RISC アーキテクチャに基づくプロセッサのすべて

ARM または Advanced RISC Machine は、世界で最も人気のあるチップを指します。 それらは主に、バッテリで動作する車載デバイスに見られます。

RISC プロセッサは、 安価な そしてあなたの エネルギー効率. このタイプのアーキテクチャでは、CPU プログラムの命令ごとのサイクル数を制限することで、パフォーマンスを最適化できます。 これらのプロセッサは、次の命令サイズで動作します。 32ビット. したがって、スマートフォン、タブレット、ラップトップに適しています。 この記事では、これらの ARM チップに関するすべてを、その特性、長所と短所を含めて学びます。 同時に、さまざまな問題が発生した現在の私たちの立ち位置も見えてきます。

アームとは? ショートストーリー

ARM プロセッサは、RISC アーキテクチャに基づいて動作します。 RISCは「」の略です。 縮小された命令セットでの計算 これは、Reduced Instruction Set Computing の略です。 このタイプのプロセッサは、携帯電話やタブレットなどの組み込みデバイスで一般的に使用されています。 また、一部のゲーム コンソールやコンピューターでも使用できます。

ARM は、時間とともに進化してきた頭字語です。 当初、1984年に、 どんぐりRISCマシン チップは主にイギリスの領土で使用されていました。 1990 年に研究部門が親会社から分離独立し、ARM Ltd が設立されました。 またはセットアップする アドバンスト RISC マシン リミテッド.

その後、業界の他の企業が RISC アーキテクチャを採用しました。この場合は Apple で、2005 年に Macintosh に導入されました。 2016年、日本のソフトバンクがARMを買収。 それから彼女はそれを売った NVIDIA 2020 年には 400 億ドル。

アームの機能

ARM プロセッサには、このパートで説明する多くの特徴があります。

特定の名前

多くの ARM プロセッサが市場に参入しています。 で簡単に認識できます。 ARM プレフィックス ARM7、ARM9、ARM11 のような番号が続きます。 それとは別に、RISCチップは用語でも認識できます Cortex、SecurCore または StrongARM.

StrongARM は、高速で動作するチップのバージョンを示します。 これらのチップは、Digital Equipment Corporation と協力して開発されました。 SA-100 と呼ばれるその最初のバージョンは、Intel が Digital から技術を取得する 2 年前の 1995 年にリリースされました。

異種コンピューティング

ARM プロセッサは、ヘテロジニアス コンピューティングとして知られる機能も備えています。 その結果、エネルギー消費の面でより経済的になります。 異種コンピューティングは、使用する特定のシステムの設計によって定義されます。 1 つのシステム内の異なるプロセッサ. また、同じシステム内で異なるコアまたは他のハードウェア コンポーネントを使用することも指します。

基本的に、これには、さまざまな機能とパフォーマンスを備えたさまざまなプロセッサ コンポーネントが連携して動作するアーキテクチャの構築が含まれます。 さかのぼる 2011 年に、デザイナーは、 少し. これにより、ARM プロセッサはパフォーマンスの異なるコア間でワークロードを分割できます。

設計の柔軟性

Intel とは異なり、ARM Ltd は半導体チップの設計に関してより柔軟な戦略を持っています。 さすがにその会社 主要技術のライセンス 知的財産として。 したがって、同社はマイクロプロセッシング ユニットを製造または販売していません。

現在、同社は 3 種類のライセンスを提供しています。 基本設計免許 Arm Cortex Technology ライセンスに基づく としても 建築許可. 後者により、ライセンスを受けた企業は、ARM アーキテクチャに基づいて独自のプロセッサを設計できます。 Nvidia、Qualcomm、Apple、および AMD は、ARM ライセンスを所有する企業の例です。

ARM の利点

RISC プロセッサは安価です。 それか 建築部品が小さい 通常のチップスと比較。 これにより、チップあたりのコストが削減されます。 しかし、コスト削減だけがメリットではありません。 流通している半導体チップの大部分が ARM タイプである場合、それはそれらが提供する多くの利点によるものです。 これらには、製造業者が利用できるエネルギー効率、建設の容易さ、および製造の自由度が含まれます。

エネルギー効率

それか RISC アーキテクチャのシンプルさ メーカーはエネルギー効率を確保できます。 このようなアーキテクチャに基づいて動作するプロセッサでスマートフォンやタブレットが動作する場合、そのバッテリは必然的により経済的になります。

これは、システムに見られる顕著な利点でもあります。 異種計算. このようなシステムで動作するデバイスには、さまざまな容量のさまざまなタイプのプロセッサがあります。 したがって、専門的なタスクの管理は、適切なスキルを持つプロセッサに割り当てられます。

過熱のリスクを軽減

エネルギーを節約するだけでなく、ARM プロセッサは過熱しにくくなっています。 熱の放出が少なく、熱管理コンポーネントを必要としないため、より堅牢になります。

Intel は、5W を下回るのに苦労している x86 アーキテクチャに基づいたチップを開発しています。 一方、RISC プロセッサは動作します。 低電力、3.5W. したがって、Advanced RISC Machine アーキテクチャに基づいて設計されたプロセッサは、バッテリ駆動のデバイスにより適しています。 IntelがAMD、Nvidia、およびその他のメーカーを支持して棚上げされた理由。

シンプルなデザイン

RISC 関数は少数のパラメーターのみを使用するため、これらは次のようになります。 チャネリングしやすい レッスンの長さが固定されているため。 また、各命令が 1 サイクルしかかからないことがわかっているため、動作速度が最大化され、設計中の時間が節約されます。 値をキャッシュまたはメモリにロードして保存するのにかかる時間はわずかです。

メーカーの自由度が高い

RISC プロセッサは、CISC プロセッサに比べて製造と展開が容易です。 それか 命令セットの削減 使用されるチップスペースの原因となります。 また、デコードロジックが単純なため、使用するトランジスタの数が減少します。

さらに、ARM Ltd は、 ライセンスに基づくコンセッション 最も重要な技術の。 したがって、製造コストに関しては、チップメーカーとデバイスメーカーには多くの余裕があります。 その結果、Apple などの一部の企業は、ARM アーキテクチャに基づいてプロセッサを製造することを決定しました。

アームの短所

RISC プロセッサでさえ、エラーがないわけではありません。 この場合、それらは特定のソフトウェアと互換性がなく、デバイス上のアプリケーションの動作を妨げる場合があります。

多くのソフトウェアとの非互換性

何年もの間、標準の Intel プロセッサで実行されている多くのデバイスがあります。 これは、デスクトップおよびラップトップ コンピューターで実行されている場合に特に当てはまります。 ウィンドウズ. このため、ほとんどのエコシステムは x86 ベースのソフトウェアとアプリケーションに慣れてきました。

ただし、ARM プロセッサを搭載したコンピュータ x86 ベースのシステムをネイティブに実行できない. x86 システムは、ほとんどの標準的な汎用アプリケーションの開発の基礎として機能することも知られています。 特定のソフトウェアとの非互換性は、RISC アーキテクチャの制限を示しています。 このため、コンピュータ メーカーはその導入にあまり熱心ではありません。

ソフトウェア/アプリケーションの中断

さらに、開発者によると、それが必要です より多くの努力 CISC ベースのソフトウェアの設計ではなく、ARM プロセッサ用のプログラムとアプリケーションの設計。 この場合、RISC プロセッサの単純さがソフトウェアやアプリケーションに干渉するため、ブレーキになります。 それか キャッシュ だからもっとあるに違いない かさばる 給餌指示にはシステムが必要なため 超高速ストレージ.

是正措置

さまざまな欠点に直面して、プレーヤーはすでにARMチップの導入で構成される是正措置を選択しています. 最近、業界の一部の部門は、CISC アーキテクチャに基づくチップを徐々に放棄しています。

マイクロソフトのスナップドラゴン

たとえば、Microsoft は最初に、 互換性のある Windows バージョン ARM アーキテクチャを使用します。 シリコンバレーの巨人は、クアルコムと協力して、他の互換性のあるアプリケーションを開発する予定です。 最終的に、同社はプロセッサを実行する Windows コンピューターのラインをリリースしました。 キンギョソウ RISC アーキテクチャに基づいています。

Apple および ARM ベースのデバイス モデル

製品戦略において、Apple は Microsoft に続いて、Intel プロセッサを放棄し、ARM ベースのプロセッサを支持しています。 この戦略は、MacBook Air と MacBook Pro モデル、および アップル M1 プロセッサ. 同時に、Appleはロールアウトしました ロゼット 2、RISC アーキテクチャに基づく新しい masOC システム。 このシステムは、非互換性の問題を解決し、ネイティブの x86 アプリケーションをスムーズに実行できるようにすることを目的としています。

ARM プロセッサはどこにありますか?

ARM アーキテクチャは、Android、Chrome OS、Firefox OS、Windows Mobile デバイスなどのバッテリ駆動のモバイル デバイスの第一の選択肢であり続けています。 合計で約 このようなプロセッサを搭載した世界中のデバイス (スマートフォン、タブレット、iPhone など)。

10年間の多くのディストリビューション Linux アーキテクチャをサポートすることでコミュニティに参加しました。 これは、Ubuntu、Debian、Raspbian、および Gentoo の場合に特に当てはまります。 さらに、ライセンスを受けた他の企業は、システム オン モジュール (SoM) およびシステム オン チップ (SoC) に ARM プロセッサを使用しています。

Okura Sho

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