מאמר זה ידון בארכיטקטורת מעבד ARM Cortex A7. מוצרי מוליכים למחצה המבוססים עליו ניתן למצוא בסמארטפונים, נתבים, מחשבי טאבלט ומכשירים ניידים נוספים, בהם החזיקה עד לאחרונה בעמדה מובילה בפלח שוק זה. כעת הוא מוחלף בהדרגה בפתרונות מעבדים חדשים ורעננים יותר.
מידע קצר על ARM
ההיסטוריה של ARM החלה ב-1990 כשהיא נוסדה על ידי רובין סאקסבי. הבסיס ליצירתו היה ארכיטקטורת מיקרו-מעבד חדשה. אם לפני כן העמדה הדומיננטית בשוק המעבד נכבשה על ידי x86 או CISC, אז לאחר הקמת החברה הזו, הופיעה חלופה ראויה בדמות RISC. במקרה הראשון, ביצוע קוד התוכנית צומצם ל-4 שלבים:
- קבל הוראות מכונה.
- מבצע המרת מיקרוקוד.
- קבלת הוראות מיקרו.
- ביצוע שלב אחר שלב של הוראות מיקרו.
הרעיון המרכזי של ארכיטקטורת RISС היה שניתן לצמצם את עיבוד קוד התוכנית ל-2 שלבים:
- קבל הוראות RISC.
- מעבד הוראות RISC.
גם במקרה הראשון וגם במקרה השני יש גם יתרונות וגם חסרונות משמעותיים. x86 כבשה בהצלחה את שוק המחשבים, ו-RISC (כולל ARM Cortex A7, שהוצג ב-2011) - שוק המכשירים הניידים.
ההיסטוריה של הופעתה של ארכיטקטורת Cortex A7. תכונות עיקריות
Cortex A8 שימש כבסיס ל-Cortex A7. הרעיון המרכזי של המפתחים במקרה זה היה להגביר את הביצועים ולשפר משמעותית את יעילות האנרגיה של פתרון המעבד. זה מה שקרה בסופו של דבר למהנדסים ב-ARM. תכונה חשובה נוספת במקרה זה הייתה שהתאפשרה ליצור מעבד עם טכנולוגיית big. LITTLE. כלומר, גביש מוליכים למחצה יכול לכלול 2 מודולי מחשוב. אחת מהן נועדה לפתור את המשימות הפשוטות ביותר בצריכת חשמל מינימלית, וככלל, ליבות Cortex A7 פעלו בתפקיד זה. השנייה תוכננה להריץ את התוכנה המורכבת ביותר והתבססה על יחידות המחשוב Cortex A15 או Cortex A17. באופן רשמי, "Cortex A7" הוצג, כפי שצוין קודם לכן, ב-2011. ובכן, מעבד ARM Cortex A7 הראשון שוחרר שנה לאחר מכן, כלומר ב-2012.
טכנולוגיית ייצור
בתחילהמוצרי מוליכים למחצה המבוססים על A7 יוצרו על פי הסטנדרטים הטכנולוגיים של 65 ננומטר. כעת הטכנולוגיה הזו מיושנת ללא תקנה. לאחר מכן, שני דורות נוספים של מעבדי A7 שוחררו על פי תקני סובלנות של 40 ננומטר ו-32 ננומטר. אבל עכשיו הם הפכו ללא רלוונטיים. דגמי ה-CPU העדכניים ביותר המבוססים על ארכיטקטורה זו כבר מיוצרים על פי תקני 28 ננומטר, ואתם עדיין ניתן למצוא במבצע. מעבר נוסף לתהליכים טכנולוגיים חדשים יותר עם תקני סובלנות חדשים וארכיטקטורה מיושנת כמעט ולא צפוי. שבבים המבוססים על A7 תופסים כעת את הפלח התקציבי ביותר בשוק המכשירים הניידים והם מוחלפים בהדרגה בגאדג'טים המבוססים על A53, אשר, עם כמעט אותם פרמטרים של יעילות אנרגטית, הוא בעל רמת ביצועים גבוהה יותר.
ארכיטקטורה של ליבת המיקרו-מעבד
1, 2, 4 או 8 ליבות יכולות להיות חלק ממעבד מבוסס ARM Cortex A7. המאפיינים של המעבדים במקרה האחרון מצביעים על כך שהשבב מורכב בעצם מ-2 אשכולות של 4 ליבות. במשך 2-3 שנים, מוצרי מעבדים ברמת הכניסה היו מבוססים על שבבים עם 1 או 2 מודולי מחשוב. הרמה האמצעית הייתה תפוסה על ידי פתרונות 4 ליבות. ובכן, פלח הפרימיום עמד מאחורי שבבי 8 ליבות. כל ליבת מיקרו-מעבד המבוססת על ארכיטקטורה זו כללה את המודולים הבאים:
- יחידת נקודה צפה (FPU).
- רמת מזומן 1.
- בלוק NEON עבור אופטימיזציה של מעבד.
- ARMv7 מודול חישוב.
היו גם הנפוצים הבאיםרכיבים עבור כל הליבות במעבד:
- Cash L2.
- יחידת בקרת ליבה CoreSight.
- AMBA בקר אפיק נתונים עם קיבולת של 128 סיביות.
תדרים אפשריים
תדר השעון המרבי עבור ארכיטקטורת מיקרו-מעבד זו יכול לנוע בין 600 מגה-הרץ ל-3 גיגה-הרץ. כמו כן, יש לציין כי פרמטר זה, המעיד על ההשפעה המקסימלית על ביצועי מערכת המחשוב, משתנה. יתרה מכך, התדירות מושפעת משלושה גורמים בו-זמנית:
- רמת המורכבות של הבעיה הנפתרת.
- דרגת אופטימיזציה של תוכנה לריבוי שרשורים.
- ערך נוכחי של טמפרטורת גביש מוליכים למחצה.
כדוגמה, קחו בחשבון את האלגוריתם של שבב MT6582, המבוסס על A7 וכולל 4 יחידות מחשוב, שהתדר שלהן נע בין 600 מגה-הרץ ל-1.3 גיגה-הרץ. במצב סרק, התקן מעבד זה יכול להיות בעל יחידת חישוב אחת בלבד, והוא פועל בתדר הנמוך ביותר האפשרי של 600 מגה-הרץ. מצב דומה יתרחש כאשר יישום פשוט מופעל בגאדג'ט נייד. אבל כאשר צעצוע עתיר משאבים עם אופטימיזציה לריבוי ההליכים מופיע ברשימת המשימות, כל 4 בלוקים של עיבוד קוד תוכנית בתדר של 1.3 GHz יתחילו לעבוד באופן אוטומטי. כשהמעבד מתחמם, הליבות החמות ביותר יורידו את ערך התדר או אפילולכבות. מצד אחד, גישה זו מספקת יעילות אנרגטית, ומצד שני, רמה מקובלת של ביצועי שבב.
Cache
רק 2 רמות מטמון מסופקות ב-ARM Cortex A7. המאפיינים של גביש המוליך למחצה, בתורם, מצביעים על כך שהרמה הראשונה מחולקת בהכרח ל-2 חצאים שווים. אחד מהם צריך לאחסן נתונים, והשני - הוראות. גודל המטמון הכולל ברמה 1 לפי המפרט יכול להיות שווה ל-64 KB. כתוצאה מכך, אנו מקבלים 32KB עבור נתונים ו-32 KB עבור קוד. המטמון ברמה 2 במקרה זה יהיה תלוי בדגם המעבד הספציפי. הנפח הקטן ביותר שלו יכול להיות שווה ל-0 MB (כלומר, נעדר), והגדול ביותר - 4 MB.
בקר RAM. תכונות
בקר RAM מובנה מגיע עם כל מעבד ARM Cortex A7. המאפיינים של התוכנית הטכנית מצביעים על כך שהיא מתמקדת בעבודה בשילוב עם LPDDR3 RAM. תדרי הפעולה המומלצים של ה-RAM במקרה זה הם 1066 מגה-הרץ או 1333 מגה-הרץ. גודל ה-RAM המקסימלי שניתן למצוא בפועל עבור דגם שבב זה הוא 2 GB.
גרפיקה משולבת
כצפוי, להתקני מיקרו-מעבד אלה יש תת-מערכת גרפית משולבת. ARM ממליצה להשתמש בכרטיס מסך Mali-400MP2 משלה עם מעבד זה. אבל הביצועים שלו לרוב לא מספיקים כדי לנצל את הפוטנציאלמכשיר מיקרו-מעבד. לכן, מעצבי שבבים משתמשים במתאמים יעילים יותר בשילוב עם שבב זה, למשל, Power VR6200.
תכונות התוכנה
שלושה סוגים של מערכות הפעלה מכוונות למעבדי ARM:
- אנדרואיד מענקית החיפוש Google.
- iOS מאת APPLE.
- Windows Mobile מאת Microsoft.
כל שאר תוכנות המערכת עדיין לא זכו להפצה רבה. נתח השוק הגדול ביותר של תוכנות כאלה, כפי שניתן לנחש, תופס על ידי אנדרואיד. למערכת הזו יש ממשק פשוט ואינטואיטיבי ומכשירים ברמת הכניסה המבוססים עליו מאוד מאוד משתלמים. עד גרסה 4.4 כולל, הוא היה 32 סיביות, ומאז 5.0 הוא החל לתמוך בחישובי 64 סיביות. מערכת הפעלה זו פועלת בהצלחה על כל משפחה של מעבדי RISC, כולל ARM Cortex A7. תפריט ההנדסה הוא תכונה חשובה נוספת של תוכנת מערכת זו. בעזרתו, אתה יכול להגדיר מחדש באופן משמעותי את היכולות של מערכת ההפעלה. ניתן לקבל גישה לתפריט זה באמצעות קוד אישי לכל דגם מעבד.
תכונה חשובה נוספת של מערכת הפעלה זו היא התקנת כל העדכונים האפשריים באופן אוטומטי. לכן, אפילו תכונות חדשות עשויות להופיע על השבבים של משפחת ARM Cortex A7. קושחה יכולה להוסיף אותם. המערכת השנייה מכוונת לגאדג'טים ניידים של APPLE. מכשירים כאלה תופסים בעיקר את פלח הפרימיום ויש להם רמות תואמות של ביצועים ועלות. מערכת ההפעלה העדכנית ביותר מול Windows Mobile עדיין לא התקבלההפצה נהדרת. ישנם מכשירים המבוססים על זה בכל פלח של גאדג'טים ניידים, אבל כמות קטנה של תוכנות יישומים במקרה זה מהווה גורם מרתיע להפצתה.
דגמי מעבד
הזולים והפחות פרודוקטיביים במקרה זה הם שבבי 1 ליבה. הנפוץ ביותר ביניהם היה MT6571 מבית MediaTek. מעלה מדרגה מעבדי ARM Cortex A7 Dual Core. דוגמה לכך היא MT6572 מאותו יצרן. רמת ביצועים גבוהה עוד יותר סופקה על ידי Quad Core ARM Cortex A7. השבב הפופולרי ביותר ממשפחה זו הוא MT6582, שכעת ניתן למצוא אותו אפילו בגאדג'טים ניידים ברמה התחלתית. ובכן, רמת הביצועים הגבוהה ביותר סופקה על ידי מעבדים מרכזיים בעלי 8 ליבות, שאליהם השתייך ה-MT6595.
סיכויי פיתוח נוסף
עד כה עדיין תוכל למצוא מכשירים ניידים על מדפי החנויות המבוססים על מכשיר מעבד מוליכים למחצה המבוסס על 4X ARM Cortex A7. אלה הם MT6580, MT6582 ו-Snapdragon 200. כל השבבים הללו כוללים 4 יחידות מחשוב ובעלי רמת יעילות אנרגטית מצוינת. כמו כן, העלות במקרה זה היא מאוד מאוד צנועה. אבל עדיין, התקופות הטובות ביותר של ארכיטקטורת המיקרו-מעבד הזה מאחורינו. שיא המכירות של מוצרים המבוססים עליו נפל ב-2013-2014, כאשר כמעט ולא הייתה לו אלטרנטיבה בשוק הגאדג'טים הניידים. יתר על כן, במקרה זה אנו מדברים על מכשירים תקציביים עם 1 או 2מודולי מחשוב, ועם גאדג'טים מובילים עם מעבד 8 ליבות. כרגע, הוא נאלץ בהדרגה לצאת מהשוק על ידי Cortex A53, שהיא בעצם גרסת 64 סיביות שונה של A7. יחד עם זאת, היא שמרה על היתרונות העיקריים של קודמתה באופן מלא ומוחלט, והעתיד הוא בהחלט שלה.
חוות דעת של מומחים ומשתמשים. ביקורות אמיתיות על שבבים המבוססים על ארכיטקטורה זו. חוזקות וחולשות
בהחלט, הופעתה של ארכיטקטורת ARM Cortex A7 של התקני מיקרו-מעבד הפכה לאירוע משמעותי עבור עולם המכשירים הניידים. ההוכחה הטובה ביותר לכך היא שמכשירים המבוססים עליו נמכרים בהצלחה כבר יותר מ-5 שנים. כמובן, כעת היכולות של ה-CPU מבוסס A7 כבר לא מספיקות אפילו כדי לפתור משימות ברמה בינונית, אבל קוד התוכנית הפשוט ביותר בשבבים כאלה עדיין מתפקד בהצלחה. רשימת התוכנות הללו כוללת השמעת וידאו, האזנה להקלטות אודיו, קריאת ספרים, גלישה באינטרנט, ואפילו הצעצועים הפשוטים ביותר במקרה זה יתחילו ללא בעיות. בכך מתמקדים הפורטלים הנושאים המובילים המוקדשים לגאדג'טים ומכשירים ניידים, הן מומחים מובילים מסוג זה והן משתמשים רגילים. החיסרון העיקרי של A7 הוא היעדר תמיכה במחשוב 64 סיביות. ובכן, היתרונות העיקריים שלו כוללים את השילוב המושלם של יעילות אנרגטית וביצועים.
תוצאות
בהחלט, ארכיטקטורת ARM Cortex A7 היא שלמהעידן בעולם המכשירים הניידים. זה היה עם הופעתו כי מכשירים ניידים הפכו סבירים ופרודוקטיביים למדי. ועצם העובדה שהוא נמכר בהצלחה כבר יותר מ-5 שנים היא אישור נוסף לכך. אבל אם בהתחלה גאדג'טים המבוססים עליו כבשו את מגזרי האמצע והפרימיום של השוק, כעת נותרו להם רק מחלקת התקציב. הארכיטקטורה הזו מיושנת והופכת בהדרגה נחלת העבר.
