Что такое ARM-процессор? Все, что вам нужно знать
Обзоры технологий

Что такое ARM-процессор? Все, что вам нужно знать

Процессоры ARM доминируют в мобильных технологиях. Что такое ARM и чем эти процессоры отличаются от процессоров Intel и AMD?

При обсуждении смартфонов, планшетов и даже некоторых ноутбуков вы могли слышать, как люди упоминают процессоры ARM. Эта технология способствовала быстрому росту портативных компьютеров в начале 2010-х годов и до сих пор оказывает значительное влияние на наши устройства

По мере того, как мы все больше знакомимся с продуктами на базе ARM, этот процессор становится менее заметным, поскольку теперь это общепринятый стандарт. Однако это не означает, что он все еще не заслуживает внимания

Проблемы мобильных вычислений

Все компьютеры, планшеты, ноутбуки и смартфоны используют процессор. Обычно процессор устройства называют ЦП или центральным процессором. Именно в нем выполняется большая часть фактической вычислительной работы. Однако это не один процессор, а множество процессоров на одном компоненте

Процессор получает инструкции, выполняет их и выдает результат. По мере развития технологий производители перешли на многоядерные процессоры

Если центральный процессор представляет собой набор процессоров на одном кристалле, то многоядерные процессоры объединяют несколько процессоров на одном кристалле. Это одна из основных причин, по которой компьютеры сейчас мощнее, чем в прошлом. Для получения более подробной информации ознакомьтесь с нашим руководством о том, как работает центральный процессор

Как правило, в настольных и портативных компьютерах используются процессоры Intel или AMD. Эти процессоры разработаны для обеспечения оптимальной производительности настольных компьютеров, где питание надежное, батареи большие, часто есть выделенный графический процессор и система охлаждения. Таким образом, они могут выполнять сложные вычисления с одновременной обработкой входных данных многими процессорами

Однако мобильные конструкции требуют иных соображений. Чтобы оставаться портативным, батареи должны быть меньше, не должно быть места для вентилятора или системы охлаждения, а устройство должно работать без задержек и технических проблем. На протяжении 2000-х годов это было общей проблемой при создании портативных компьютеров

Сложные конструкции настольных процессоров не очень хорошо переносятся на мобильные устройства, поскольку требования к аппаратному обеспечению значительно отличаются. В результате смартфоны, какими мы их знаем сегодня, не были жизнеспособной концепцией при использовании традиционной вычислительной архитектуры

Что такое процессор ARM?

Чтобы преодолеть эти трудности, производители решили заменить архитектуру процессоров для настольных компьютеров на что-то более подходящее для мобильных вычислений. Процессоры ARM – идеальный выбор, поскольку они используют упрощенный, менее энергоемкий метод обработки. Это отражено в названии ARM, которое расшифровывается как Advanced RISC Machine

Расшифровка инициалов открывает еще один – RISC, или вычисления с сокращенным набором команд. Смущает то, что RISC не является технологией как таковой. Вместо этого это идеология проектирования. Процессоры ARM спроектированы так, чтобы быть максимально эффективными, принимая только те инструкции, которые могут быть выполнены за один цикл памяти. Общим процессом для процессоров является выборка, декодирование и выполнение инструкций

RISC-устройства используют 32-битную архитектуру, стандарт, в значительной степени ушедший из настольных компьютеров. Это ограничивает объем информации, которая может быть обработана в функции выборки-декодирования-исполнения

Например, компьютеры под управлением Windows теперь обычно используют 64-битную архитектуру. Благодаря этому операционной системе доступно больше вычислительной мощности, что приводит к улучшению качества работы. Если вам интересно, как это влияет на ваш компьютер, ознакомьтесь с различиями между 32- и 64-разрядными версиями Windows

Как работают процессоры ARM?

Может показаться, что RISC-процессоры, а значит и ARM-блоки, будут шагом назад.RISC, например, был первоначально разработан в 1980-х годах, но не смог оказать влияния на рынок. Однако компания ARM Holdings, стоящая за процессорами ARM, разработала сжатый формат инструкций

Несмотря на обработку только одного набора инструкций за один цикл памяти, инструкции могут быть длиннее и сложнее, чем в традиционных RISC-устройствах. Хотя они все еще ограничены по сравнению со своими настольными аналогами, мы не ожидаем, что наши смартфоны или планшеты достигнут таких же уровней производительности

Первоначальные проекты RISC использовали 32-битную архитектуру, но с 2011 года компания ARM Holdings включила в свои проекты поддержку 64-битной архитектуры. Это было бы недостижимо при использовании только RISC, и стало возможным только благодаря архитектуре набора команд компании. Технический дизайн процессоров ARM также упрощает производство и физическое проектирование

Снижение сложности RISC-устройств означает, что они требуют меньшего количества транзисторов на кристалле. Как правило, большее количество транзисторов означает повышенные требования к мощности и более высокую производственную, а значит, и розничную стоимость. По этой причине процессоры ARM, как правило, дешевле традиционных процессоров для настольных ПК

Области применения процессоров ARM

Поскольку процессоры ARM сочетают в себе высокопроизводительные RISC-процессоры, низкую стоимость производства и пониженное энергопотребление, они идеально подходят для портативных устройств, таких как смартфоны, планшеты и даже некоторые ноутбуки. Однако обсуждение процессоров ARM как единого целого может оказаться непростой задачей

ARM Holdings не производит процессоры самостоятельно. Вместо этого компания создает технологию, разрабатывает стандарт инструкций, а затем лицензирует эти разработки другим производителям. Вот почему существует так много вариантов процессоров ARM и почему каждый из них работает по-разному

Производители оборудования платят ARM Holdings за базовую технологию, но затем адаптируют ее к своим потребностям, требованиям к программному обеспечению и дизайну оборудования. В результате многие продукты содержат процессоры ARM. Однако их трудно сравнивать друг с другом, как в случае с процессорами Intel

Еще больше усложняет ситуацию то, что программное обеспечение должно быть разработано специально для аппаратного обеспечения ARM, поэтому оно не совместимо и не взаимодействует с другими архитектурами. Операционные различия между ARM и настольными процессорами являются одним из основных факторов, из-за которых ваш телефон работает медленнее, чем настольный компьютер

Тем не менее, поскольку они эффективны и недороги, процессоры ARM можно встретить в некоторых ноутбуках. Примечательно, что многие Chromebooks используют процессоры ARM. Поскольку Chromebooks работают под управлением Chrome OS, операционной системы с низким уровнем ресурсов, основанной на веб-браузере Chrome, продукты ARM являются идеальным выбором

Будущее вычислительной техники

Именно благодаря процессу ARM Holdings наши телефоны легкие, портативные, высокопроизводительные и достаточно доступные. Без инноваций в реализации RISC неясно, были бы возможны мобильные вычисления в том виде, в котором мы знаем их сегодня

Несмотря на то, что процессоры ARM получили известность благодаря смартфонам и планшетам, они также используются в недорогих ноутбуках, таких как Chromebook. Если вы еще не знакомы с настольной операционной системой Google, ознакомьтесь с нашим руководством для начинающих по Chromebook

Теги

Об авторе

Алексей Белоусов

Привет, меня зовут Филипп. Я фрилансер энтузиаст . В свободное время занимаюсь переводом статей и пишу о потребительских технологиях для широкого круга изданий , не переставая питать большую страсть ко всему мобильному =)

Комментировать

Оставить комментарий

ВАМ БУДЕТ ИНТЕРЕСНО