מערכת ההפעלה הזו היא התקנה של כל העדכונים האפשריים באופן אוטומטי. לכן, אפילו תכונות חדשות עשויות להופיע על שבבי של ARM Cortex A7 המשפחה. קושחה יכולה להוסיף. המערכת השנייה מכוונת לגאדג'טים ניידים של APPLE. מכשירים כאלה בעיקר לכבוש את קטע הפרמיה ויש להם רמות המקביל של מהירות ועלות. пока не получила большого распространения. מערכת ההפעלה האחרונה מול Windows Mobile עדיין לא קיבלה הרבה הפצה. מכשירים המבוססים על זה קיימים בכל קטע של גאדג 'טים ניידים, אבל כאן כמות קטנה של תוכנות להחיל במקרה זה הוא מרתיע ההפצה שלה.

דגמי מעבד

הזולה ביותר ופחות פרודוקטיבי במקרה זה הם 1 ליבות שבבי. הנפוץ ביותר ביניהם היה MT6571 מ MediaTek החברה. על הצעד לעיל הם ליבה כפולה מעבד ARM קליפת A7 ליבה כפולה. כדוגמה, אתה יכול להביא MT6572 מכל יצרן זהה. רמה גבוהה אף יותר של ביצועים סופק על ידי Quad Core ARM Cortex A7. השבב הפופולרי ביותר מהמשפחה הזו הוא MT6582, אשר כעת ניתן למצוא גם גאדג 'טים ניידים של רמת הכניסה. ובכן, את הרמה הגבוהה ביותר של ביצועים המסופקים על ידי 8 ליבות CPU, השייכים MT 6595.

סיכויים נוספים לפיתוח

עבור ההווה, אתה יכול לפגוש על המדפים של התקנים ניידים מבוסס על מעבד מוליכים למחצה מבוסס על 4X ARM קורטקס A7. זה MT6580, MT6582 ו Snapdragon 200. כל הצ 'יפס האלה כוללים 4 יחידות חישוב ויש להם רמה מצוינת של יעילות אנרגיה. גם את העלות במקרה זה הוא מאוד צנוע מאוד. אבל עדיין את הזמנים הטובים ביותר של ארכיטקטורת המיקרו הזה כבר מאחורי. מכירות שיא של מוצרים על בסיס זה נפל עבור 2013-2014, כאשר השוק עבור גאדג 'טים ניידים, זה היה כמעט שום חלופה. ובמקרה זה אנחנו מדברים על התקני התקציב עם 1 או 2 מודולים חישוביים, כמו גם גאדג 'טים הדגל עם מעבד 8 ליבות. כרגע, זה בהדרגה מחליף את השוק "קורטקס A53", המהווה למעשה גרסה 64 סיביות שונה של A7. יחד עם זאת, היתרונות העיקריים של קודמו, הוא נשמר כולו לחלוטין, והעתיד הוא בהחלט מאחורי זה.

חוות דעת של מומחים ומשתמשים. משוב אמיתי על שבבים המבוססים על ארכיטקטורה זו. חוזקות וחולשות

אין ספק, אירוע ציון עבור העולם של מכשירים ניידים היה הופעתה של האדריכלות של המיקרו מעבד ARM קורטקס A7. ההוכחה הטובה ביותר לכך היא כי המכשירים על הבסיס שלה כבר נמכרו בהצלחה במשך יותר מ 5 שנים. כמובן, עכשיו את האפשרויות של המעבד מבוסס על A7 אינם מספיקים אפילו לפתרון בעיות ברמה בינונית, אבל כאן קוד התוכנית הפשוטה ביותר על שבבים כאלה עדיין מתפקד בהצלחה עד עצם היום הזה. רשימה של תוכנות כאלה כולל השמעת וידאו, האזנה הקלטות שמע, קריאת ספרים, גלישה באינטרנט ואפילו הצעצועים הפשוטים ביותר במקרה זה יושק ללא בעיות. זה על זה להתמקד בפורטלים נושאיים המובילים, המוקדש גאדג 'טים והתקנים ניידים כמו מומחים מובילים של תוכנית זו, משתמשים רגילים. החיסרון העיקרי של A7 הוא היעדר תמיכה במחשוב 64 סיביות. ובכן, היתרונות העיקריים של זה ניתן לייחס את השילוב המושלם של יעילות האנרגיה ואת הפרודוקטיביות.

תוצאות

это целая эпоха в мире мобильных устройств. כמובן, ארכיטקטורת ARM Cortex A7 הוא עידן שלם בעולם של מכשירים ניידים. זה היה עם הופעתה של מכשירים ניידים הפכו זמינים די פרודוקטיבי. ואחת העובדה שזה נמכר בהצלחה במשך יותר מ 5 שנים, היא הוכחה לכך. אבל אם בהתחלה גאדג 'טים על הבסיס שלה היו תפוסים על ידי הממוצע ואת הפרמיה מגזרים של השוק, עכשיו יש להם רק תקציב. ארכיטקטורה זו מיושנת והופכת בהדרגה לנחלת העבר.