Какие системы поддерживают arm процессоры

Процессоры x86 и ARM — в чём разница?

Правда ли, что процессор в вашем мобильнике мощнее, чем в вашем компьютере?

Раньше было так: есть мощные процессоры для настольных компьютеров, ноутбуков и серверов, а есть слабые процессоры для мобильных устройств — телефонов и планшетов.

Теперь ситуация меняется: мобильные процессоры постепенно обгоняют настольные, а настольные начинают заимствовать технологии из мобильных.

RISC — простые команды, много кода

На заре процессоров у программистов не было языков высокого уровня, например JavaScript или Python. Все команды писались машинным кодом или на ассемблерах. Программист в то время работал с процессором напрямую, и каждая команда в коде обозначала какую-то инструкцию для процессора.

Например, типичная программа того времени по умножению одного числа на другое могла выглядеть для процессора так:

  1. Выдели память под первое число.
  2. Запиши в это место первое число.
  3. Выдели память под второе число.
  4. Запиши в память второе число.
  5. Поставь единицу в такой-то служебный регистр.
  6. Выполни команду битового сдвига для первого числа.
  7. (много других команд)
  8. Верни служебный регистр в состояние «0».
  9. Выдели память под результат
  10. Результат умножения положи на это место.

В итоге получалась большая программа, которую было довольно сложно прочитать.

Такую технологию назвали RISC — Reduced-instruction-set Computing, компьютер с ограниченным набором команд.

Некоторое время спустя технологию RISC усовершенствовали двумя разными способами — так появились архитектуры x86 и ARM. Первые ориентировались на мощные компьютеры, вторые — на небольшие устройства с пониженным энергопотреблением.

x86 — это сложный RISC

С развитием компьютеров программисты захотели писать более сложные программы. Но чем сложнее программа, тем больше кода приходилось писать.

Тогда компания Intel выпустила процессор 8086, который поддерживал много новых команд. Они упрощали написание кода, частично закрывая разрыв между машинным кодом и высокоуровневым языком программирования.

Возьмём тот же пример кода для перемножения двух чисел. Для процессора 8086 код выглядел так:

  1. Возьми первое и второе число.
  2. Перемножь их, а результат положи в новый участок памяти.

«Перемножь числа» — это новая сложная команда, доступная в этом процессоре. Когда процессор встречает её в коде, он выполняет много других инструкций, похожих на те, которые мы писали в начале, и получает тот же результат.

Такая технология называется CISC — complex instruction set computer, вычислительная машина со сложным набором команд.

✅ С одной стороны, программистам теперь проще писать код: вместо тридцати инструкций можно написать три, а результат будет таким же. Чем больше новых сложных команд поддерживает процессор, тем быстрее идёт разработка.

❌ С другой — процессору теперь нужно тратить некоторое время на перевод сложных команд в простые. Когда он получает от программиста команду «Перемножь эти два числа», то превращает её в те самые тридцать строк кода и выполняет каждую команду.

После процессора 8086 вышли процессоры 80286 и 80386. Они получились настолько удачными для того времени, что с тех пор Intel маркировку всех своих основных процессоров заканчивала на «86», а технология и набор команд получили название «x86».

ARM — это продвинутый RISC

По другому пути пошла компания ARM, название которой расшифровывается как «Улучшенные RISC-машины». Подход был такой: зачем нужно много сложных команды для процессора, если можно по максимуму использовать простейшие команды и сосредоточиться на эффективности работы?

В итоге ARM усовершенствовали RISC-архитектуру, сделали команды проще и сосредоточились на эффективности.

В те времена ARM-процессоры работали не так быстро, как процессоры семейства x86, зато они потребляли гораздо меньше энергии. Со временем это позволило использовать ARM-процессоры в мобильных телефонах.

Получается, процессоры отличаются тем, что x86 это CISC, а ARM — это RISC?

Большинство думает именно так, и в каком-то смысле это похоже на правду. Но это не совсем точно.

Современные x86-процессоры на 80% состоят из RISC-модулей, которые обрабатывают RISC-команды. Каждая сложная CISC-команда специальным декодером разбивается на много простых команд, которые и выполняют эти модули.

Получается, что в основе любого современного процессора всё равно лежит RISC-архитектура, сверху которой для каждого устройства наслаиваются свои дополнительные команды.

В чём успех ARM

Чтобы сделать процессор с x86-архитектурой, компании нужно самой придумать и нарисовать все транзисторы и соединения между ними. Это сложный и дорогой процесс, который не могут себе позволить маленькие компании. Из крупных производителей x86-процессоров остались только Intel и AMD.

В ARM сделали иначе — они продают лицензии на производство процессоров по своей архитектуре всем желающим. Получается, что любая компания может купить лицензию и делать свои ARM-процессоры. При этом компания может как угодно улучшать свои процессоры — изменять компоновку, добавлять новые модули и так далее.

Именно доступность лицензии и конкуренция привели к быстрому развитию ARM-процессоров, а не RISC-архитектура или наборы команд.

Сейчас на ARM свои процессоры выпускают Samsung, Nvidia, Qualcomm, Atmel, Huawei и многие другие. Если вы производитель смартфонов, вы можете разработать свой собственный процессор на ARM, а можете купить готовый у любой другой компании. Это создаёт конкуренцию на рынке, гонку технологий и всеобщий прогресс.

Главное — внутреннее устройство процессора

Современные процессоры состоят из множества отдельных модулей, каждый из которых делает что-то своё, например:

  • обрабатывает изображения,
  • отвечает за работу нейросетей,
  • регулирует энергопотребление,
  • выполняет базовые команды,
  • организует работу с памятью,
  • следит за безопасностью,
  • отвечает за подключение и работу внешних устройств.

От того, как производитель реализует компоновку и соединение модулей, зависит быстродействие процессора и его применимость в разных областях. А из-за того, что ARM-архитектура основана на простых командах, в ней проще соединять такие модули между собой. Получается, что сила ARM — в простоте и гибкости.

Источник

Какие системы поддерживают arm процессоры

В мире электроники два лагеря: мобильные гаджеты с процессорами ARM и классические компьютеры с x86. В статье разберемся в отличиях и изучим тренд, который задала Apple, перейдя на собственный ARM-чип M1 в настольных ПК

Содержание

Какими бывают процессоры: x86 и ARM

В мобильных устройствах (планшеты, смартфоны) и классических компьютерах (ноутбуки, настольные ПК, серверы) используются разные процессоры. Они по-разному взаимодействуют с операционными системами и программами — взаимной совместимости нет. Именно поэтому вы не сможете запустить привычные Word или Photoshop на своем iPhone или Android-смартфоне. Вам придется скачивать из AppStore или Google Play специальную версию софта для мобильных устройств. И она будет сильно отличаться от версии для настольного ПК: как визуально, так и по функциональности, не говоря уже о программном коде, который пользователь обычно не видит.

Процессоры для классических компьютеров строятся на архитектуре x86. Своим названием она обязана ранним чипам компании Intel c модельными индексами 8086, 80186 и так далее. Первым таким решением с полноценной реализацией x86 стал Intel 80386, выпущенный в 1985 году. Сегодня подавляющее большинство процессоров в мире с архитектурой x86 делают Intel и AMD. При этом у AMD, в отличие от Intel, нет собственного производства: с 2018 года им по заказу компании занимается тайваньская корпорация TSMC.

Когда Acer, Asus, Dell, HP, Lenovo и любые другие производители классических компьютеров используют процессоры Intel или AMD, то им приходится работать с тем, что есть. Они вынуждены закупать готовые решения без возможности гибко доработать чипы под свой конкретный продукт. А свои собственные процессоры на архитектуре x86 никто из производителей ПК делать не может. Дело не только в том, что это крайне сложно и дорого, но и в том, что лицензия на архитектуру принадлежит Intel, и компания не планирует ее ни с кем делить. AMD же воевала в американских судах за право создавать чипы на архитектуре x86 со своим главным конкурентом более десяти лет в 1980-х и 1990-х годах.

Процессоры для мобильных устройств строятся на базе архитектуры ARM. И это не какая-то быстро и внезапно взлетевшая вверх молодая компания. Корни истории современной британской ARM Limited уходят далеко в 1980-е. Только в отличие от своих доминирующих на рынке «больших» ПК-конкурентов ARM Limited процессоры не делает. Бизнес компании построен на том, что она продает лицензии на производство чипов по своей технологии всем желающим. Причем возможности для доработки у лицензиатов максимально широкие — отсюда популярность и многообразие решений. Именно на основе архитектуры ARM Huawei делает свои мобильные чипы Kirin, у Samsung это Exynos, у Apple — серия Ax. В этот же список входят Qualcomm, MediaTek, NVIDIA и другие компании. А еще свои процессоры на ARM делает Fujitsu. Японцы назвали их A64X, и именно они в количестве 158 976 штук используются в самом мощном на момент выхода этой статьи суперкомпьютере в мире — Fujitsu Fugaku.

Из открытого подхода ARM вытекает и главный недостаток: архитектура очень фрагментирована. Для x86 достаточно написать программу один раз, и она будет одинаково стабильно работать на всех устройствах. Для ARM приходится адаптировать софт под процессоры каждого производителя, что замедляет и удорожает разработку. Ну, а главный недостаток x86 вытекает из отсутствия конкуренции. В последние годы Intel, например, много упрекали за медленный или порой вовсе едва ощутимый прирост производительности от поколения к поколению. Также есть проблемы с высокими уровнями нагрева и энергопотребления.

Архитектура процессоров: CISC, RISC, и в чем разница

Ключевое отличие между x86 и ARM кроется в разной архитектуре набора инструкций. По-английски — ISA, Instruction Set Architecture. В основе x86 изначально лежала технология CISC. Это расшифровывается как Complex Instruction Set Command — вычислительная машина со сложным набором инструкций. «Сложность» здесь в том, что в одну инструкцию для процессора может быть заложено сразу несколько действий.

Полвека назад, когда первые процессоры только появились, программисты писали код вручную (сейчас для этого есть компиляторы). Одну сложную команду на старом низкоуровневом языке программирования Assembler написать было гораздо проще, чем множество простых, досконально разъясняющих весь процесс. А еще сложная команда занимала меньше места, потому что код для нее был короче, чем несколько отдельных простых команд. Это было важно, потому что объем памяти в те времена был крайне ограничен, стоила она дорого и работала медленно. Заказчики от этого тоже выигрывали — под любой их запрос можно было придумать специальную команду.

Но вот архитектура самого процессора страдала. По мере развития микроэлектроники в чипах с CISC копились команды, которые использовались редко, но все еще были нужны для совместимости со старыми программами. При этом под них резервировалось пространство на кристалле (место, где расположены физические блоки процессора). Это привело к появлению альтернативной технологии RISC, что расшифровывается как Reduced Instruction Set Command — вычислительная машина с сокращенным набором инструкций. Именно она легла в основу процессоров ARM и дала им название: Advanced RISC Machines.

Здесь ставку сделали на простые и наиболее востребованные команды. Да, код поначалу писать было сложнее, поскольку он занимал больше места, но с появлением компиляторов это перестало быть значимым недостатком. Результат — экономия места на кристалле и, как следствие, сокращение нагрева и потребления энергии. Плюс множество других преимуществ.

Почему о превосходстве ARM заговорили только недавно и при чем здесь Apple?

Если архитектура ARM так хороша, то почему же Intel и AMD не бросили все и не стали строить свои чипы на ней? На самом деле, они не оставили технологию без внимания, и к сегодняшнему дню CISC в чистом виде фактически уже не существует. Еще в середине 1990-х годов процессоры обеих компаний (начиная с Pentium Pro у Intel и K5 у AMD) обзавелись блоком преобразования инструкций. Сложные команды разбиваются на простые и затем выполняются именно там. Так что современные процессоры на архитектуре x86 в плане набора инструкций гораздо ближе к RISC, чем к CISC.

Кроме того, важно понимать, что противостояние x86 и ARM — это прежде всего противостояние Intel (потому что AMD гораздо меньше во всех отношениях: от капитализации до доли на рынках) и множества разрозненных производителей чипов для мобильных устройств. Долгое время два направления развивались как бы отдельно друг от друга. У Intel не получалось сделать достаточно мощное и энергоэффективное решение на x86 для мобильных устройств, а производители ARM-процессоров не стремились на рынок «больших» ПК. В нише мобильных устройств хватало места всем, и конкурировать там было проще, чем на фактически монополизированном Intel рынке процессоров для традиционных компьютеров.

Читайте также:  Порядок выполнения операций процессором

Однако в последние годы доминирующее положение Intel пошатнулась. Прежде всего из-за того, что бизнес компании перестал соответствовать ее же собственной производственной стратегии. Согласно прогнозу одного из основателей Intel Гордона Мура, количество транзисторов в процессорах должно удваиваться каждые два года за счет перехода на более компактный технологический процесс производства (измеряется в нанометрах — нм). Как раз за счет этого повышается производительность. Впоследствии впервые озвученный в середине 1960-х годов «Закон Мура» корректировался, но сегодня стало ясно, что бесконечным этот рост быть не может. Технологии Intel дошли до «потолка возможностей» и пока уперлись в него. Переход на 14 нм, а потом и на 10 нм сильно затянулся, в то время как AMD в партнерстве с TSMC уже работает по техпроцессу 7 нм, а первым 5-нанометровым процессором в мире стал Apple M1 на архитектуре ARM.

Решая множество технологических проблем с процессорами для «больших» компьютеров, Intel полностью упустила из вида рынок мобильных чипов, и теперь здесь господствуют решения ARM. Проблемы, кстати, при этом никуда не делись — чипы Intel для настольных ПК последних лет активно и справедливо критикуют. Мощные процессоры компании страдают от высокого нагрева и сильного энергопотребления, а энергоэффективные, наоборот, сильно ограничены в плане производительности.

Большинство производителей ноутбуков и компьютеров продолжают с этим мириться, и не уходят на ARM — не позволяет огромный багаж популярного софта и массовость их техники. Как вы помните, одна и та же программа не сможет работать и на x86 и, на ARM — ее нужно обязательно программировать заново. Но в 2020 году после почти 15 лет выпуска компьютеров с процессорами Intel компания Apple объявила о переходе на процессоры ARM собственной разработки. Они, кстати, тоже производятся внешним подрядчиком: на заводах уже упомянутой TSMC.

И это крайне важное заявление, потому что на рынке только у Apple есть все возможности для того, чтобы сделать этот переход успешным. Во-первых, компания сама разрабатывает процессоры на базе ARM много лет. Настольные M1 «выросли»

из мобильных чипов серии Ax. У производителей ПК на других ОС такого опыта нет или он сильно ограничен. Во-вторых, у Apple огромный опыт разработки собственных операционных систем: как мобильной, так и настольной. Конкуренты в основном используют Windows или «надстройки» для Android.

Остается совместить две системы (OS X для компьютеров, iOS для смартфонов), «заточенные» под разную архитектуру вместе, унифицировав софт, и это самый сложный пункт программы. Но и тут у Apple есть целая россыпь козырей. Это и лояльная аудитория, не готовая смотреть на продукцию конкурентов, но готовая подождать пока программы адаптируют под ARM. И собственный язык программирования Swift, который давно унифицировал процесс разработки ПО для iOS и OS X. И пусть небольшая в количестве устройств, но зато очень заметная доля на рынке ПК в деньгах, чтобы процесс адаптации «настольного» софта для x86 под работу с «мобильным» ARM стал интересен крупным разработчикам ПО. За примерами далеко ходить не надо: в Adobe на зов откликнулись одними из первых.

Немаловажно и то, что переход с Intel на ARM для Apple — далеко не первый опыт смены процессоров в своих устройствах. На Intel корпорация из Купертино переходила с PowerPC в 2005 году. А чипы PowerPC пришли на замену Motorola 68K в начале 1990-х.

Процессор Apple M1: чем он так хорош?

Apple M1 интересен не столько тем, что построен на базе технологий ARM, сколько своей архитектурой. Здесь на одной подложке собраны сам процессор, в котором по 4 производительных и энергоэффективных ядра, восьмиядерная графическая подсистема, нейромодуль для машинного обучения, огромные (по меркам процессоров) объемы кэш-памяти плюс тут же распаяна оперативная память. Такое решение занимает совсем мало места в корпусе компьютера, потребляет мало энергии (аккумулятор ноутбука дольше не разрядится) и может работать без активного охлаждения (ноутбук будет тихим или вовсе бесшумным) при хорошем уровне производительности.

И совсем не просто так первым компьютером Apple с процессором M1 стал MacBook Air. С одной стороны, это лэптоп, главными преимуществами которого как раз и должно быть все, что дает новый процессор: компактность, автономность, тишина. С другой стороны, это компьютер для наименее требовательных пользователей, которым практически не нужен никакой специфический софт — достаточно того, что сама Apple предлагает «из коробки»: браузера, проигрывателя, офисного пакета. А для софта, который под ARM адаптировать пока не успели, Apple использует встроенный эмулятор Rosetta 2.

Следующими ПК Apple с M1 после MacBook Air стали 13-дюймовый MacBook Pro и Mac Mini. Также недавно был анонсирован новый iMac. Такие машины уже ориентированы на задачи посерьезнее, но все равно это еще далеко не профессиональный сегмент — на него в Купертино пока лишь намекают. И именно здесь к решению Apple на базе технологий ARM возникает основной вопрос: получится ли «отмасштабировать» M1 до уровня профессиональных решений, где компактность и энергоэффективность не так важны, а на первый план выходит именно производительность? Как реализовать связку М1 с мощными дискретными видеокартами, без которых о монтаже, рендеринге и других сложных вычислениях говорить не приходится? Или может быть Apple вообще готовится к выпуску собственной дискретной графики? Вопросов пока куда больше, чем ответов на них.

Уже готовые компактные устройства Apple с чипами M1 выглядят действительно интересно, правда выигрыш в производительности в них явно ощущается в основном только в уже адаптированных под ARM программах, но зато он очень заметный. Так что если Intel и AMD не смогут дать достойный ответ конкуренту в нише энергоэффективных ПК, то рост популярности решений Apple не заставит себя ждать даже несмотря на то, что еще какое-то время софта будет не хватать. Массовому пользователю ведь много не нужно.

Источник

Насколько реален переход компьютеров на ARM?

Сразу уточню, что на кону такие большие деньги, что инсайдов быть не может, истинные мотивы компаний настолько секретны, что некоторые государства не так сильно свои тайны хранят, как те компании о которых будет сейчас речь и если кто-то вам говорит, что что-то знает — скорее всего либо наслушался бредней, либо сам бредет. Данная статья относится ко второму типу.

С чего всё началось?

И так — начнём вообще с Apple. У них есть своя ОС, которую они писали и улучшали больше десяти лет и в прошлом году они начали обкатывать возможность перехода этой операционной системы на десктопный вариант работы, выпустив IPad Pro к которому можно подключить клавиатуру и прочую периферию и использовать как ноутбук. Пока нет софта — обрезано как ноутбук.

В общем — Apple в своё время плевались в microsoft, мол — франкенштейн недоделка, а в итоге решили сделать и своё такое же.

Видимо обкат концепции с планшетом прошёл успешно, так что Apple решили масштабировать свою ОС до полноценной десктопной.

Это даст и унификацию, то есть планшеты будут с нормальным рабочим софтом. И это увеличит долю прибыли и стимулирует развитие технологий внутри самой компании. То есть раньше Apple платили intel и часть этих денег intel тратили на новые технологии. Теперь Apple эти деньги будет тратить на то, чтобы развивать свои собственные технологии.

Решение перспективное, и, скорее всего довольно взвешенное, так как, опять же, был выпущен и уже давно продаётся коммерческий продукт с новым вектором идеологии.

Сложно сказать, возможно ли сейчас масштабировать быстро процессоры на основе кортекс ядер на высокие частоты и энергопотребления, но так как Apple, в отличие от большинства других производителей, используется не кортекс, а ядра собственной разработки, то скорее всего они уже решили вопросы с работой их в непривычных для мобильных систем режимах, когда производительность важнее энергоэффективности.

Почему ARM может быть более выгоден?

ARM архитектура более простая чем x86 и львиная доля оптимизаций вычислений происходит не на этапе выполнения кода, а на этапе компилирования кода. Это делает более важным автоматическую оптимизацию кода при компилировании, но зато менее важным — оптимизацию выполнения, для которой уходит много транзисторного бюджета на x86 процессорах. Иными словами — имея тот же транзисторный потенциал на ARM можно выделить больше ресурсов на исполнение команд, и меньше на обвязку, то есть — при равных техпроцессах и лимите энергопотребления на ARM можно получить теоретическую производительность выше, чем на x86. Естественно практика с теорией не всегда совпадает.

И второй камень преткновения, кроме оптимизации выполнения реальных задач, является то, что большая часть ARM процессоров никогда не заставляли работать на высоких энергопотреблениях и будет ли хоть отдалённо линейно с потреблением энергии расти и производительность — сейчас не ясно. То есть в текущий момент ARM выгоден в нише энергоэффективных систем, и не факт, что он выгоден в нише не энергоэффективных систем.

И это, естественно, вопрос доработки и отработки будущих решений. То есть если резко возрастает энергопотребление и напряжения при попытки увеличения частот — значит надо найти причины этого и исправить. В технике мало что бывает невозможным, особенно когда x86 аналоги на тех-же технологиях это могут. Так что вопрос доработки по частотам — это вопрос времени и вложенных средств.

Именно поэтому ранее было упомянуто, что Apple в этом направлении уже идут в том числе и в коммерческом продукте.

То есть время у них уже было, и деньги у них тоже есть. Вероятно достигнув каких-то положительных результатов они уже смогли открыто объявить о будущих планах.

Как переход Apple на ARM повлияет на рынок ПК?

Но вспомним, что Apple — это Apple, а рынок компьютеров — это рынок компьютеров.

Apple занимает его довольно слабо. Что-то порядка 7-8%, учитывая, и Macbook, и IMac, и Mac Pro. В денежном выражении это очень много. Но, всё же это не является критической потерей для intel. Допустим использование модемов в iPhone куда критичнее, потому что «айфонов» делается сотни миллионов.

Ну и надо понимать, что ни в одной стране мира нет скрытых предприятий, которые тайно разрабатывают топовые технологии, такие же как нужны и для коммерческой сферы, но не выпуская коммерческие продукты. Ну грубо говоря — в Америке нет второй intel с теми же бюджетами на разработку, чтобы делать всё по тем же технологиям, но так чтобы такая компания выпускала только военную продукцию. Это касается любых высокотехнологичных сфер.

И даже частная спейс икс выполняет военные контракты, хотя создана недавно и доверия к неё не так много. Крайне маловероятно, что intel, с её более полувековой историей, имея, и производство, и разработки в США не является ключевым поставщиком высокотехнологичной продукции для производимого и разрабатываемого США вооружения. Иными словами — от потери 7% части одного из рынков — intel никуда не пропадёт даже если сама этого захочет, так что сам факт потери 7% не столь критичен.

Казалось бы никто трагично не пострадает…

Но говорили мы про текущую статистику распределения рынков, а не про будущую.

Давайте попробуем представить, что может быть дальше?

Когда Apple допилит настольный вариант операционной системы под ARM то сможет даже с текущими своими решениями выйти сразу на 3 класса устройств даже в случае, если пока не удалось побороть высокие частоты и высокую производительность на высоких энергопотреблениях, сравнимую с x86 процессорами.

И классы следующие:

Как владелец Microsoft Surface Pro 3 скажу, что его недостатки — это нагрев и вес больший, чем у обычного планшета, а достоинства — это та же рабочая среда, что и у других компьютеров. То есть у меня в сумке есть карман для планшетов, но я там вожу полноценный windows компьютер и могу решать привычные задачи вообще не нося с собой ноутбук.

Читайте также:  Что да т скрытое инженерное меню в Android

И для некоторых переход на экосистему Apple, в которой они смогут решать задачи обычных Apple компьютеров и произойдёт через будущие macOS планшеты. То есть купил планшет (которые у Apple лучшие на рынки) и влился в экосистему профессионального софта Apple. Это та стратегия которая начнёт расширять присутствие Apple в более настольных сегментах.

Надо понимать, что купив Iphone нет никакого смысла переходить на Mac, так как на iOS и на MacOS всё равно разный софт. И если нет разницы между трудозатратами между переходом на MacOS и Windows, то проще выбрать Windows. А тут — купив планшет, владелец будет уже в настольной экосистеме Apple.

И наверняка сращивание мобильной и настольной интерпретации операционных систем в исполнении от Apple будет лучше, чем было в windows 8.

И если для intel это только маленький кусочек рынка устройств, то для Microsoft — это кусманище их консьюмерского рынка. Surface — это флагманские продукты у Microsoft, которые представляют компанию. Доля прибыли для компании может быть ими формируется небольшая, но это вопрос независимости и престижа. Одно дело когда ты делишься со всякими DELL, HP и прочими, а другое — когда ты сам можешь единолично выбирать вектор развития и забирать все доходы.

И про телодвижения, которые делает Microsoft мы ещё позже поговорим. Телодвижения там очень интересные. Компания явно пытается сейчас раскинуться на два стула, так как Microsoft в плане кремния сама ничего не делает и никаких рычагов давления ни на кого у них с доминированием Apple не будет. Так что компания и ищет союзников по несчастью и при этом собирает вещички чтобы переобуваться из x86 во что-то другое.

Но об этом позже.

Для партнёров Microsoft в лице DELL, HP, Acer, Samsung и прочих сурфесоподобные штуки куда менее важны, так как по прибыли это не лучше, чем нотубки. А продукты нишевые, ну и честно говоря — эти невнятные поделки никто и не покупает. Surface красивый, удобный и продуманный. А у партнёров какие-то чехлы толщиной в сантиметр два раза оборачивающие планшет и всё такое. Как этим пользоваться, честно говоря, не представляю.

Но второй продукт Apple — потомок Air 11 — это уже проблема для партнёров Microsoft. Помню когда я учился в универе — многие покупали себе нетбуки.

Часто нужно было на консультациях по курсачам или ещё чем-то, что-то быстро поправлять или можно было в электронном виде что-то показать промежуточное, сэкономив денег на печати чертежей и большие ноутбуки носить хотели не все, планшетов тогда ещё не существовало, и для этого покупали нетбуки. Но те кто был побогаче покупали себе Macbook Air 11.

Конечно выполнять там работы они не могли, так как толкового инженерного софта на macOS мало и с учебной программой имеющийся не пересекался, тем не менее показывать какие-то сохраненные PDF или редактировать текст на них тоже можно было. Во многих других сферах Air вместо нетбука вообще не имел никаких недостатков кроме цены. Нетбуки тогда были толщиной сантиметра 3,5, а Air около сантиметра и смотрелся как космический корабль пришельцев.

Аналогично и сейчас может быть.

Компактные ультрабуки теперь тонкие и лёгкие, но стоят такие ультрабуки не меньше, чем стоили 11-ые «эйры».

Apple сейчас может существенно более дешево делать компактные ультрабуки и ещё и легче, чем Windows устройства. То есть не 1-1,2 кг, а скажем, 700-800 грамм при сохранении того же времени автономной работы и всё это на полноценной операционной ARM системе и новой MacOS.

Понятное дело, что дешевле они не будут продавать, но они могут продавать это по той же цене.

И встаёт вопрос. Что вы выберете? Windows устройство, которое толще и тяжелее и сильнее греется, или за те же деньги, но устройство от Apple легче и удобнее?

И это второй удар по статистике текущих 7% занимаемой доли полноценных не мобильных операционных систем.

И для DELL, HP, Acer, Samsung и прочих партнёров Microsoft — это уже не столь радужная новинка, так как готовые решения, в лице ноутбуков — это их основная прибыль потребительских рынков.

И теперь поставьте себя на место Asus, DELL, HP, lenovo, Acer, Samsung и прочих, которые видят, что скоро их неслабо так отожмут с рынка. А сделать они ничего не могут. Вернее сделать могут, но лучше им не будет. Потому что всё что они могли сделать — это подстраховаться выпуском хромбуков.

Но оказалось, что без кучи привычного для пользователя софта — хромбуки никому не нужны кроме учебных заведений.

Тут стоит сказать, что я, как говорится, свечку не держал, но вероятнее всего, пару-тройку лет назад, когда кто-то прознал про планы Apple по отвоёвыванию рынка все эти ребята пришли к Microsoft и сказали, мол: «надо что-то делать, и мы просто так не вывезем, а если мы не вывезем, мы перестанем быть партнёрами, а без нас ты тоже не вывезешь, мол мы в одной лодке» и т.д.

Иными словами — сказали, что если останемся с intel и AMD — нам всем «корочун».

Тут то и начинаются извивания microsoft, которая и с intel не хочет терять связи и желания партнеров получает очень конкретные.

Как Microsoft идёт в строну ARM?

И Microsoft начинает расчехлять все свои технологии, которые могут помочь в сложившейся ситуации.

В Windows 10 впиливается плохо работающий, но всё же работающий хотя бы для 32 битных приложений транслятор команд из x86 в ARM.

С этого момента у microsoft появляется хоть какой-то рычаг давления на x86 производителей. Потому что если они повернутся к Microsoft задом, то компания не исчезнет через две недели в небытие, а продолжит развиваться на ARM решениях.

Проблема только в том, что под ARM процессоры нужно по хорошему переписывать, а по плохому хотя бы перекомпилировать весь софт. А за время жизни Windows накопилось очень много приложений, и многие из них уже так давно не поддерживаются разработчиками, что на деле — работать это не будет. Использовать транслятор команд как основной метод работы — это тупо. Задача транслятора быть на подстраховке, а не выполнять роль главного средства. Да. У microsoft есть UWP приложения, которые скорее всего отлично будут мигрировать из разных сред выполнения, но это капля в море всего софта под Windows.

Тем не менее intel и Microsoft уже рука об руку рядом не идут.

Интеграция Windows с Linux нужна была ради ARM софта?

Дальше будет уж совсем безумная теория, но в рамках текущих событий, она становится не столь безумной.

Напомню, что последние пару лет Microsoft в Windows 10 запихивает ядро Linux. решение странное и внезапное и не совсем понятно зачем сделанное. Но если учитывать текущие опасения компании в малом количестве поддерживаемого ARM софта — использование в будущем части ARM софта из под linux — это вполне рабочая теория. У Linux с ARM никаких особых проблем нет, и багаж поддерживаемого ПО практически на пустом месте улетает в небеса.

Насколько сильна будет интеграция с Linux в Windows 10X не известно. Компания новую ОС нацеливает именно на сегмент, который потенциально может занять Apple в ближайшие годы. А в будущем, возможно, и как замену обычной Windows 10.

В этом контексте натянутых отношений между Microsoft и Intel отлично вписывается недавнее недовольство курсом развития процессоров intel от Линуса Торвальдса, который написал, что процессорам нужны не новые инструкции, которые повышают пиковые возможности по выполнению инструкций на такт в каких-то отдельных задачах, а переделка процессоров так, чтобы они были более эффективны, мол транзисторный бюджет тратится не туда.

То есть вектор развития процессоров ещё дальше уводит их от того, что нужен массовому пользователю.

И однозначно если intel и AMD ничего не сделают, то Microsoft для того, чтобы их партнёры не полегли — будет вынуждена перейти на ARM, иначе продукция партнёров перестанет быть конкурентоспособной и вместе сними не нужна будет и Windows.

Что делает Intel?

Справедливости ради стоит сказать, что intel сложа руки не сидит.

И судя по всему работает в двух направлениях. Во-первых, сами «окучивают» партнёров Microsoft. Это видно, в частности, по тому что если ранее intel при формировании стратегии ультрабуков предполагала, что это только Windows компьютеры, то следующая генерация стратегии ультрабуков, названная Project Athena, уже не говорит о том, что это должен быть Windows компьютер. Intel в подходящие по требованиях системы добавили и устройства на основе Chrome OS. То есть те самые хромбуки, которые партнёры microsoft решили выпускать как возможную альтернативу в случае расхождения путей с Microsoft.

И на этом пути они встретили союзника в лице Intel, которые также хотят сохранить связи с партнёрами microsoft, если вдруг придётся воевать с Microsoft. В общем — Asus, DELL, HP, lenovo, Acer, Samsung будут как дети при разводе родителей. Если развод состоится — достанутся они только кому-то одному. Microsoft ради этого готовы в Windows вставить Linux и кривые костыли, а intel — одаривать рекламными компаниями и подготовкой лучших референсных устройств, потому что не все вендоры, на самом деле, могут разработать свои ноутбуки без помощи intel и amd. И не исключено, что те хромбуки что intel включили в соответствующие требованиям Project Athena сами же intel и разработали для партнёров.

Но и intel с microsoft ссориться тоже не желают, и из этого выходит второе направление работ у intel. То что они, возможно, готовится к этой ссоре не значит, что она кому-то из них будет выгодна.

И тут на арену выходит Intel Lakefield. Более энергоэффективная и дешёвая платформа, чем обычная «кор» линейка. Задача Microsoft состоит в том, чтобы сделать работу на разнородных ядрах оптимизированной, с чем должна справляться Windows 10X, а задача Intel в том, чтобы сделать процессоры настолько эффективными, чтобы они могли конкурировать в малых энергопотребленииях с ARM, а также подготовить для партнёров Microsoft референсные устройства, которые дадут им возможность быстро начать выпускать финальную продукцию.

В общем — вот такие вот технологические треугольники вырисовываются.

Немного в стороне от этого всего AMD, как будто им без разницы.

Естественно не без разницы, но, вероятно, ресурсов на что-то иное кроме будущих райзенов у них нет, так как несмотря на успешные продажи райзенов сама AMD намного меньше, чем intel. У них нет своего производства, у них очень узкий рынок, ограниченный компьютерами, приставками и серверами. Оборот Intel за 2019 год 72 млрд долларов, тогда как у AMD 6,5.

За 2018 год intel на разработки потратили денег примерно в 39,5 раз больше, чем составила чистая прибыль у AMD в 2019 году. Иными словами — у AMD просто нет ресурсов на то, чтобы разработать что-то на подобии Lakefield.

Так что они, просто решили выпускать ARM процессоры на базе новеньких ядер Cortex-X1.

К чужим ядрам они добавили свою графику, возможно ещё часть своих контроллеров, модем от MediaTek и производить это всё будет TSMC на 5 нанометрах.

В общем — в случае отстаивания позиций x86 за счёт стараний intel у них есть Ryzen, а в случае победы ARM у них есть наработки с ядрами Cortex и в целом — готовые решения уже на подходе, а спрос на серверные процессоры всё равно останется долгое время неизменным, так что имеющиеся разработки никуда не пропадут. В общем — для AMD любой расклад приемлемый.

Microsoft при этом так же сидит на двух стульях и к ARM готовится и от x86 не отказываются.

Больше всех может потерять intel, но как выше написано — за intel не переживайте, им обанкротиться никто не даст, даже если они этого захотят, да и последние годы стратегия на диверсификацию бизнеса не сделает удар для компании очень сильным. В худшем случае intel уйдет с массового потребительского рынка и то, скорее всего на время, до выхода на него с ARM продуктами, или гибридными ARM x86 продуктами. То есть будет набор ARM ядер и набор x86 ядер, купит кого-нибудь кто чем-то похожим уже занимался и у кого лучшие разработки в этих областях будут, в общем — всё как обычно, да и у самой intel опыт работы с разнородными ядрами из Lakefield тоже уже есть. И Windows, для работы с ними, тоже научится использовать разные ядра. Но это не значит, что компания на этом пропадёт, даже если в потребительский сегмент не вернется. Та же siemens ушла с потребительского рынка больше 10 лет назад почти по всем направлениям и с тех пор стоимость компании выросла почти в три раза.

Читайте также:  Кулер для процессора amd атлон

Источник



ARM как будущая архитектура для настольных ПК

Большинство привыкло к полярному рынку в мире процессоров — поле битвы делят Intel и AMD. Однако вполне вероятно, что ситуация изменится в ближайшем будущем, ведь компания Nvidia покупает фирму ARM — разработчика процессорных архитектур. Что же такое ARM и чем все это может обернуться для IT-индустрии?

Желудь из Кембриджа

Для начала стоит объяснить, что ARM обозначает одновременно и архитектуру процессоров (в данном случае Advanced RISC Machine) и название компании (ARM Limited). История берет свое начало с сотрудничества бывшего сотрудника крупной британской компании Sinclair Research Криса Карри и инвестора Германа Хаузера. В 1978 они основали компанию Cambridge Processor Unit (CPU), которая уже в 1979 была переименована в Acorn (Желудь). Такое названия было выбрано по одной простой причине — находиться в телефонном справочнике перед Apple.

Первым продуктом был карманный компьютер за 80 фунтов Acorn System 1, который стоил дешевле своего аналога ZX80, чем и запомнился многим пользователям.

Через два года Acorn получила крупный тендер от британской BBC (та самая радиовещательная компания) на создание компьютера для школ. Так появился BBC Micro, тираж которого превысил 1,5 миллионов устройств. Поступало даже предложение от Билла Гейтса с портированием MS-DOS на BBC Micro, но в Acorn от этого отказались.

Команда разработчиков увеличивалась и постепенно появилась идея перейти к более сложным технологиям, а именно работать с 16-разрядными процессорами. Сначала решили «прощупать» почву и отправились на экскурсию в компанию National Semiconductor. Ситуация крайне разочаровала разработчиков Acorn: над процессорами трудились сотни человек, но многочисленных ошибок и «проволочек» в разработке избегать не удавалось.

Совсем другая история была в Western Design Center, которую также посетили учредители. Там процессоры разрабатывали буквально несколько человек в «домашней» обстановке. Ведущий разработчик Acorn Роджер Уилсон был настолько впечатлен, что сам загорелся идеей разработки собственных процессоров, а не покупки как это предполагалось ранее.

В 1985 году появился первый процессор ARM на тогда популярной RISC-архитектуре. Вот только он был всего-лишь подключаемым дополнением для BBC Master (продвинутой версии ранее упомянутой BBC Micro).

Своеобразным прорывом стал ARM 2: до 64 Мб оперативной памяти, тактовая частота 8 МГц — для тех времен весьма впечатляющие показатели. Конкурентом был небезызвестный Intel 80368 с частотой 16 МГц. Разница в частоте была двукратная, но не в производительности. ARM 2 выполнял 4 миллиона операций против 5 миллионов у Intel 80368!

Перенасыщение рынка компьютеров в 1984 привело к сложному экономическому положению, и Acorn была куплена итальянским брендом Olivetti. Однако последующее заполнение рынка IBM PC и аналогами привело к тому, что вкладывать средства в архитектуру на базе RISC итальянцы не стали.

Новые союзники

Герман Хаузер искал способы сохранить процессорный бизнес и нашел союзника — Apple. Они же в 1990 проектировали инновационный карманный компьютер Newton, для которого энергоэффективные ARM подходили просто идеально. Третьим союзником стала компания VLSI Technologies, которая имела непосредственное отношение к производству интегральных схем.

В итоге появилась компания ARM, которая специализировалась исключительно на проектировании. Свою интеллектуальную собственность разработчики уже продавали по лицензиям другим компаниям.

Несмотря на то, что на рынке ПК главенствовала архитектура x86, ARM по-прежнему обеспечивала рабочие станции IBM и Sun Microsystems, а также огромный рынок микроэлектроники.

В чем главная особенность ARM

Во многом именно благодаря Apple после появления первого iPhone и iPad стала понятна значимость RISC-архитектуры. Потребление энергии процессоров было столь низким, что позволяло использовать их практически в любых портативных устройствах. Как не старалась Intel, добиться таких же показателей на х86 не получалось.

Итог — процессоры на ARM можно найти практически в любых портативных устройствах — смартфоны, GPS-навигаторы, игровые приставки, фото- и видеокамеры, телевизоры и не только. Как же так получилось, что принципиального в ARM? Ответом на этот вопрос является RISC-архитектура.

В существующей классификации можно выделить CISC (Complex Instruction Set Computing — комплексный набор инструкций) и RISC (Reduced Instruction Set Computing — сокращенный набор команд). Усовершенствование процессоров приводило к увеличению размера команды. В какой-то момент усложнения стали такими, что некоторые команды потребовали двух и больше тактов на исполнение.

Тогда в рамках проекта VSLI был предложен новый принцип — использовать команды заданной длины с заранее предопределенным расположением полей, а также дополнительно увеличить число общих регистров, благодаря которому процессору придется реже обращаться к ОЗУ. Проще говоря, сложные вычисления должны разбиваться на идентичные простые, обработка которых выполняется с большей эффективностью.

Так появилась RISC с сокращенным набором команд. С одной стороны, такой подход не позволял тягаться с устройствами на базе CISC, но уровень вычислительной мощности был достаточным для микроэлектроники, не говоря о мизерном тепловыделении.

ARM против x86/x64 — есть ли перспективы

Могут ли процессоры ARM тягаться с десктопными решениями от Intel или AMD. В одном из материалов был проведен крупный тест процессоров на архитектуре E2K (отечественные Эльбрусы), ARM (v6-v8) и x86 (i386) х86-64 (amd64). Использовались насколько тестов, в том числе LINPACK, который применяется для оценки производительности суперкомпьютеров.

Процессоры ARM были представлены следующими моделями: Amlogic S922X, Samsung Exynos 4412, Allwinner H5, Allwinner A64 и Broadcom BCM2837B0 (последний используется в миникомпьютере Raspberry PI 3).

Весь список результатов вы сможете изучить на этой странице, а мы приведем график для теста liNPACK:

Некоторые модели ARM-процессоров дотягиваются до уровня производительности Intel Atom. Аналогичную ситуацию можно видеть и на примере мобильного процессора Snapdragon 835. Исходя из тестов, он более чем в два раза проигрывает мобильным версиям Intel Core i5, не говоря уже про десктопные решения.

С другой стороны такие тесты нельзя назвать максимально объективными. Во-первых, большинство подборных программ ориентированы под x86/x64, поэтому для ARM часто приходится использовать эмуляторы, которые сказываются на результатах. Во-вторых, все рассматриваемые решения изначально ориентированы на мобильную электронику с минимальным тепловыделением и «жором» аккумулятора.

Однако можно ли использовать ARM для десктопных решений? Вполне вероятно, и первые звоночки уже есть. Каждые 6 месяцев выходит рейтинг ТОП-500 — список самых мощных суперкомпьютеров в мире. Ранее первые места занимали решения c Intel Xeon или Nvidia Volta, однако в рейтинге от сентября 2020 года самым мощным компьютером стал японский Fugaku. Беспрецедентный случай, ведь построен он именно на процессорах ARM (A64FX 48C). Замеры производительности показали 513,8 петафлопс. Много это или мало? Бывший лидер IBM Power Systems AC922 имеет всего 200,7 петафлопс — более чем в два раза меньше!

Конечно, в Fugaku целых 158 976 процессоров на 52 (48+4) ядра, но сам факт того, что на ARM можно строить столь производительные системы уже заслуживает внимания.

Второй звоночек — покупка ARM компанией Nvidia (подписание договора ожидается только к 2022 году), которая является крупнейшим игроком рынка с огромным опытом. Учитывая, что в сфере графических ускорителей они занимают главенствующие позиции, есть вероятность, что «зеленые» попробуют свои силы в сфере ЦП.

Возможно, Nvidia хочет выйти на мобильный игровой рынок. У компании уже существует платформа Tegra, которая объединяет в себе графическое ядро и ARM процессор. C новой покупкой Tegra вполне способна выйти за пределы смартфонов, смартбуков и КПК.

Также Apple объявила о переходе на процессоры ARM собственной разработки и отказ от продукции Intel. Это позволит сделать совместимыми приложения между MacOS и iOS. Как известно, линейка процессоров «A» всегда показывала выдающиеся результаты, благодаря чему iPhone находились в ТОПе самых производительных смартфонов. Однако достаточно ли таких наработок, чтобы заменить хотя бы Intel Core i5 — остается вопросом.

Сейчас у Apple есть только «демонстрационная технология» на базе процессора A12Z Bionic. Разработчики могут получить «девкит» за 779 долларов, но потом его придется вернуть (Apple во всей красе). Новинка A12Z будет установлена в iPad Pro 2020 и, судя по презентации, планшет прекрасно справляется с любыми пользовательскими задачами.

Более того, на процессоре получилось даже запустить Shadow of the Tomb Raider через эмулятор на средне-низких настройках, поэтому потенциал есть.

Если верить тестам за 2017–2018 гг., то iPad и iPhone уже практически дотягиваются до уровня i7 и даже i9, установленных в MacBook Pro.

Есть еще один игрок на рынке — фирма Ampere. Как заявляют представители, их 80-ядерный ARM-процесор превосходит AMD Epyc 7742 и Intel Xeon 8280, однако в тесте для AMD использовался понижающий коэффициент, который компенсировал недоработки пакета компиляторов.

Что ждет x86/x64

Стоит ли хоронить процессоры на x86/x64 — пока об этом рано говорить. Уже достаточно давно процессоры Intel и AMD разбивают входные инструкции на более мелкие микроинструкции (micro-ops), которые в дальнейшем, не удивляйтесь, исполняются RISC-ядром.

Те самые 4–8 ядер вашего процессора, это именно RISC-ядра. Проще говоря, ARM-технология является частью архитектуры x86/x64. Именно поэтому будущим может стать не тотальное вымирание, а именно более совершенная гибридная архитектура. С другой стороны, за счет уменьшения техпроцесса ARM может добиться производительности десктопных процессоров Intel и AMD, но с сохранением приемлемого энергопотребления.

Серверные решения на ARM уже реальность и даже весьма перспективная, а значит, не за горами и массовые процессоры для персональных компьютеров.

Источник

Список операционных систем с поддержкой процессоров ARM

  • Архитектура ARM поддерживается множеством операционных систем. Среди них есть Unix и Unix-подобные ОС: GNU/Linux, BSD, QNX, Plan 9, Inferno, Solaris, iOS, Android, Firefox OS.

Также на платформе могут работать отдельные варианты семейства Windows: Windows CE, Windows Phone, Windows RT.

Связанные понятия

AMP или ASMP (от англ.: Asymmetric multiprocessing, рус.: Асимметричная многопроцессорная обработка или Асимметричное мультипроцессирование) — тип многопроцессорной обработки, который использовался до того, как была создана технология симметричного мультипроцессирования (SMP); также использовался как более дешевая альтернатива в системах, которые поддерживали SMP.

Кросс-платформенность или межплатформенность — способность программного обеспечения работать с двумя и более аппаратными платформами и (или) операционными системами. Обеспечивается благодаря использованию высокоуровневых языков программирования, сред разработки и выполнения, поддерживающих условную компиляцию, компоновку и выполнение кода для различных платформ. Типичным примером является программное обеспечение, предназначенное для работы в операционных системах Linux и Windows одновременно.

Свободные ядра, библиотеки, среды рабочего стола и другие компоненты используются как в свободных операционных системах, так и во включающих несвободное ПО, или состоящих из него почти полностью.

Oberon — операционная система, разработанная Никлаусом Виртом и Юргом Гуткнехтом (ETHZ) для однопользовательской рабочей станции Ceres в рамках «Проекта Оберон». Как писали авторы, главной целью проекта было «спроектировать и реализовать всю систему с нуля, и структурировать её таким образом, чтобы её можно было описать, объяснить и понять целиком». В самом деле, книга объёмом 550 страниц содержит полное описание системы вместе с исходными текстами.

В области проектирования компьютерных сетей Интерфейс транспортного уровня (от англ. Transport Layer Interface) (TLI) был сетевым API, поддерживаемым AT&T UNIX System V Release 3 (SVR3) и Release 4 (SVR4). TLI был двойником (но в System V) программного интерфейса сокетов Беркли. TLI позднее был стандартизирован как XTI, то есть X/Open Transport Interface.

Источник