See artikkel käsitleb ARM Cortex A7 protsessori arhitektuuri. Sellel põhinevaid pooljuhttooteid võib leida nutitelefonidest, ruuteritest, tahvelarvutitest ja muudest mobiilseadmetest, kus see kuni viimase ajani oli selles turusegmendis liidripositsioonil. Nüüd asendatakse see järk-järgult uuemate ja värskemate protsessorilahendustega.
Lühike teave ARM-i kohta
ARMi ajalugu sai alguse 1990. aastal, kui selle asutas Robin Saxby. Selle loomise aluseks oli uus mikroprotsessori arhitektuur. Kui enne seda oli CPU turul valitsev positsioon x86 või CISC, siis pärast selle ettevõtte moodustamist tekkis väärikas alternatiiv RISCi näol. Esimesel juhul vähendati programmi koodi täitmist 4 etapini:
- Hankige masina juhised.
- Mikrokoodi teisendamine.
- Mikrojuhiste hankimine.
- Mikrokäskude samm-sammuline täitmine.
RISС arhitektuuri põhiidee oli, et programmikoodi töötlemist saab taandada 2 etapini:
- Hankige RISC-juhised.
- RISC-juhiste töötlemine.
Nii esimesel kui ka teisel juhul on nii plusse kui ka olulisi puudusi. x86 vallutas eduk alt arvutituru ja RISC (sealhulgas 2011. aastal kasutusele võetud ARM Cortex A7) – mobiilseadmete turu.
Cortex A7 arhitektuuri ilmumise ajalugu. Põhifunktsioonid
Cortex A8 oli Cortex A7 aluseks. Arendajate põhiidee oli antud juhul suurendada protsessorilahenduse jõudlust ja oluliselt parandada energiatõhusust. See juhtus lõpuks ARM-i inseneridega. Teine oluline omadus antud juhul oli see, et sai võimalikuks luua big. LITTLE tehnoloogiaga protsessor. See tähendab, et pooljuhtkristall võib sisaldada 2 arvutusmoodulit. Üks neist oli suunatud lihtsaimate ülesannete lahendamisele minimaalse energiatarbimisega ja reeglina täitsid selles rollis Cortex A7 tuumad. Teine oli mõeldud kõige keerukama tarkvara käitamiseks ja põhines Cortex A15 või Cortex A17 arvutusüksustel. Ametlikult esitleti "Cortex A7", nagu varem märgitud, 2011. aastal. Noh, esimene ARM Cortex A7 protsessor ilmus aasta hiljem, st 2012. aastal.
Tootmistehnoloogia
EsialguA7 baasil valmistatud pooljuhttooted toodeti vastav alt tehnoloogilistele standarditele 65 nm. Nüüd on see tehnoloogia lootusetult vananenud. Seejärel anti välja veel kaks põlvkonda A7 protsessoreid vastav alt tolerantsistandarditele 40 nm ja 32 nm. Kuid nüüd on need muutunud ebaoluliseks. Viimased sellel arhitektuuril põhinevad protsessorimudelid on juba toodetud 28 nm standardite järgi ja just neid võib veel müügil leida. Vaev alt on oodata edasist üleminekut uutele tehnoloogilistele protsessidele koos uute tolerantsistandardite ja vananenud arhitektuuriga. A7-põhised kiibid hõivavad nüüd mobiilseadmete turu kõige eelarvelisema segmendi ja neid asendatakse järk-järgult A53-l põhinevate vidinatega, millel on peaaegu samade energiatõhususe parameetritega kõrgem jõudlus.
Mikroprotsessori tuuma arhitektuur
1, 2, 4 või 8 tuuma võivad olla osa ARM Cortex A7-põhisest protsessorist. Protsessorite omadused viimasel juhul näitavad, et kiip koosneb sisuliselt kahest 4-tuumalisest klastrist. 2-3 aastat põhinesid algtaseme protsessoritooted 1 või 2 arvutusmooduliga kiipidel. Keskmise tasandi hõivasid 4-tuumalised lahendused. Noh, premium segment oli 8-tuumaliste kiipide taga. Iga sellel arhitektuuril põhinev mikroprotsessori tuum sisaldas järgmisi mooduleid:
- Ujukomaühik (FPU).
- 1. sularahatase.
- NEON-plokk CPU optimeerimiseks.
- ARMv7 arvutusmoodul.
Levinud olid ka järgmisedkomponendid kõigi protsessori tuumade jaoks:
- Sularaha L2.
- CoreSighti põhijuhtseade.
- AMBA andmesiini kontroller 128-bitise mahuga.
Võimalikud sagedused
Selle mikroprotsessori arhitektuuri maksimaalne taktsagedus võib varieeruda vahemikus 600 MHz kuni 3 GHz. Samuti tuleb märkida, et see parameeter, mis näitab maksimaalset mõju arvutussüsteemi jõudlusele, on erinev. Lisaks mõjutavad sagedust kolm tegurit korraga:
- Lahendatava probleemi keerukuse tase.
- Tarkvara optimeerimise aste mitmelõimeliseks kasutamiseks.
- Pooljuhtkristallide temperatuuri praegune väärtus.
Võtke näiteks MT6582 kiibi algoritm, mis põhineb A7-l ja sisaldab 4 arvutusüksust, mille sagedus varieerub vahemikus 600 MHz kuni 1,3 GHz. Ooterežiimis saab sellel protsessorseadmel olla ainult üks arvutusüksus ja see töötab madalaimal võimalikul sagedusel 600 MHz. Sarnane olukord tekib siis, kui mobiilividinal käivitatakse lihtne rakendus. Kuid kui ülesannete loendisse ilmub ressursimahukas mänguasi, mis on optimeeritud mitme lõime jaoks, hakkavad automaatselt tööle kõik 4 programmikoodi töötlemise plokki sagedusel 1,3 GHz. Kui protsessor kuumeneb, alandavad kuumimad tuumad sageduse väärtust või isegi sedaLülita välja. Ühest küljest tagab see lähenemisviis energiatõhususe ja teisest küljest vastuvõetava kiibi jõudluse taseme.
Vahemälu
ARM Cortex A7 pakub ainult 2 vahemälu taset. Pooljuhtkristalli omadused näitavad omakorda, et esimene tase on tingimata jagatud 2 võrdseks pooleks. Üks neist peaks salvestama andmeid ja teine - juhiseid. Vahemälu kogumaht 1. tasemel võib vastav alt spetsifikatsioonidele olla võrdne 64 KB-ga. Selle tulemusel saame andmete jaoks 32 KB ja koodi jaoks 32 KB. 2. taseme vahemälu oleneb sel juhul konkreetsest protsessori mudelist. Selle väikseim maht võib olla 0 MB (st puudub) ja suurim - 4 MB.
RAM-kontroller. Funktsioonid
Sisseehitatud RAM-kontroller on varustatud mis tahes ARM Cortex A7 protsessoriga. Tehnilise plaani omadused näitavad, et see on keskendunud töötamisele koos LPDDR3 RAM-iga. RAM-i soovitatavad töösagedused on sel juhul 1066 MHz või 1333 MHz. Maksimaalne RAM-i suurus, mida selle kiibimudeli puhul praktikas leida võib, on 2 GB.
Integreeritud graafika
Ootuspäraselt on neil mikroprotsessorseadmetel integreeritud graafika alamsüsteem. ARM soovitab selle protsessoriga kasutada omaenda Mali-400MP2 graafikakaarti. Kuid selle jõudlus ei ole sageli potentsiaali avamiseks piisavmikroprotsessor seade. Seetõttu kasutavad kiibidisainerid koos selle kiibiga tõhusamaid adaptereid, näiteks Power VR6200.
Tarkvara funktsioonid
ARM-protsessoritele on sihitud kolme tüüpi operatsioonisüsteeme:
- Android otsingugigandilt Google.
- iOS, APPLE.
- Microsofti Windows Mobile.
Kõik muu süsteemitarkvara pole veel palju levitatud. Sellise tarkvara suurima turuosa, nagu võite arvata, hõivab Android. Sellel süsteemil on lihtne ja intuitiivne liides ning sellel põhinevad algtaseme seadmed on väga-väga soodsad. Kuni versioonini 4.4 (kaasa arvatud) oli see 32-bitine ja alates versioonist 5.0 hakkas see toetama 64-bitiseid arvutusi. See OS töötab eduk alt mis tahes RISC-protsessorite perekonnas, sealhulgas ARM Cortex A7. Insenerimenüü on selle süsteemitarkvara teine oluline funktsioon. Selle abiga saate OS-i võimalusi oluliselt ümber konfigureerida. Sellele menüüle pääseb juurde koodiga, mis on iga CPU mudeli jaoks individuaalne.
Selle OS-i teine oluline funktsioon on kõigi võimalike värskenduste automaatne installimine. Seetõttu võivad ARM Cortex A7 perekonna kiipidele ilmuda isegi uued funktsioonid. Püsivara saab neid lisada. Teine süsteem on suunatud APPLE'i mobiilividinatele. Sellised seadmed hõivavad peamiselt esmaklassilist segmenti ning neil on vastav jõudluse ja maksumuse tase. Uusimat OS-i Windows Mobile'i ees pole veel saanudsuurepärane jaotus. Sellel põhinevaid seadmeid on igas mobiilsete vidinate segmendis, kuid väike kogus rakendustarkvara takistab selle levitamist.
Protsessorimudelid
Kõige soodsamad ja kõige vähem tootlikud on sel juhul 1-tuumalised kiibid. Kõige levinum neist oli MediaTeki MT6571. Kõrgemal kohal on ARM Cortex A7 kahetuumalised protsessorid. Näiteks on sama tootja MT6572. Veelgi parema jõudluse taseme pakkus Quad Core ARM Cortex A7. Kõige populaarsem kiip sellest perekonnast on MT6582, mida võib nüüd leida isegi algtaseme mobiilividinatest. Noh, kõrgeima jõudluse pakkusid 8-tuumalised keskprotsessorid, mille hulka kuulus ka MT6595.
Edasised arenguväljavaated
Siiani leiate poelettidelt endiselt mobiilseid seadmeid, mis põhinevad 4X ARM Cortex A7 baasil pooljuhtprotsessorseadmel. Need on MT6580, MT6582 ja Snapdragon 200. Kõik need kiibid sisaldavad 4 arvutusseadet ja neil on suurepärane energiatõhususe tase. Samuti on kulu sel juhul väga-väga tagasihoidlik. Kuid sellegipoolest on selle mikroprotsessor-arhitektuuri parimad ajad seljataga. Sellel põhinevate toodete müügi kõrghetk langes aastatel 2013-2014, mil sellel mobiilividinate turul alternatiivi praktiliselt polnud. Veelgi enam, antud juhul räägime eelarveseadmetest, millel on 1 või 2arvutusmoodulid ja 8-tuumalise protsessoriga lipulaevvidinad. Hetkel sunnib seda tasapisi turult välja minema Cortex A53, mis on sisuliselt A7 muudetud 64-bitine versioon. Samal ajal säilitas ta täielikult ja täielikult oma eelkäija peamised eelised ning tulevik on kindlasti tema oma.
Ekspertide ja kasutajate arvamus. Sellel arhitektuuril põhinevad tõelised ülevaated kiipide kohta. Tugevused ja nõrkused
Kindlasti on ARM Cortex A7 mikroprotsessorseadmete arhitektuuri ilmumisest saanud mobiilseadmete maailma jaoks märkimisväärne sündmus. Selle parimaks tõestuseks on see, et sellel põhinevaid seadmeid on eduk alt müüdud juba üle 5 aasta. Loomulikult ei piisa nüüd A7-põhise protsessori võimalustest enam isegi kesktaseme ülesannete lahendamiseks, kuid kõige lihtsam programmikood sellistel kiipidel toimib endiselt eduk alt. Sellise tarkvara loendis on video taasesitus, helisalvestiste kuulamine, raamatute lugemine, veebis surfamine ja isegi kõige lihtsamad mänguasjad käivituvad sel juhul probleemideta. Sellele keskenduvad juhtivad mobiilsetele vidinatele ja seadmetele pühendatud temaatilised portaalid, nii sedalaadi juhtivad eksperdid kui ka tavakasutajad. A7 peamine puudus on 64-bitise andmetöötluse toe puudumine. Noh, selle peamised eelised hõlmavad energiatõhususe ja jõudluse täiuslikku kombinatsiooni.
Tulemused
Kindlasti on ARM Cortex A7 arhitektuur tervikajastu mobiilseadmete maailmas. Just selle tulekuga muutusid mobiilseadmed taskukohaseks ja üsna tootlikuks. Ja ainuüksi fakt, et seda on eduk alt müüdud juba üle 5 aasta, on selle järjekordne kinnitus. Kuid kui algul hõivasid sellel põhinevad vidinad turu keskmise ja esmaklassilise segmendi, siis nüüd on neile jäänud vaid eelarveklass. See arhitektuur on aegunud ja muutub järk-järgult minevikku.
