Працэсар ARM Cortex A7: характарыстыкі і водгукі

ARM Cortex A7 . У гэтым матэрыяле пойдзе гаворка пра працэсарнай архітэктуры ARM Cortex A7. Паўправадніковыя прадукты на яе аснове можна сустрэць у смартфонах, роутерах, планшэтных ПК і іншых мабільных прыладах, дзе яна да нядаўніх часоў займала вядучыя пазіцыі ў гэтым сегменце рынку. Зараз жа яе паступова выцясняюць больш новыя і свежыя працэсарныя рашэння.

Кароткая даведка аб кампаніі ARM

началась в 1990 году, когда она была основана Робином Саксби. Гісторыя кампаніі ARM пачалася ў 1990 годзе, калі яна была заснавана Робінам Саксби. Асновай жа для яе стварэння стала новая мікрапрацэсарная архітэктура. , то после образования данной компании появилась достойная альтернатива в виде RISC. Калі да гэтага панавальныя пазіцыі на рынку ЦПУ займала х86 або CISC, то пасля адукацыі дадзенай кампаніі з'явілася годная альтэрнатыва ў выглядзе RISC. У першым выпадку выкананне праграмнага кода зводзілася да 4 этапах:

1. Атрыманне машынных інструкцый.

2. Выкананне пераўтварэнні мікракода.

3. Атрыманне микроинструкций.

4. Паэтапнае выкананне микроинструкций.

сновная же идея архитектуры RIS С состояла в том, что обработку программного кода можно свести к 2 этапам: Аб сновном ж ідэя архітэктуры RIS З складалася ў тым, што апрацоўку праграмнага кода можна звесці да 2 этапах:

1. RISC- инструкций. Атрыманне RISC- інструкцый.

2. RISC- инструкций. Апрацоўка RISC- інструкцый.

ак в первом, так и во втором случае есть как плюсы, так и существенные недостатки. Да ак у першым, так і ў другім выпадку ёсць як плюсы, так і істотныя недахопы. RISC ( в том числе и ARM Cortex A7 , представленная 2011 году) — рынок мобильных устройств. х86 паспяхова заваявала кампутарны рынак, а RISC (у тым ліку і ARM Cortex A7, прадстаўленая 2011 годзе) - рынак мабільных прылад.

Гісторыя з'яўлення архітэктуры Cortex A7. ключавыя асаблівасці

У якасці асновы для «Кортекс А7» выступала «Кортекс А8». Асноўная ідэя распрацоўнікаў у дадзеным выпадку зводзілася да таго, каб павялічыць прадукцыйнасць і значна палепшыць энергаэфектыўнасць працэсарнага рашэння. . Менавіта гэта ў канчатковым выніку і атрымалася ў інжынераў кампаніі ARM. Яшчэ адной важнай асаблівасцю ў дадзеным выпадку стала тое, што з'явілася магчымасць ствараць ЦПУ з тэхналогіяй big.LITTLE. Гэта значыць паўправадніковы крышталь мог ўключаць 2 вылічальных модуля. Адзін з іх быў накіраваны на вырашэнне найбольш простых задач з мінімальным энергаспажываннем і, як правіла, у гэтай ролі і выступалі ядра «Кортекс А7». Другі ж быў прызначаны для запуску найбольш складанага софту і грунтаваўся на вылічальных блоках «Кортекс А15» або «Кортекс А17». Афіцыйна «Кортекс А7» была прадстаўлена, як было адзначана раней, у 2011 годзе. Ну а першы працэсар ARM Cortex A7 ўбачыў святло годам пазней, гэта значыць у 2012 годзе.

тэхналогія вытворчасці

Першапачаткова паўправадніковыя прадукты на аснове А7 рабіліся па тэхналагічным нормам 65 нм. Зараз гэтая тэхналогія безнадзейна састарэла. У далейшым былі выпушчаныя яшчэ два пакалення працэсараў А7 па нормах допуску ўжо 40 нм і 32 нм. Але і яны цяпер ужо сталі неактуальнымі. Найбольш свежыя мадэлі ЦПУ на аснове гэтай архітэктуры вырабляюцца ўжо па нормах 28 нм, і менавіта іх пакуль яшчэ можна сустрэць у продажы. Далейшы пераход на больш новыя тэхналагічныя працэсы з новымі нормамі допуску і састарэлай архітэктурай чакаць наўрад ці варта. Чыпы на базе А7 зараз займаюць найбольш бюджэтны сегмент рынку мабільных прылад і іх паступова выцясняюць ўжо гаджэты на аснове А53, якая практычна пры той жа энергаэфектыўнасці параметрах мае больш высокі ўзровень хуткадзейнасці.

Архітэктура мікрапрацэсарнай ядра

1, 2, 4 ці 8 ядраў можа ўваходзіць у склад ЦПУ на базе ARM Cortex A7. Характарыстыкі працэсараў у апошнім выпадку паказваюць на тое, што ў склад чыпа ўваходзяць, па сутнасці, 2 кластара па 4 ядра. 2-3 гады працэсарныя прадукты пачатковага ўзроўню грунтаваліся на чыпах з 1-ім ці 2-ма вылічальнымі модулямі. Сярэдні ўзровень займалі 4-ядзерныя рашэнні. Ну а прэміум-сегмент быў за 8-ядзернымі чыпамі. Кожнае мікрапрацэсарнае ядро на аснове такой архітэктуры ўключала наступныя модулі:

• лок обработки чисел с плавающей запятой ( FPU). Б лок апрацоўкі лікаў з якая плавае коскі (FPU).

• Кэш 1-га ўзроўню.

• NEON для оптимизации работы ЦПУ. Блок NEON для аптымізацыі працы ЦПУ.

• ARMv7. Вылічальны модуль ARMv7.

Таксама былі наступныя агульныя кампаненты для ўсіх ядраў у складзе ЦПУ:

• Кэш L2.

• Блок кіравання ядрамі CoreSight.

• Кантролер шыны кіравання дадзенымі АМВА з разраднасцю 128 біт.

магчымыя частоты

Максімальнае значэнне тактавай частоты для дадзенай мікрапрацэсарнай архітэктуры можа змяняцца ад 600 МГц да 3 Ггц. Таксама неабходна адзначыць, што гэты параметр, які паказвае максімальны ўплыў на прадукцыйнасць вылічальнай сістэмы, змяняецца. Прычым на частату аказвае ўплыў адразу тры фактары:

• Узровень складанасці развязальнай задачы.

• Ступень аптымізацыі праграмнага забеспячэння пад шматструменнасць.

• Бягучае значэнне тэмпературы паўправадніковага крышталя.

У якасці прыкладу разгледзім алгарытм працы чыпа МТ6582, які грунтуецца на А7 і ўключае 4 вылічальных блока, частата якіх змяняецца ад 600 МГц да 1,3 Ггц. У рэжыме прастою ў гэтага працэсарнага прылады можа знаходзіцца толькі толькі адзін блок вылічэнняў, і ён функцыянуе на мінімальна магчымай частаце ў 600 Мгц. Аналагічная сітуацыя будзе і ў тым выпадку, калі будзе запушчана простае дадатак на мабільным гаджэце. Але калі ж у спісе задач з'явіцца рэсурсаёмістая цацка з аптымізацыяй пад шматструменнасць, то аўтаматычна ўключацца ў работу ўсе 4 блока апрацоўкі праграмнага кода на частаце 1,3 Ггц. Па меры нагрэву ЦПУ найбольш гарачыя ядра будуць паніжаць значэнне частоты або нават адключацца. З аднаго боку, такі падыход забяспечвае энергоэффективнсть, а з другога - прымальны ўзровень хуткадзейнасці чыпа.

Кэш-памяць

Усяго толькі 2 ўзроўню кэша прадугледжана ў ARM Cortex A7. Характарыстыкі паўправадніковага крышталя, у сваю чаргу, паказваюць на тое, што першы ўзровень у абавязковым парадку падзелены на 2 роўныя палоўкі. должна хранить данные, а другая — инструкции. Адна з іх павінна захоўваць дадзеныя, а іншая - інструкцыі. азмер кеша на 1-ом уровне по спецификациям может быть равен 64 Кб. Сумарны р азмер кэша на 1-ым узроўні па спецыфікацыях можа быць роўны 64 Кб. Як вынік, атрымліваем 32 Кб для дадзеных і 32 Кб для кода. е ть от конкретной модели ЦПУ. Кэш 2-га ўзроўню ў гэтым выпадку будзе завіс е ть ад канкрэтнай мадэлі ЦПУ. Найменшы аб'ём яго можа быць роўны 0 Мб (гэта значыць адсутнічаць), а найбольшы - 4 Мб.

Кантролер аператыўнай памяці. яго асаблівасці

Убудаваным кантролерам аператыўнай памяці камплектуецца любы працэсар ARM Cortex A7. характарыстыкі тэхнічнага плана паказваюць на тое, што ён арыентаваны на працу ў звязку з АЗП стандарту LPDDR3. Рэкамендаваныя частоты функцыянавання аператыўнай памяці ў дадзеным выпадку роўныя 1066 МГц або 1333 МГц. Максімальны ж памер АЗП, які можна сустрэць на практыцы, для дадзенай мадэлі чыпа роўны 2 Гб.

інтэграваная графіка

Як і пакладзена, дадзеныя мікрапрацэсарныя прылады маюць інтэграваную графічную падсістэму. рекомендует использовать в сочетании с этим ЦПУ графическую карту собственной разработки Mali - 400MP2 . Кампанія-вытворца ARM рэкамендуе выкарыстоўваць у спалучэнні з гэтым ЦПУ графічную карту ўласнай распрацоўкі Mali - 400MP2. Але яе прадукцыйнасці часцей за ўсё недастаткова для таго, каб раскрыць патэнцыял мікрапрацэсарнай прылады. Таму распрацоўшчыкі чыпаў ўжываюць у спалучэнні з гэтым чыпам больш прадукцыйныя адаптары, напрыклад, Power VR6200.

праграмныя асаблівасці

Тры выгляду аперацыйных сістэм нацэлена на працэсары ARM:

• от поискового гиганта Google. Android ад пошукавага гіганта Google.

• от APPLE. iOS ад APPLE.

• от «Майкрософт». Windows Mobile ад «Майкрасофт».

Усё астатняе сістэмнае праграмнае забеспячэнне пакуль не атрымала вялікага распаўсюджвання. Найбольшую долю на рынку такога софту, як ня цяжка здагадацца, займае менавіта Android. Гэтая сістэма мае просты і зразумелы інтэрфейс і прылады на яе аснове пачатковага ўзроўню з'яўляюцца вельмі і вельмі даступнымі. Да версіі 4.4 ўключна яна была 32-бітнай, а з 5.0 стала падтрымліваць 64-разрадныя вылічэнні. , в том числе и ARM Cortex A7. Гэтая АС паспяхова функцыянуе на любым сямействе ЦПУ архітэктуры RISC, у тым ліку і ARM Cortex A7. Інжынернае меню - гэта яшчэ адна важная асаблівасць дадзенага сістэмнага софту. З яе дапамогай можна істотна пераналадзіць магчымасці АС. Доступ жа да гэтага меню можна атрымаць з дапамогай кода, які для кожнай мадэлі ЦПУ індывідуальны.

Яшчэ яна важная асаблівасць гэтай АС - ўстаноўка ўсіх магчымых абнаўленняў аўтаматычна. Таму нават новыя магчымасці могуць з'явіцца на чыпах сямейства ARM Cortex A7. Прашыўка іх можа дадаць. Другая сістэма нацэлена на мабільныя гаджэты кампаніі APPLE. Такія прылады ў асноўным займаюць прэміум - сегмент і маюць адпаведныя ўзроўні хуткадзейнасці і кошт. пока не получила большого распространения. Апошняя АС у асобе Windows Mobile пакуль не атрымала вялікага распаўсюджвання. Прылады на яе аснове ёсць у любым сегменце мабільныя гаджэтаў, але вось малая колькасць прыкладнога софту ў дадзеным выпадку з'яўляецца стрымліваючым фактарам для яе распаўсюду.

мадэлі працэсараў

Найбольш даступнымі і найменш прадукцыйнымі ў гэтым выпадку з'яўляюцца 1-ядзерныя чыпы. Найбольшае распаўсюджванне сярод іх атрымаў МТ6571 ад кампаніі медыятэкі. На прыступку вышэй знаходзяцца двух'ядравыя ЦПУ ARM Cortex A7 Dual Core. У якасці прыкладу можна прывесці МТ6572 ад усё таго ж самага вытворцы. Яшчэ большы ўзровень хуткадзейнасці забяспечвалі Quad Core ARM Cortex A7. Найбольш папулярным чыпам з гэтага сямейства з'яўляецца МТ6582, які цяпер нават можна сустрэць у мабільных гаджэтах пачатковага ўзроўню. Ну а найбольшы ўзровень хуткадзейнасці забяспечвалі 8-ядзерныя цэнтральныя працэсары, да якіх належаў МТ 6595.

Далейшыя перспектывы развіцця

Пакуль яшчэ можна сустрэць на прылаўках крам мабільныя прылады ў аснове якіх ляжыць паўправадніковай працэсарнае прылада на базе 4X ARM Cortex A7. Гэта і МТ6580, МТ6582 і «Снапдрагон 200». Усе гэтыя чыпы ўключаюць 4 вылічальных блока і маюць хвацкі ўзровень энергаэфектыўнасці. Таксама кошт у гэтым выпадку вельмі і вельмі сціплая. Але ўсё ж лепшыя часы гэта мікрапрацэсарнай архітэктуры ўжо ззаду. Пік продажаў прадукцыі на яе аснове прыпаў на 2013-2014 гады, калі на рынку мабільных гаджэтаў у яе практычна не было альтэрнатывы. Прычым у гэтым выпадку гаворка ідзе як аб бюджэтных прыладах з 1 або 2 вылічальнымі модулямі, так і з флагманскімі гаджэтамі з 8-ядзерных ЦПУ. На бягучы момант яе паступова з рынку выцясняе «Кортекс А53», якая па сутнасці з'яўляецца мадыфікаванай 64-бітнай версіяй А7. Пры гэтым асноўныя перавагі сваёй папярэдніцы яна захавала цалкам і цалкам, і будучыня ўжо дакладна за ёй.

Меркаванне экспертаў і карыстальнікаў. Рэальныя водгукі аб чыпах на базе дадзенай архітэктуры. Моцныя і слабыя бакі

Безумоўна, знакавай падзеяй для свету мабільных прылад стала з'яўленне архітэктуры мікрапрацэсарных прылад ARM Cortex A7. Найлепшым доказам гэтага стала тое, што прылады на яе базе ўжо паспяхова прадаюцца больш за 5 гадоў. Вядома, цяпер ужо магчымасцяў ЦПУ на аснове А7 ўжо недастаткова нават для вырашэння задач сярэдняга ўзроўню, але вось найбольш просты праграмны код на такіх чыпах і па гэты дзень паспяхова функцыянуе. У пералік такога софту ўваходзіць прайграванне відэа, праслухоўванне аўдыёзапісаў, чытанне кніг, вэб-сёрфінг і нават найбольш простыя цацкі ў гэтым выпадку запусцяцца без асаблівых праблем. Менавіта на гэтым і акцэнтуюць увагу на вядучых тэматычных парталах, прысвечаных мабільным гаджэтам і девайсам як вядучыя спецыялісты такога плану, так і звычайныя карыстальнікі. Ключавой мінус А7 - гэта адсутнасць падтрымкі 64-бітных вылічэнняў. Ну а да асноўных плюсаў яе можна аднесці ідэальнае спалучэнне энергаэфектыўнасці і прадукцыйнасці.

вынікі

это целая эпоха в мире мобильных устройств. Безумоўна, архітэктура ARM Cortex A7 - гэта цэлая эпоха ў свеце мабільных прылад. Менавіта з яе з'яўленнем мабільныя прылады сталі даступнымі і досыць прадукцыйнымі. І адзін той факт, што яна ўжо больш за 5 гадоў паспяхова прадаецца, лішняе таму пацверджанне. Але калі спачатку гаджэты на яе базе займалі сярэдні і прэміум сегменты рынку, то цяпер за імі застаўся толькі бюджэтны клас. Гэтая архітэктура састарэла і паступова сыходзіць у мінулае.