Այս հոդվածը կքննարկի ARM Cortex A7 պրոցեսորի ճարտարապետությունը: Դրա վրա հիմնված կիսահաղորդչային արտադրանքները կարելի է գտնել սմարթֆոններում, երթուղիչներում, պլանշետային համակարգիչներում և այլ շարժական սարքերում, որտեղ այն մինչև վերջերս առաջատար դիրք էր զբաղեցնում շուկայի այս հատվածում: Այժմ այն աստիճանաբար փոխարինվում է ավելի նոր և թարմ պրոցեսորային լուծումներով։
Համառոտ տեղեկատվություն ARM-ի մասին
ARM-ի պատմությունը սկսվել է 1990 թվականին, երբ այն հիմնադրվել է Ռոբին Սաքսբիի կողմից։ Դրա ստեղծման հիմքը նոր միկրոպրոցեսորային ճարտարապետությունն էր: Եթե մինչ այդ պրոցեսորների շուկայում գերիշխող դիրքը զբաղեցնում էր x86-ը կամ CISC-ն, ապա այս ընկերության ստեղծումից հետո հայտնվեց արժանի այլընտրանք՝ RISC-ի տեսքով։ Առաջին դեպքում ծրագրի կոդի կատարումը կրճատվել է մինչև 4 փուլ՝
- Ստացեք մեքենայի հրահանգները:
- Կատարվում է միկրոկոդի փոխարկում։
- Միկրոհրահանգների ստացում:
- Միկրոհրահանգների քայլ առ քայլ կատարում։
RISС ճարտարապետության հիմնական գաղափարն այն էր, որ ծրագրի կոդի մշակումը կարող է կրճատվել 2 փուլով.
- Ստացեք RISC հրահանգներ:
- մշակում ենք RISC հրահանգները:
Թե՛ առաջին, թե՛ երկրորդ դեպքում կան և՛ պլյուսներ, և՛ էական թերություններ։ x86-ը հաջողությամբ նվաճեց համակարգչային շուկան, իսկ RISC-ը (ներառյալ ARM Cortex A7-ը, որը ներկայացվեց 2011 թվականին)՝ բջջային սարքերի շուկան:
Cortex A7 ճարտարապետության տեսքի պատմությունը: Հիմնական հատկանիշները
Cortex A8-ը հիմք է ծառայել Cortex A7-ի համար: Մշակողների հիմնական գաղափարն այս դեպքում եղել է արտադրողականությունը բարձրացնելը և պրոցեսորային լուծույթի էներգաարդյունավետությունը զգալիորեն բարելավելը: Ահա թե ինչ եղավ ի վերջո ARM-ի ինժեներների հետ։ Մյուս կարևոր առանձնահատկությունն այս դեպքում այն էր, որ հնարավոր դարձավ մեծ. LITTLE տեխնոլոգիայով CPU ստեղծել։ Այսինքն՝ կիսահաղորդչային բյուրեղը կարող է ներառել 2 հաշվողական մոդուլ։ Դրանցից մեկն ուղղված էր նվազագույն էներգիայի սպառմամբ ամենապարզ առաջադրանքների լուծմանը, և, որպես կանոն, այս դերում գործում էին Cortex A7 միջուկները: Երկրորդը նախատեսված էր ամենաբարդ ծրագրաշարը գործարկելու համար և հիմնված էր Cortex A15 կամ Cortex A17 հաշվողական միավորների վրա: Պաշտոնապես «Cortex A7»-ը ներկայացվել է, ինչպես ավելի վաղ նշվել է, 2011թ. Դե, առաջին ARM Cortex A7 պրոցեսորը թողարկվեց մեկ տարի անց, այսինքն՝ 2012 թվականին։
Արտադրական տեխնոլոգիա
ՍկզբումA7-ի վրա հիմնված կիսահաղորդչային արտադրանքները արտադրվել են 65 նմ տեխնոլոգիական ստանդարտներով: Այժմ այս տեխնոլոգիան անհույս հնացած է: Այնուհետև թողարկվել է A7 պրոցեսորների ևս երկու սերունդ՝ 40 նմ և 32 նմ հանդուրժողականության ստանդարտներով: Բայց հիմա դրանք անկապ են դարձել։ Այս ճարտարապետության վրա հիմնված CPU-ի վերջին մոդելներն արդեն արտադրվել են 28 նմ ստանդարտներով, և հենց դրանք դեռ կարելի է գտնել վաճառքում: Հետագա անցում դեպի նոր տեխնոլոգիական գործընթացներ՝ հանդուրժողականության նոր չափանիշներով և հնացած ճարտարապետությամբ, դժվար թե սպասել: A7-ի վրա հիմնված չիպերն այժմ զբաղեցնում են բջջային սարքերի շուկայի ամենաբյուջետային հատվածը, և դրանք աստիճանաբար փոխարինվում են A53-ի վրա հիմնված գաջեթներով, որոնք էներգաարդյունավետության գրեթե նույն պարամետրերով ունեն արդյունավետության ավելի բարձր մակարդակ։
Միկրոպրոցեսորային միջուկի ճարտարապետություն
1, 2, 4 կամ 8 միջուկները կարող են լինել ARM Cortex A7-ի վրա հիմնված պրոցեսորի մաս: Վերջին դեպքում պրոցեսորների բնութագրերը ցույց են տալիս, որ չիպը բաղկացած է հիմնականում 4 միջուկի 2 կլաստերներից: 2-3 տարվա ընթացքում սկզբնական մակարդակի պրոցեսորային արտադրանքը հիմնված էր 1 կամ 2 հաշվողական մոդուլներով չիպերի վրա: Միջին մակարդակը զբաղեցնում էին 4 միջուկային լուծումները։ Դե, պրեմիում հատվածը 8 միջուկային չիպերի հետևում էր: Այս ճարտարապետության վրա հիմնված յուրաքանչյուր միկրոպրոցեսորային միջուկ ներառում էր հետևյալ մոդուլները՝
- Լողացող միավորի միավոր (FPU).
- Կանխիկի մակարդակ 1.
- NEON բլոկ պրոցեսորի օպտիմալացման համար:
- ARMv7 հաշվողական մոդուլ։
Կային նաև հետևյալ ընդհանուրներըբաղադրիչներ CPU-ի բոլոր միջուկների համար՝
- Կանխիկ L2.
- CoreSight հիմնական կառավարման միավոր:
- AMBA տվյալների ավտոբուսի կարգավորիչ 128 բիթանոց հզորությամբ:
Հնարավոր հաճախականություններ
Այս միկրոպրոցեսորային ճարտարապետության ժամացույցի առավելագույն հաճախականությունը կարող է տատանվել 600 ՄՀց-ից մինչև 3 ԳՀց: Հարկ է նաև նշել, որ այս պարամետրը, որը ցույց է տալիս առավելագույն ազդեցությունը հաշվողական համակարգի աշխատանքի վրա, տարբերվում է: Ավելին, հաճախականության վրա ազդում են միանգամից երեք գործոն՝
- Լուծվող խնդրի բարդության մակարդակը։
- Ծրագրաշարի օպտիմիզացման աստիճան բազմալեզու համար:
- Կիսահաղորդչային բյուրեղների ջերմաստիճանի ընթացիկ արժեքը։
Որպես օրինակ դիտարկենք MT6582 չիպի ալգորիթմը, որը հիմնված է A7-ի վրա և ներառում է 4 հաշվողական միավոր, որոնց հաճախականությունը տատանվում է 600 ՄՀց-ից մինչև 1,3 ԳՀց: Պարապ ռեժիմում այս պրոցեսորային սարքը կարող է ունենալ միայն մեկ հաշվարկային միավոր, և այն աշխատում է հնարավոր ամենացածր հաճախականությամբ՝ 600 ՄՀց: Նմանատիպ իրավիճակ կառաջանա, երբ մի պարզ հավելված գործարկվի շարժական գաջեթի վրա: Բայց երբ առաջադրանքների ցանկում հայտնվի ռեսուրսների ինտենսիվ խաղալիք, որը օպտիմիզացված է բազմաթելերի համար, ծրագրային կոդի մշակման բոլոր 4 բլոկները 1,3 ԳՀց հաճախականությամբ ավտոմատ կերպով կսկսեն աշխատել: Երբ պրոցեսորը տաքանում է, ամենաթեժ միջուկները կիջեցնեն հաճախականության արժեքը կամ նույնիսկանջատել. Այս մոտեցումը մի կողմից ապահովում է էներգաարդյունավետություն, իսկ մյուս կողմից՝ չիպերի աշխատանքի ընդունելի մակարդակ։
Քեշ
ARM Cortex A7-ում տրամադրված է միայն 2 քեշի մակարդակ: Կիսահաղորդչային բյուրեղի բնութագրերը, իր հերթին, ցույց են տալիս, որ առաջին մակարդակը պարտադիր կերպով բաժանված է 2 հավասար կեսերի։ Նրանցից մեկը պետք է պահի տվյալներ, իսկ մյուսը՝ հրահանգներ։ Ընդհանուր քեշի չափը 1-ին մակարդակում, ըստ բնութագրերի, կարող է հավասար լինել 64 ԿԲ: Արդյունքում մենք ստանում ենք 32 ԿԲ տվյալների և 32 ԿԲ կոդի համար: 2-րդ մակարդակի քեշն այս դեպքում կախված կլինի պրոցեսորի կոնկրետ մոդելից: Դրա ամենափոքր ծավալը կարող է հավասար լինել 0 ՄԲ-ի (այսինքն՝ բացակայում է), իսկ ամենամեծը՝ 4 ՄԲ։
RAM կարգավորիչ: Հատկություններ
Ներկառուցված RAM-ի կարգավորիչը տրամադրվում է ցանկացած ARM Cortex A7 պրոցեսորով: Տեխնիկական պլանի բնութագրերը ցույց են տալիս, որ այն կենտրոնացած է LPDDR3 RAM-ի հետ համատեղ աշխատելու վրա: RAM-ի առաջարկվող աշխատանքային հաճախականություններն այս դեպքում 1066 ՄՀց կամ 1333 ՄՀց են: RAM-ի առավելագույն չափը, որը կարելի է գործնականում գտնել այս չիպի մոդելի համար, 2 ԳԲ է:
Ինտեգրված գրաֆիկա
Ինչպես և սպասվում էր, այս միկրոպրոցեսորային սարքերն ունեն ինտեգրված գրաֆիկական ենթահամակարգ: ARM-ը խորհուրդ է տալիս այս պրոցեսորի հետ օգտագործել սեփական Mali-400MP2 գրաֆիկական քարտը: Բայց դրա կատարումը հաճախ բավարար չէ ներուժը բացելու համարմիկրոպրոցեսորային սարք. Հետևաբար, չիպերի դիզայներներն այս չիպի հետ համատեղ օգտագործում են ավելի արդյունավետ ադապտերներ, օրինակ՝ Power VR6200:
Ծրագրային առանձնահատկություններ
Երեք տեսակի օպերացիոն համակարգեր ուղղված են ARM պրոցեսորներին.
- Android որոնողական հսկա Google-ից:
- iOS APPLE-ի կողմից։
- Windows Mobile Microsoft-ի կողմից։
Բոլոր այլ համակարգային ծրագրակազմը դեռ մեծ բաշխում չի ստացել: Նման ծրագրերի շուկայական ամենամեծ մասնաբաժինը, ինչպես կարող եք կռահել, զբաղեցնում է Android-ը։ Այս համակարգն ունի պարզ և ինտուիտիվ ինտերֆեյս, և դրա վրա հիմնված մուտքի մակարդակի սարքերը շատ, շատ մատչելի են: Մինչև 4.4 տարբերակը ներառյալ, այն 32-բիթանոց էր, իսկ 5.0-ից սկսած այն սկսեց աջակցել 64-բիթանոց հաշվարկներին: Այս ՕՀ-ն հաջողությամբ աշխատում է RISC պրոցեսորների ցանկացած ընտանիքում, ներառյալ ARM Cortex A7-ը: Ինժեներական ընտրացանկը այս համակարգի ծրագրաշարի ևս մեկ կարևոր հատկանիշ է: Նրա օգնությամբ դուք կարող եք զգալիորեն վերակազմավորել ՕՀ-ի հնարավորությունները: Այս ընտրացանկից օգտվելու հնարավորություն կարելի է ստանալ՝ օգտագործելով կոդ, որն անհատական է յուրաքանչյուր պրոցեսորի մոդելի համար:
Այս ՕՀ-ի մեկ այլ կարևոր առանձնահատկություն է բոլոր հնարավոր թարմացումների ավտոմատ տեղադրումը: Հետևաբար, նույնիսկ նոր հնարավորություններ կարող են հայտնվել ARM Cortex A7 ընտանիքի չիպերի վրա։ Որոնվածը կարող է դրանք ավելացնել: Երկրորդ համակարգը ուղղված է APPLE շարժական գաջեթներին։ Նման սարքերը հիմնականում զբաղեցնում են պրեմիում սեգմենտը և ունեն աշխատանքի և արժեքի համապատասխան մակարդակ։ Windows Mobile-ի դեմքով վերջին ՕՀ-ն դեռ չի ստացելմեծ բաշխում. Դրա վրա հիմնված սարքեր կան շարժական գաջեթների ցանկացած հատվածում, սակայն կիրառական ծրագրաշարի փոքր քանակությունն այս դեպքում կանխարգելիչ է դրա բաշխման համար:
Պրոցեսորի մոդելներ
Այս դեպքում ամենամատչելն ու ամենաարդյունավետը 1 միջուկային չիպերն են: Դրանցից ամենատարածվածը MediaTek-ի MT6571-ն էր։ Բարձր մակարդակի վրա են ARM Cortex A7 Dual Core պրոցեսորները: Օրինակ է նույն արտադրողի MT6572-ը: Կատարման նույնիսկ ավելի մեծ մակարդակ է ապահովել Quad Core ARM Cortex A7-ը: Այս ընտանիքի ամենահայտնի չիպը MT6582-ն է, որն այժմ կարելի է գտնել նույնիսկ սկզբնական մակարդակի շարժական գաջեթներում: Դե, կատարողականի ամենաբարձր մակարդակն ապահովվել է 8 միջուկանի կենտրոնական պրոցեսորների կողմից, որոնց պատկանում էր MT6595-ը:
Զարգացման հետագա հեռանկարներ
Առայժմ խանութների դարակներում դուք դեռ կարող եք գտնել շարժական սարքեր՝ հիմնված 4X ARM Cortex A7-ի վրա հիմնված կիսահաղորդչային պրոցեսոր սարքի վրա: Սրանք են MT6580, MT6582 և Snapdragon 200: Այս բոլոր չիպերը ներառում են 4 հաշվողական միավոր և ունեն էներգաարդյունավետության գերազանց մակարդակ: Բացի այդ, արժեքը այս դեպքում շատ, շատ համեստ է: Բայց այնուամենայնիվ, այս միկրոպրոցեսորային ճարտարապետության լավագույն ժամանակները ետևում են: Դրա վրա հիմնված ապրանքների վաճառքի գագաթնակետը ընկավ 2013-2014 թվականներին, երբ այն գործնականում այլընտրանք չուներ բջջային գաջեթների շուկայում։ Ընդ որում, այս դեպքում խոսքը 1 կամ 2-ով բյուջետային սարքերի մասին էհաշվողական մոդուլներ և 8 միջուկանի պրոցեսորով առաջատար գաջեթներ: Այս պահին այն աստիճանաբար դուրս է մղվում շուկայից Cortex A53-ի կողմից, որն ըստ էության A7-ի փոփոխված 64-բիթանոց տարբերակն է: Միևնույն ժամանակ, նա ամբողջությամբ և ամբողջությամբ պահպանեց իր նախորդի հիմնական առավելությունները, և ապագան միանշանակ նրանն է։
Փորձագետների և օգտատերերի կարծիքը. Այս ճարտարապետության վրա հիմնված չիպերի մասին իրական ակնարկներ: Ուժեղ և թույլ կողմեր
Անշուշտ, միկրոպրոցեսորային սարքերի ARM Cortex A7 ճարտարապետության հայտնվելը նշանակալից իրադարձություն է դարձել բջջային սարքերի աշխարհի համար: Դրա լավագույն ապացույցն այն է, որ դրա վրա հիմնված սարքերը հաջողությամբ վաճառվում են ավելի քան 5 տարի։ Իհարկե, այժմ A7-ի վրա հիմնված պրոցեսորի հնարավորություններն այլևս բավարար չեն նույնիսկ միջին մակարդակի առաջադրանքները լուծելու համար, բայց այդպիսի չիպերի ամենապարզ ծրագրային կոդը դեռ հաջողությամբ է գործում: Նման ծրագրաշարի ցանկը ներառում է վիդեո նվագարկումը, աուդիո ձայնագրություններ լսելը, գրքեր կարդալը, համացանցում ճամփորդելը, և նույնիսկ ամենապարզ խաղալիքներն այս դեպքում կսկսվեն առանց խնդիրների: Ահա թե ինչի վրա են կենտրոնանում շարժական գաջեթներին և սարքերին նվիրված առաջատար թեմատիկ պորտալները՝ ինչպես այս տեսակի առաջատար փորձագետները, այնպես էլ սովորական օգտատերերը: A7-ի հիմնական թերությունը 64-բիթանոց հաշվարկների աջակցության բացակայությունն է: Դե, դրա հիմնական առավելությունները ներառում են էներգաարդյունավետության և արդյունավետության կատարյալ համադրություն:
Արդյունքներ
Անշուշտ, ARM Cortex A7 ճարտարապետությունը մի ամբողջություն էդարաշրջան բջջային սարքերի աշխարհում: Հենց նրա գալուստով շարժական սարքերը դարձան մատչելի և բավականին արդյունավետ: Եվ միայն այն փաստը, որ այն հաջողությամբ վաճառվել է ավելի քան 5 տարի, դրա եւս մեկ հաստատումն է։ Բայց եթե սկզբում դրա վրա հիմնված գաջեթները զբաղեցնում էին շուկայի միջին և պրեմիում սեգմենտները, ապա այժմ նրանց մնում է միայն բյուջետային դասը։ Այս ճարտարապետությունը հնացել է և աստիճանաբար դառնում է անցյալի բան:
