Энэ нийтлэлд ARM Cortex A7 процессорын бүтцийг авч үзэх болно. Үүн дээр суурилсан хагас дамжуулагч бүтээгдэхүүнийг ухаалаг гар утас, чиглүүлэгч, таблет компьютер болон бусад хөдөлгөөнт төхөөрөмжөөс олж болох бөгөөд энэ нь зах зээлийн энэ сегментэд тэргүүлэгч байр суурийг эзэлсээр ирсэн. Одоо үүнийг аажмаар шинэ, шинэ процессорын шийдлээр сольж байна.
ARM-н тухай товч мэдээлэл
ARM-ийн түүх 1990 онд Робин Саксби үүсгэн байгуулснаар эхэлсэн. Үүнийг бий болгох үндэс нь шинэ микропроцессорын архитектур байв. Хэрэв өмнө нь CPU-ийн зах зээлд давамгайлах байр суурийг x86 эсвэл CISC эзэлж байсан бол энэ компани байгуулагдсаны дараа RISC хэлбэрээр зохистой хувилбар гарч ирэв. Эхний тохиолдолд програмын кодын гүйцэтгэлийг 4 үе шат болгон бууруулсан:
- Машины заавар авах.
- Микрокодын хөрвүүлэлт хийж байна.
- Бичил заавар авч байна.
- Бичил зааварчилгааг алхам алхмаар гүйцэтгэх.
RISС архитектурын гол санаа нь програмын кодыг боловсруулах ажлыг 2 үе шат болгон бууруулж болно:
- RISC заавар авах.
- RISC зааврыг боловсруулж байна.
Эхний болон хоёр дахь тохиолдолд хоёуланд нь давуу болон мэдэгдэхүйц сул талууд байдаг. x86 нь компьютерийн зах зээлийг амжилттай байлдан дагуулж, RISC (үүнд 2011 онд танилцуулагдсан ARM Cortex A7) нь гар утасны төхөөрөмжийн зах зээлийг эзэлсэн.
Cortex A7 архитектурын гадаад төрх байдлын түүх. Гол онцлогууд
Cortex A8 нь Cortex A7-ийн үндэс болсон. Энэ тохиолдолд хөгжүүлэгчдийн гол санаа нь процессорын шийдлийн гүйцэтгэлийг нэмэгдүүлэх, эрчим хүчний үр ашгийг эрс сайжруулах явдал байв. Энэ нь эцэстээ ARM-ийн инженерүүдэд тохиолдсон зүйл юм. Энэ тохиолдолд бас нэг чухал онцлог нь big. LITTLE технологиор CPU үүсгэх боломжтой болсон явдал байв. Өөрөөр хэлбэл, хагас дамжуулагч болор нь 2 тооцоолох модулийг агуулж болно. Тэдгээрийн нэг нь хамгийн бага эрчим хүчний хэрэглээтэй хамгийн энгийн даалгавруудыг шийдвэрлэхэд чиглэгдсэн бөгөөд дүрмээр бол Cortex A7 цөмүүд энэ үүргийг гүйцэтгэсэн. Хоёр дахь нь хамгийн нарийн төвөгтэй программ хангамжийг ажиллуулахаар бүтээгдсэн бөгөөд Cortex A15 эсвэл Cortex A17 тооцоолох нэгжүүд дээр суурилагдсан. Албан ёсоор "Cortex A7" -ийг 2011 онд танилцуулсан. Анхны ARM Cortex A7 процессор жилийн дараа буюу 2012 онд гарсан.
Үйлдвэрлэлийн технологи
АнхА7 дээр суурилсан хагас дамжуулагч бүтээгдэхүүнийг 65 нм-ийн технологийн стандартын дагуу үйлдвэрлэсэн. Одоо энэ технологи найдваргүй хоцрогдсон байна. Дараа нь 40 нм ба 32 нм хүлцлийн стандартын дагуу дахин хоёр үе A7 процессоруудыг гаргасан. Харин одоо тэд хамааралгүй болсон. Энэхүү архитектурт суурилсан CPU-ийн хамгийн сүүлийн үеийн загварууд нь 28 нм стандартын дагуу аль хэдийн үйлдвэрлэгдсэн бөгөөд тэдгээрийг одоо ч худалдаанд гаргах боломжтой. Шинэ хүлцлийн стандарт, хуучирсан архитектур бүхий шинэ технологийн процесс руу цааш шилжихийг хүлээх нь бараг боломжгүй юм. Одоо A7 дээр суурилсан чипүүд нь хөдөлгөөнт төхөөрөмжийн зах зээлийн хамгийн төсөвтэй сегментийг эзэлж байгаа бөгөөд тэдгээр нь эрчим хүчний хэмнэлттэй бараг ижил параметртэй, илүү өндөр гүйцэтгэлтэй A53 дээр суурилсан гаджетуудаар аажмаар солигдож байна.
Микропроцессорын цөмийн архитектур
1, 2, 4 эсвэл 8 цөм нь ARM Cortex A7 дээр суурилсан CPU-ийн нэг хэсэг байж болно. Сүүлчийн тохиолдолд процессоруудын шинж чанар нь чип нь үндсэндээ 4 цөмтэй 2 кластераас бүрддэг болохыг харуулж байна. 2-3 жилийн турш анхдагч түвшний процессорын бүтээгдэхүүнүүд нь 1 эсвэл 2 тооцоолох модуль бүхий чип дээр суурилсан байв. Дунд түвшнийг 4 үндсэн шийдлүүд эзэлжээ. За, дээд зэрэглэлийн сегмент нь 8 цөмт чипийн ард байсан. Энэхүү архитектурт суурилсан микропроцессорын цөм бүрд дараах модулиуд багтсан:
- Хөвөгч цэгийн нэгж (FPU).
- Мөнгөний түвшин 1.
- CPU-г оновчтой болгох NEON блок.
- ARMv7 тооцоолох модуль.
Мөн дараах нийтлэг зүйлүүд байсанCPU-ийн бүх цөмд зориулсан бүрэлдэхүүн хэсгүүд:
- Бэлэн мөнгө L2.
- CoreSight үндсэн хяналтын нэгж.
- 128 битийн багтаамжтай AMBA дата автобусны хянагч.
Боломжтой давтамжууд
Энэ микропроцессорын архитектурын хамгийн их цагийн давтамж нь 600 МГц-ээс 3 ГГц хооронд хэлбэлзэж болно. Тооцооллын системийн гүйцэтгэлд үзүүлэх хамгийн их нөлөөллийг харуулсан энэ параметр нь өөр өөр байдаг гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Түүнчлэн давтамжид нэг дор гурван хүчин зүйл нөлөөлдөг:
- Шийдвэрлэж буй асуудлын нарийн төвөгтэй байдлын түвшин.
- Олон урсгалд зориулсан программ хангамжийн оновчлолын зэрэг.
- Хагас дамжуулагч болор температурын одоогийн утга.
Жишээ нь A7 дээр суурилсан, давтамж нь 600 МГц-ээс 1.3 ГГц хооронд хэлбэлздэг 4 тооцоолох нэгжийг агуулсан MT6582 чипийн алгоритмыг авч үзье. Сул зогсолтын горимд энэ процессор төхөөрөмж нь зөвхөн нэг тооцооллын нэгжтэй байж болох бөгөөд энэ нь 600 МГц-ийн хамгийн бага давтамжтайгаар ажилладаг. Хөдөлгөөнт төхөөрөмж дээр энгийн програм ажиллуулах үед ижил төстэй нөхцөл байдал үүсэх болно. Гэхдээ олон урсгалтай оновчлол бүхий нөөц их шаарддаг тоглоом даалгаврын жагсаалтад гарч ирэхэд 1.3 GHz давтамжтай програмын код боловсруулах бүх 4 блок автоматаар ажиллаж эхэлнэ. CPU халах үед хамгийн халуун цөм нь давтамжийн утгыг эсвэл бүр бууруулнахаах. Энэ арга нь нэг талаасаа эрчим хүчний хэмнэлттэй, нөгөө талаас чипийн гүйцэтгэлийн зөвшөөрөгдөхүйц түвшинг хангадаг.
Кэш
ARM Cortex A7-д зөвхөн 2 кэшийн түвшинг өгсөн. Хагас дамжуулагч талстуудын шинж чанар нь эргээд эхний түвшин нь 2 тэнцүү хагаст хуваагддаг болохыг харуулж байна. Тэдний нэг нь өгөгдөл хадгалах ёстой, нөгөө нь зааварчилгаа. Техникийн үзүүлэлтүүдийн дагуу 1-р түвшний кэшийн нийт хэмжээ 64 КБ-тай тэнцүү байж болно. Үүний үр дүнд бид өгөгдлийн хувьд 32 KB, кодын хувьд 32 KB авдаг. Энэ тохиолдолд 2-р түвшний кэш нь CPU-ийн тодорхой загвараас хамаарна. Түүний хамгийн бага хэмжээ нь 0 МБ (өөрөөр хэлбэл байхгүй), хамгийн том нь 4 МБ-тай тэнцүү байж болно.
RAM хянагч. Онцлогууд
Суурилагдсан RAM хянагч нь дурын ARM Cortex A7 процессортой хамт ирдэг. Техникийн төлөвлөгөөний онцлог шинж чанарууд нь LPDDR3 RAM-тай хамтран ажиллахад чиглэгдсэн болохыг харуулж байна. Энэ тохиолдолд RAM-ийн санал болгож буй үйлдлийн давтамж нь 1066 МГц эсвэл 1333 МГц байна. Энэ чип загварын хувьд практикт олж болох хамгийн их RAM хэмжээ нь 2 ГБ байна.
Нэгдсэн график
Хүлээгдэж буйгаар эдгээр микропроцессор төхөөрөмжүүд нь нэгдсэн график дэд системтэй. ARM нь энэхүү CPU-тэй өөрийн Mali-400MP2 график картыг ашиглахыг зөвлөж байна. Гэхдээ түүний гүйцэтгэл нь боломжоо нээхэд хангалтгүй байдагмикропроцессорын төхөөрөмж. Тиймээс чип зохион бүтээгчид энэ чиптэй хослуулан илүү үр ашигтай адаптер ашигладаг, жишээ нь Power VR6200.
Програм хангамжийн онцлог
Гурван төрлийн үйлдлийн систем нь ARM процессоруудад зориулагдсан:
- Хайлтын аварга Google-ийн Android.
- APPLE-н iOS.
- Microsoft-ын Windows Mobile.
Бусад бүх системийн програм хангамж хараахан тийм ч их түгээгдээгүй байна. Ийм програм хангамжийн зах зээлийн хамгийн том хувийг Android үйлдлийн систем эзэлдэг. Энэхүү систем нь энгийн бөгөөд ойлгомжтой интерфэйстэй бөгөөд түүн дээр суурилсан нэвтрэх түвшний төхөөрөмжүүд нь маш хямд байдаг. 4.4-ийг багтаасан хувилбар хүртэл энэ нь 32 бит байсан бөгөөд 5.0-аас хойш 64 битийн тооцооллыг дэмжиж эхэлсэн. Энэхүү үйлдлийн систем нь ARM Cortex A7 зэрэг RISC CPU-ийн аль ч гэр бүл дээр амжилттай ажилладаг. Инженерийн цэс нь энэ системийн програм хангамжийн бас нэг чухал онцлог юм. Үүний тусламжтайгаар та үйлдлийн системийн чадавхийг мэдэгдэхүйц дахин тохируулах боломжтой. CPU-ийн загвар тус бүрийн кодыг ашиглан энэ цэс рүү нэвтрэх боломжтой.
Энэ үйлдлийн системийн өөр нэг чухал онцлог бол боломжит бүх шинэчлэлтүүдийг автоматаар суулгах явдал юм. Тиймээс ARM Cortex A7 гэр бүлийн чип дээр шинэ боломжууд гарч ирж магадгүй юм. Програм хангамж нь тэдгээрийг нэмж болно. Хоёрдахь систем нь APPLE гар утасны хэрэгсэлд зориулагдсан. Ийм төхөөрөмжүүд нь дээд зэрэглэлийн сегментийг голчлон эзэлдэг бөгөөд гүйцэтгэл, өртөг зэрэгтэй байдаг. Windows Mobile-ийн хамгийн сүүлийн үеийн үйлдлийн системийг хараахан хүлээж аваагүй байнаагуу хуваарилалт. Мобайл хэрэгслийн аль ч сегментэд үүн дээр суурилсан төхөөрөмжүүд байдаг боловч энэ тохиолдолд бага хэмжээний хэрэглээний програм хангамж нь түүнийг түгээхэд саад болдог.
Процессорын загвар
Энэ тохиолдолд хамгийн хямд, бүтээмж багатай нь 1 цөмт чип юм. Тэдний дунд хамгийн өргөн тархсан нь MediaTek-ийн MT6571 юм. ARM Cortex A7 Dual Core CPU-ууд нэг шат ахилаа. Жишээ нь ижил үйлдвэрлэгчийн MT6572 юм. Quad Core ARM Cortex A7 нь илүү өндөр түвшний гүйцэтгэлийг хангасан. Энэ гэр бүлийн хамгийн алдартай чип бол MT6582 бөгөөд үүнийг одоо анхан шатны гар утасны төхөөрөмжөөс ч олж болно. MT6595-д хамаарах 8 цөмт төв процессорууд хамгийн өндөр гүйцэтгэлийг хангасан.
Цаашид хөгжлийн хэтийн төлөв
Одоогоор та 4X ARM Cortex A7 дээр суурилсан хагас дамжуулагч процессор төхөөрөмж дээр суурилсан гар утасны төхөөрөмжүүдийг дэлгүүрийн лангуунаас олох боломжтой. Эдгээр нь MT6580, MT6582, Snapdragon 200 юм. Эдгээр бүх чипүүд нь 4 тооцоолох нэгжийг багтаасан бөгөөд эрчим хүчний хэмнэлтийн маш сайн түвшинтэй. Түүнчлэн, энэ тохиолдолд зардал нь маш даруухан юм. Гэсэн хэдий ч энэхүү микропроцессорын архитектурын хамгийн сайхан үеүүд ард хоцорч байна. Үүн дээр суурилсан бүтээгдэхүүний борлуулалтын оргил үе нь гар утасны хэрэгслийн зах зээл дээр бараг өөр хувилбаргүй байсан 2013-2014 онуудад буурчээ. Түүнээс гадна, энэ тохиолдолд бид 1 эсвэл 2-той төсвийн төхөөрөмжүүдийн тухай ярьж байнатооцоолох модулиуд, мөн 8 цөмт CPU бүхий тэргүүлэх хэрэгслүүдтэй. Одоогийн байдлаар үүнийг Cortex A53 зах зээлээс аажмаар шахаж байгаа бөгөөд энэ нь үндсэндээ A7-ийн 64 битийн өөрчлөгдсөн хувилбар юм. Үүний зэрэгцээ тэрээр өмнөх үеийнхээ гол давуу талуудыг бүрэн бөгөөд бүрэн хадгалж үлдсэн бөгөөд ирээдүй нь түүнийх нь гарцаагүй.
Мэргэжилтнүүд болон хэрэглэгчдийн санал бодол. Энэхүү архитектурт суурилсан чипүүдийн талаархи бодит тоймууд. Давуу болон сул тал
Мэдээжийн хэрэг, микропроцессор төхөөрөмжүүдийн ARM Cortex A7 архитектур гарч ирсэн нь дэлхийн хөдөлгөөнт төхөөрөмжүүдийн хувьд чухал үйл явдал болсон. Үүний хамгийн сайн нотолгоо бол түүн дээр суурилсан төхөөрөмжүүд 5-аас дээш жил амжилттай зарагдсан явдал юм. Мэдээжийн хэрэг, одоо A7-д суурилсан CPU-ийн чадвар нь дунд түвшний даалгавруудыг шийдвэрлэхэд хүрэлцэхгүй байгаа ч ийм чип дээрх хамгийн энгийн програмын код амжилттай ажиллаж байна. Ийм програм хангамжийн жагсаалтад видео тоглуулах, аудио бичлэг сонсох, ном унших, вэб хуудсуудаар аялах, тэр ч байтугай хамгийн энгийн тоглоомууд ч гэсэн энэ тохиолдолд ямар ч асуудалгүйгээр эхлэх болно. Энэ төрлийн тэргүүлэх мэргэжилтнүүд болон энгийн хэрэглэгчдийн гар утасны хэрэгсэл, төхөөрөмжүүдэд зориулагдсан тэргүүлэх сэдэвчилсэн порталууд үүнд анхаарлаа хандуулдаг. A7-ийн гол сул тал бол 64 битийн тооцооллыг дэмждэггүй явдал юм. Үүний гол давуу тал нь эрчим хүчний хэмнэлт, гүйцэтгэлийн төгс хослол юм.
Үр дүн
Мэдээж ARM Cortex A7 архитектур нь бүхэлдээ юмхөдөлгөөнт төхөөрөмжүүдийн ертөнц дэх эрин үе. Энэ нь гарч ирснээр хөдөлгөөнт төхөөрөмжүүд боломжийн үнэтэй, нэлээд бүтээмжтэй болсон. Мөн 5 жил гаруй амжилттай зарагдсан нь үүний бас нэг баталгаа юм. Гэхдээ эхэндээ үүн дээр суурилсан хэрэгслүүд зах зээлийн дунд болон дээд зэрэглэлийн сегментийг эзэлж байсан бол одоо зөвхөн төсвийн ангилалд л үлддэг. Энэ архитектур хуучирсан бөгөөд аажмаар өнгөрсөн зүйл болж байна.
