Vor kurzem gab es eine großartige Frage, die uns daran erinnerte, dass nicht jeder über Spezifikationen und Hardware-Design auf dem Laufenden ist. Jemand fragte, was ARM bedeutete.
Erstens ist das eine wunderbare Frage. Ich kann mir vorstellen, dass es schwierig ist, einen Sinn aus dem Fachgespräch zu ziehen, wenn Sie sich nicht einmal über die Grundlagen im Klaren sind. Der einzige Weg, dies herauszufinden, besteht darin, zu fragen. Wir freuen uns, dass Sie gefragt haben!
ARM ist ein Unternehmen und ARM ist eine Prozessorarchitektur, die sie entwickeln und verkaufen.
Wenn Sie eine technische Diskussion sehen und das Wort ARM verwendet wird, beschreibt es einen Prozessortyp. Die übertechnische Definition eines ARM-Prozessors ist eine CPU, die auf der in den 1980er Jahren von Acorn Computers entwickelten RISC-basierten Architektur basiert und jetzt von Advanced RISC Machines (daher auch ARM) entwickelt wird.
Das ist nicht sehr hilfreich, wenn Sie nicht wissen, was das alles bedeutet. Sprechen wir also darüber, was das bedeutet.
ARM, Ltd. ist ein Unternehmen in England, das eine Prozessorarchitektur entwickelt und entwirft. Die ARM-Abkürzung für das Prozessordesign steht für Acorn RISC Machine, und die ARM-Abkürzung für das Unternehmen, das die Lizenz zur Verwendung dieser Architektur entwirft und verkauft, steht für Advanced RISC Machines. Lass dich nicht aufhängen, welcher ARM welches Ding bedeutet, denn heutzutage sind beide austauschbar. ARM Das Unternehmen entwirft eine Methode zum Erstellen von ARM-Prozessoren, und Unternehmen wie Qualcomm, Apple und Samsung lizenzieren diese Methode, um ihre eigenen benutzerdefinierten Prozessoren darauf aufzubauen. Viele andere Unternehmen lizenzieren das ARM-Design ebenfalls. Fast jedes kleine und batteriebetriebene Gerät, das ein Gehirn benötigt, verwendet einen ARM-Prozessor.
ARM-CPUs können viele einfache Aufgaben gleichzeitig ausführen, ohne viel Strom zu benötigen.
RISC steht für Reduced Instruction Set Computing. Der Intel- oder AMD-Prozessor in Ihrem Laptop oder Desktop-Computer ist wahrscheinlich ein CISC-Prozessor (Complex Instruction Set Computing). Die beiden verschiedenen Typen sind für unterschiedliche Anforderungen ausgelegt. Ein RISC-Prozessor kann eine geringere Anzahl von Anweisungen ausführen (Anweisungen definieren, welche Aufträge von einem Programm an einen Prozessor gesendet werden können) als ein CISC-Prozessor. Da sie weniger Aufgaben erledigen können, haben sie eine höhere Frequenz - die von Ihnen diskutierten Gigahertz-Zahlen - und führen mehr MIPS (Millionen von Anweisungen pro Sekunde) aus als ein CISC-Prozessor.
Wenn Sie die Anzahl der Anweisungen reduzieren, die der Prozessor berechnen kann, können Sie eine einfachere Schaltung innerhalb des Chips erstellen. Ein RISC-Prozessor verwendet weniger Transistoren, die wiederum weniger Energie verbrauchen. Da die Schaltungen einfach sind (in der Fachsprache sind sie als optimierte Pfade bekannt), kann eine kleinere Chipgröße zum Aufbau des Prozessors verwendet werden. Die Größe ist die Messung eines Chips auf dem Siliziumwafer, auf dem ein Prozessor aufgebaut ist. Wenn die Chipgröße kleiner ist, können mehr Komponenten mit weniger Verdrahtung auf der Prozessoroberfläche platziert werden. Dies macht ARM-Prozessoren klein und macht weniger Strom verbraucht.
Kleine, schnelle und einfache Prozessoren eignen sich perfekt für Dinge wie Telefone. Ein Telefon fordert die CPU nicht auf, beispielsweise 3D-Kollisionsdaten zu verarbeiten (es sei denn, es handelt sich um ein Tango-Telefon) oder Hunderte von Threads auf der begrenzten Anzahl von Kernen auszuführen. Mobile Software, sowohl das Betriebssystem als auch die darauf ausgeführten Anwendungen, sind für den reduzierten Befehlssatz, den der ARM-Prozessor verwendet, codiert und optimiert. Dies bedeutet jedoch nicht, dass ARM-CPUs nicht eigenständig leistungsfähig sind.
Die aktuelle ARM-Spezifikation ermöglicht ein 32-Bit- und 64-Bit-Design, eine Hardware-Virtualisierung, ein erweitertes Power-Management, das eine Schnittstelle zur Anwendersoftware bietet, und eine Lade- / Speicherarchitektur, die zumeist in einem Zyklus ausgeführt wird und orthogonal ist. Wenn Sie neugierig sind, was diese Dinge sind, können Sie nach weiteren Architekturen für Computeranweisungssätze suchen.
Alles, was Sie darüber wissen müssen, ist, dass ARM-Prozessoren auch in Dingen wirklich gut sind, die keine Telefone oder Mediaplayer sind. Dinge wie Supercomputer.
ARMs exzellente Architektur-Grundlagen-Video-Wiedergabeliste
ARM bietet ein hervorragendes Verhältnis von Leistung zu Watt. Ordnungsgemäß codierte Software kann pro Watt Strom, der auf einem ARM-Chip verbraucht wird, mehr leisten als auf einer x86-CPU (einem von Intel verbreiteten CISC-Prozessor). Dies erleichtert die Skalierung von Servern und Supercomputern bei Verwendung von ARM-Prozessoren.
Sie können die benötigte Menge an Raw-Rechenleistung von 24 x 86-CPU-Kernen oder von Hunderten kleiner ARM-Kerne mit geringem Stromverbrauch beziehen. Die x86-Kerne verwenden ihre Rechenleistung, um die für einige wenige CPU-Kerne und Threads erforderlichen Berechnungen durchzuführen, während die ARM-Kerne die Aufgaben auf viele Kerne mit geringer Kapazität und geringer Komplexität verteilen. Die Anzahl der ARM-Kerne ist wesentlich höher, sie benötigen jedoch weder mehr Strom noch mehr Platz als die 24 x 86-Kerne. Dies macht die Skalierung - die Erweiterung des Prozessorentwurfs um mehr Rechenleistung - mit ARM einfacher. Fügen Sie einfach weitere CPU-Kerne hinzu und stellen Sie sicher, dass Ihre Software so geschrieben ist, dass sie gut mit dem ARM-Befehlssatz zusammenarbeitet.
ARM-Prozessoren lassen sich sehr gut skalieren und laufen auf Supercomputern und Servern sowie auf Ihrem Android oder iPad.
Am Ende wird eine einzelne Instanz eines ARM-Prozessors niemals so leistungsfähig sein wie ein Intel Core i7, den Sie in einem Gaming-PC finden würden. Das Ausführen der für den x86-Intel-Prozessor geschriebenen Software ist nicht besonders gut, und viele Codierungsänderungen oder eine virtuelle Maschine sind erforderlich, um dieselben Aufgaben auszuführen. Aber der Intel Core i7 verbraucht ungefähr das Zwölffache der Leistung, benötigt ein aktives Kühlsystem und passt niemals in ein Telefongehäuse. Der weniger komplexe ARM-Prozessor eignet sich gut, wenn Software geschrieben wurde, um ihn direkt zu unterstützen, und aufgrund seiner geringen Leistungsaufnahme und seines kleinen Designfeatures ist es einfach, einer CPU ein paar Kerne mit hoher Taktrate hinzuzufügen, um die fortschrittliche Software auszuführen, die wir alle wollen auf unseren Handys zu verwenden.
Und wenn Sie irgendwo in den Bergen ein Rechenzentrum haben, können Sie die Skalierung fortsetzen und weitere Kerne hinzufügen, bis Sie Computer erstellen, die mit NVIDIAs intelligenten Autos oder Googles Lernmaschinen umgehen können.
