Webová agentúra » Digitálne správy » Čo sú to procesory ARM a nahradia x86 (Intel)? -

Čo sú to procesory ARM a nahradia x86 (Intel)? -

Shutterstock / Gorodenkoff

Každý dnes pôjde do ARM - Amazon aj Apple dodávajú interné procesory s neuveriteľným výkonom a Microsoft údajne vyvinul ten svoj. ARM sa vždy používalo pre mobilné čipy s nízkym výkonom, tak prečo presne ARM drví x86 na počítači a serveri?

V dnešnej dobe sa všetci ozbrojia

Svet procesorov je komplexné odvetvie a iba niekoľko modelov od niekoľkých spoločností je schopných konkurovať špičkovým výkonom. Korunu výkonu zvyčajne drží Intel alebo AMD, pričom oba vyrábajú procesory x86. Nedávno však procesory ARM od spoločností Apple a Amazon poskytli spoločnosti Intel (a architektúre x86) svoje peniaze.

Amazon má svoj procesor Graviton2, ktorý nie je rýchlejší ako jeho serverové náprotivky od spoločnosti Intel, ale je cenovo výhodnejší a spotrebuje menej energie. Vzhľadom na rozsah zlepšenia oproti Graviton1 bude ich ďalšou iteráciou pravdepodobne tvrdá konkurencia v serverovom priestore.

Apple vykročil z parku so svojim prvým nemobilným procesorom, procesorom Apple Silicon M1, ktorý beží rýchlejšie ako desktopové procesory Intel a takmer rovnako rýchlo ako rad AMD Ryzen 5000, súčasná korunka výkonu. Je to vlastný kremík, vďaka ktorému sú Apple Macbooky najrýchlejšími prenosnými počítačmi na svete, čo je na počudovanie nadšencov počítačov (vrátane mňa).

V skutočnosti sú v prenosnom počítači tak ďaleko vpred, že Windows na Macbooku M1 beží rýchlejšie ako Surface Pro X, aj keď Windows na ARM funguje iba. cez emulátor. A ako keby to nebolo dosť ponižujúce, úplne to zdrvuje so skóre Geekbench Single-Core 1390 oproti Surface 802, čo je v porovnaní smiešne zlé. M1 je skutočne rýchly.

Hovorí sa, že Microsoft vyvíja aj svoj vlastný interný procesor ARM, a hoci táto povesť pochádza z priestoru serverov Azure, pravdepodobne by použili ten istý čip pre Surface, ak sa môžu zhodovať s výkonom spoločnosti Apple.

Aký je rozdiel medzi ARM a x86?

Nakoniec medzi ARM a x86 nie je príliš veľký rozdiel. Na oboch môžete naďalej používať prehliadač Google Chrome a sledovať YouTube. V skutočnosti to možno robíte práve teraz, pretože takmer všetky androidy a telefóny iPhone používajú procesor ARM.

Najväčším rozdielom pre väčšinu ľudí je, že na spustenie na platforme ARM bude potrebné tiež prekompilovať staršie aplikácie určené pre x86. V niektorých veciach je to jednoduché, ale nie všetko bude podporované, najmä starší softvér. Aj to však zvyčajne môže fungovať prostredníctvom emulácie x86, ktorú Windows začína podporovať.

Pre vývojárov existuje veľa rozdielov v spôsobe kompilácie aplikácií, ale v dnešnej dobe väčšina kompilátorov odvádza dobrú prácu pri podpore hlavných inštrukčných súborov a vy to naozaj nebudete musieť urobiť. Vykonať veľa zmien na jeho kompiláciu viac platforiem. .

Ako však ARM funguje rýchlejšie?

Na zodpovedanie tejto otázky sa budeme musieť hlbšie zaoberať tým, ako procesory fungujú pod kapotou.

ARM a x86 sú oba inštrukčné sady, tiež známy ako architektúry, čo je v zásade zoznam „programov“ mikrokódu podporovaných procesorom. Preto si nemusíte robiť starosti so spustením aplikácie Windows na konkrétnom procesore AMD alebo Intel; obidva sú procesory x86, a hoci sa presný dizajn líši (a funguje odlišne), oba podporujú rovnaké pokyny. To znamená, že každý program zostavený pre x86 bude podporovať oba procesory.

Procesory v zásade vykonávajú operácie postupne, ako stroj so zoznamom úloh. Každá inštrukcia je známa ako operačný kód, a architektúry ako x86 majú veľa operačných kódov, najmä preto, že sú k dispozícii už desaťročia. Z dôvodu tejto zložitosti sa x86 označuje ako „komplexná inštrukčná sada“ alebo CISC.

Architektúry CISC vo všeobecnosti využívajú návrhový prístup zoskupenia veľkého počtu vecí do jednej inštrukcie. Inštrukcia násobenia môže napríklad presunúť údaje z pamäťovej banky do registra, potom vykonať kroky násobenia a výsledky zamiešať do pamäte. Všetko v jednom návode.

Pod kapotou je však táto inštrukcia dekomprimovaná do mnohých „mikrooperácií“, ktoré CPU vykonáva. Výhodou SCRC je využitie pamäte a keďže vtedy to bolo na prémii, SCRC bolo lepšie.

Toto však už nie je prekážkou a tu prichádza na rad RISC. RISC alebo malá inštrukčná sada v zásade odstraňuje zložité viacdielne pokyny. Každá inštrukcia sa môže spravidla vykonať v jednom hodinovom cykle, aj keď mnoho dlhých operácií bude musieť počkať na výsledky z iných oblastí procesora alebo pamäte.

Aj keď sa zdá, že to ide dozadu, má to obrovské dôsledky na dizajn procesora. Procesory musia načítať všetky svoje pokyny z pamäte RAM a vykonať ich čo najrýchlejšie. Ukazuje sa, že je to oveľa jednoduchšie, keď máte veľa jednoduchých pokynov v porovnaní s mnohými zložitými pokynmi. Procesor beží rýchlejšie, keď je možné naplniť vyrovnávaciu pamäť inštrukcií, a je oveľa jednoduchšie to urobiť, keď sú pokyny menšie a ich spracovanie je jednoduchšie.

RISC má tiež výhodu niečoho, čo sa volá mimo vykonávania príkazov, alebo OoOE. V zásade má procesor vo vnútri jednotku, ktorá preskupuje a optimalizuje pokyny, ktoré sa tam dostanú. Ak napríklad aplikácia potrebuje vypočítať dve veci, ale nie sú na sebe závislé, môže procesor bežať obe paralelne. Paralelný kód je zvyčajne pre vývojárov veľmi komplikovaný na písanie, ale na nižších úrovniach procesora môže na urýchlenie použiť multitasking. Čip Apple M1 používa na skvelý efekt OoOE.

Ak vás zaujíma vnútorné fungovanie, mali by ste si prečítať tento fantastický článok od Erika Engheima o tom, prečo je čip Apple M1 taký rýchly. Stručne povedané, používa veľa špecializovaného kremíka, chaotický výkon a má oveľa viac dekodérov inštrukcií na podporu jeho rýchlosti.

Nahradí ARM x86?

Úprimná odpoveď je, Pravdepodobne. Intel už roky pociťuje koniec Moorovho zákona a pokiaľ AMD dokázala v posledných rokoch urobiť výkonnostné skoky, nie sú nijako pozadu.

To neznamená, že x86 v blízkej dobe zomrie, ale je zrejmé, že ARM má viac potenciálu, než len byť mobilnou architektúrou - stigma, ktorá vzhľadom na súčasné smerovanie priemyslu už neplatí. Výhody architektúr RISC sú zrejmé a s vylepšeniami, ktoré už boli na čipe Apple M1 urobené, vyzerá budúcnosť priemyslu jasne.

ARM navyše nie je jedinou architektúrou RISC na trhu. Stále ho vlastní, aj keď ARM licencuje svoje návrhy dizajnérom tretích strán, ako sú Qualcomm, Samsung a Apple. RISC-V je open source a ukazuje veľký prísľub. Toto je štandardizovaná architektúra súboru inštrukcií, pričom presné implementácie nechávajú na výrobcovi. Ak sa priemysel posunie smerom k RISC vo všeobecnosti, budú k dispozícii implementácie s otvoreným aj uzavretým zdrojom.