Acest articol va discuta despre arhitectura procesorului ARM Cortex A7. Produsele semiconductoare bazate pe acesta pot fi găsite în smartphone-uri, routere, tablete PC și alte dispozitive mobile, unde până de curând deținea o poziție de lider în acest segment de piață. Acum este înlocuit treptat cu soluții de procesoare mai noi și mai proaspete.
Informații scurte despre ARM
Istoria ARM a început în 1990, când a fost fondată de Robin Saxby. Baza pentru crearea sa a fost o nouă arhitectură cu microprocesor. Dacă înainte de asta poziția dominantă pe piața CPU era ocupată de x86 sau CISC, atunci după formarea acestei companii a apărut o alternativă demnă sub forma RISC. În primul caz, execuția codului programului a fost redusă la 4 etape:
- Obțineți instrucțiunile aparatului.
- Efectuarea conversiei de microcod.
- Obținerea de microinstrucțiuni.
- Execuția pas cu pas a microinstrucțiunilor.
Ideea principală a arhitecturii RISС a fost că procesarea codului programului poate fi redusă la 2 etape:
- Obțineți instrucțiuni RISC.
- Se procesează instrucțiuni RISC.
Atât în primul, cât și în al doilea caz, există atât plusuri, cât și dezavantaje semnificative. x86 a cucerit cu succes piața computerelor, iar RISC (inclusiv ARM Cortex A7, introdus în 2011) - piața dispozitivelor mobile.
Istoria apariției arhitecturii Cortex A7. Caracteristici cheie
Cortex A8 a servit drept bază pentru Cortex A7. Ideea principală a dezvoltatorilor în acest caz a fost de a crește performanța și de a îmbunătăți semnificativ eficiența energetică a soluției procesorului. Asta sa întâmplat în cele din urmă cu inginerii de la ARM. O altă caracteristică importantă în acest caz a fost că a devenit posibilă crearea unui procesor cu tehnologie big. LITTLE. Adică, un cristal semiconductor ar putea include 2 module de calcul. Unul dintre ele avea ca scop rezolvarea celor mai simple sarcini cu un consum minim de energie și, de regulă, nucleele Cortex A7 au acționat în acest rol. Al doilea a fost conceput pentru a rula cel mai complex software și a fost bazat pe unitățile de calcul Cortex A15 sau Cortex A17. Oficial, „Cortex A7” a fost prezentat, după cum sa menționat mai devreme, în 2011. Ei bine, primul procesor ARM Cortex A7 a fost lansat un an mai târziu, adică în 2012.
Tehnologia de producție
InițialProdusele semiconductoare pe bază de A7 au fost produse conform standardelor tehnologice de 65 nm. Acum această tehnologie este iremediabil depășită. Ulterior, încă două generații de procesoare A7 au fost lansate conform standardelor de toleranță de 40 nm și 32 nm. Dar acum au devenit irelevante. Cele mai recente modele de procesoare bazate pe această arhitectură sunt deja fabricate conform standardelor de 28 nm și sunt cele care mai pot fi găsite la vânzare. O tranziție ulterioară la procese tehnologice mai noi, cu noi standarde de toleranță și arhitectură învechită, este greu de așteptat. Cipurile bazate pe A7 ocupă acum cel mai bugetar segment al pieței de dispozitive mobile și sunt înlocuite treptat cu gadgeturi bazate pe A53, care, cu aproape aceiași parametri de eficiență energetică, are un nivel de performanță mai ridicat.
Arhitectura nucleului microprocesorului
1, 2, 4 sau 8 nuclee pot face parte dintr-un procesor bazat pe ARM Cortex A7. Caracteristicile procesoarelor în acest din urmă caz indică faptul că cipul constă în esență din 2 clustere de 4 nuclee. Timp de 2-3 ani, produsele de procesoare entry-level au fost bazate pe cipuri cu 1 sau 2 module de calcul. Nivelul mediu a fost ocupat de soluții cu 4 nuclee. Ei bine, segmentul premium era în spatele cipurilor cu 8 nuclee. Fiecare nucleu de microprocesor bazat pe această arhitectură a inclus următoarele module:
- Unitate cu virgulă mobilă (FPU).
- Nivel de numerar 1.
- Bloc NEON pentru optimizarea procesorului.
- Modul de calcul ARMv7.
Au existat, de asemenea, următoarele comunecomponente pentru toate nucleele din procesor:
- Cash L2.
- Unitate de control de bază CoreSight.
-
Controler de magistrală de date AMBA cu capacitate de 128 de biți.
Frecvențe posibile
Frecvența maximă de ceas pentru această arhitectură de microprocesor poate varia de la 600 MHz la 3 GHz. De asemenea, trebuie remarcat faptul că acest parametru, care indică impactul maxim asupra performanței sistemului de calcul, variază. În plus, frecvența este influențată de trei factori simultan:
- Nivelul de complexitate al problemei care se rezolvă.
- Grad de optimizare software pentru multithreading.
- Valoarea actuală a temperaturii cristalului semiconductor.
De exemplu, luați în considerare algoritmul cipului MT6582, care se bazează pe A7 și include 4 unități de calcul, a căror frecvență variază de la 600 MHz la 1,3 GHz. În modul inactiv, acest procesor poate avea o singură unitate de calcul și funcționează la cea mai mică frecvență posibilă de 600 MHz. O situație similară va apărea atunci când o aplicație simplă este lansată pe un gadget mobil. Dar când în lista de sarcini apare o jucărie intensivă în resurse cu optimizare pentru multithreading, toate cele 4 blocuri de procesare a codului de program la o frecvență de 1,3 GHz vor începe automat să funcționeze. Pe măsură ce procesorul se încălzește, cele mai fierbinți nuclee vor scădea valoarea frecvenței sau chiaropriți. Pe de o parte, această abordare oferă eficiență energetică și, pe de altă parte, un nivel acceptabil de performanță a cipului.
Cache
În ARM Cortex A7 sunt furnizate doar 2 niveluri de cache. Caracteristicile cristalului semiconductor, la rândul lor, indică faptul că primul nivel este în mod necesar împărțit în 2 jumătăți egale. Unul dintre ele ar trebui să stocheze date, iar celăl alt - instrucțiuni. Dimensiunea totală a memoriei cache la nivelul 1 conform specificațiilor poate fi egală cu 64 KB. Ca rezultat, obținem 32 KB pentru date și 32 KB pentru cod. Cache-ul de nivel 2 în acest caz va depinde de modelul specific de procesor. Cel mai mic volum al său poate fi egal cu 0 MB (adică, absent), iar cel mai mare - 4 MB.
Controler RAM. Caracteristici
Controlerul RAM încorporat vine cu orice procesor ARM Cortex A7. Caracteristicile planului tehnic indică faptul că acesta se concentrează pe lucrul împreună cu RAM LPDDR3. Frecvențele de operare recomandate ale RAM în acest caz sunt 1066 MHz sau 1333 MHz. Dimensiunea maximă a RAM care poate fi găsită în practică pentru acest model de cip este de 2 GB.
Grafică integrată
După cum era de așteptat, aceste dispozitive cu microprocesor au un subsistem grafic integrat. ARM recomandă utilizarea propriei plăci grafice Mali-400MP2 cu acest procesor. Dar performanța sa nu este adesea suficientă pentru a debloca potențialuldispozitiv cu microprocesor. Prin urmare, designerii de cipuri folosesc adaptoare mai eficiente în combinație cu acest cip, de exemplu, Power VR6200.
Funcții software
Trei tipuri de sisteme de operare vizează procesoarele ARM:
- Android de la gigantul de căutare Google.
- iOS de la APPLE.
- Windows Mobile de la Microsoft.
Toate celel alte software-uri de sistem nu au primit încă multă distribuție. Cea mai mare cotă de piață a unui astfel de software, după cum ați putea ghici, este ocupată de Android. Acest sistem are o interfață simplă și intuitivă, iar dispozitivele entry-level bazate pe acesta sunt foarte, foarte accesibile. Până la versiunea 4.4 inclusiv, era pe 32 de biți, iar din 5.0 a început să accepte calcule pe 64 de biți. Acest sistem de operare rulează cu succes pe orice familie de procesoare RISC, inclusiv ARM Cortex A7. Meniul de inginerie este o altă caracteristică importantă a acestui software de sistem. Cu ajutorul acestuia, puteți reconfigura în mod semnificativ capacitățile sistemului de operare. Accesul la acest meniu poate fi obținut folosind un cod individual pentru fiecare model de procesor.
O altă caracteristică importantă a acestui sistem de operare este instalarea automată a tuturor actualizărilor posibile. Prin urmare, chiar și noi funcții pot apărea pe cipurile familiei ARM Cortex A7. Firmware-ul le poate adăuga. Al doilea sistem este destinat gadgeturilor mobile APPLE. Astfel de dispozitive ocupă în principal segmentul premium și au niveluri corespunzătoare de performanță și cost. Cel mai recent sistem de operare în fața Windows Mobile nu a primit încămare distributie. Există dispozitive bazate pe acesta în orice segment de gadgeturi mobile, dar o cantitate mică de aplicații software în acest caz este un factor de descurajare pentru distribuția sa.
Modele de procesor
Cele mai accesibile și mai puțin productive în acest caz sunt cipurile cu 1 nucleu. Cel mai răspândit dintre ele a fost MT6571 de la MediaTek. Mai sus sunt procesoarele ARM Cortex A7 Dual Core. Un exemplu este MT6572 de la același producător. Un nivel și mai mare de performanță a fost oferit de Quad Core ARM Cortex A7. Cel mai popular cip din această familie este MT6582, care poate fi găsit acum chiar și în gadgeturile mobile entry-level. Ei bine, cel mai în alt nivel de performanță a fost asigurat de procesoarele centrale cu 8 nuclee, cărora le-a aparținut MT6595.
Perspective de dezvoltare ulterioară
Până acum puteți găsi dispozitive mobile pe rafturile magazinelor bazate pe un procesor cu semiconductor bazat pe 4X ARM Cortex A7. Acestea sunt MT6580, MT6582 și Snapdragon 200. Toate aceste cipuri includ 4 unități de calcul și au un nivel excelent de eficiență energetică. De asemenea, costul în acest caz este foarte, foarte modest. Dar totuși, cele mai bune perioade ale acestei arhitecturi cu microprocesor sunt în urmă. Vârful vânzărilor de produse bazate pe acesta a scăzut în 2013-2014, când practic nu avea nicio alternativă pe piața gadgeturilor mobile. Mai mult, în acest caz vorbim de dispozitive de buget cu 1 sau 2module de calcul și cu gadget-uri emblematice cu un procesor cu 8 nuclee. În acest moment, este forțat treptat să iasă de pe piață de Cortex A53, care este în esență o versiune modificată pe 64 de biți a lui A7. În același timp, ea a păstrat în totalitate și complet avantajele principale ale predecesorului ei, iar viitorul este cu siguranță al ei.
Opinia experților și a utilizatorilor. Recenzii reale despre cipuri bazate pe această arhitectură. Puncte tari și puncte slabe
Cu siguranță, apariția arhitecturii ARM Cortex A7 a dispozitivelor cu microprocesor a devenit un eveniment semnificativ pentru lumea dispozitivelor mobile. Cea mai bună dovadă în acest sens este că dispozitivele bazate pe acesta au fost vândute cu succes de mai bine de 5 ani. Desigur, acum capacitățile procesorului bazat pe A7 nu mai sunt suficiente nici măcar pentru a rezolva sarcini de nivel mediu, dar cel mai simplu cod de program de pe astfel de cipuri încă funcționează cu succes. Lista unui astfel de software include redarea video, ascultarea înregistrărilor audio, citirea cărților, navigarea pe internet și chiar și cele mai simple jucării în acest caz vor începe fără probleme. Iată pe care se concentrează portalurile tematice de top dedicate gadgeturilor și dispozitivelor mobile, atât experți de top de acest gen, cât și utilizatori obișnuiți. Dezavantajul cheie al lui A7 este lipsa suportului pentru calcularea pe 64 de biți. Ei bine, principalele sale avantaje includ combinația perfectă între eficiență energetică și performanță.
Rezultate
Desigur, arhitectura ARM Cortex A7 este un întregera în lumea dispozitivelor mobile. Odată cu apariția sa, dispozitivele mobile au devenit accesibile și destul de productive. Iar simplul fapt că a fost vândut cu succes de mai bine de 5 ani este o altă confirmare a acestui lucru. Dar dacă la început gadget-urile bazate pe acesta ocupau segmentele de mijloc și premium ale pieței, acum au rămas doar cu clasa de buget. Această arhitectură este depășită și devine treptat un lucru din trecut.
