ARM и x86 являются двумя наиболее распространенными архитектурами процессоров на планете. Каковы их сильные и слабые стороны для производительности и энергоэффективности?
Чем архитектура ARM отличается от x86
В течение многих лет ARM (первоначально Acorn RISC Machines, но теперь Advanced RISC Machines) находилась в центре современных микропроцессоров и встроенного дизайна. Сфокусировавшись на энергоэффективности и простом наборе инструкций, мобильные устройства, в частности, сильно выиграли от дизайна процессора. Это позволило очень быстро ускорить развитие мобильного рынка.
Но несколько лет назад Raspberry Pi дебютировал, получив Broadcom SoC, который включал ядро ARM с тактовой частотой 700 МГц. Ядро ARM само по себе похвасталось низкой стоимостью и простотой.
Со своей стороны, Intel, в основном, производила процессоры с высокой производительностью и высокой пропускной способностью, включая настольные ПК, ноутбуки, серверы и даже суперкомпьютеры. Но это уже не так, поскольку Intel охватывает рынок мобильных / маломощных компьютеров со многими мобильными процессорами, включая серию Intel Atom (один из основных процессоров, питающих Windows 10 планшеты).
У двух семейств процессоров есть много различий, включая их вычислительную мощность, энергопотребление, программное обеспечение и приложения. Давайте взглянем чем архитектура ARM отличается от x86 более подробно.
После прочтения обязательно ознакомьтесь с тем, про что мы еще писали: как можно установить Windows с помощью Android смартфона. Очень полезная информация для тех у кого много флешек, но, они все забиты важными файлами.
Различия в мощности обработки
Процессоры ARM вписываются в семейство RISC, которое означает «Сокращенный набор команд».
Процессор RISC фокусируется на сохранении количества инструкций как можно меньше, одновременно сохраняя эти инструкции как можно простыми. Простые инструкции имеют некоторые преимущества как для инженеров, так и для разработчиков программного обеспечения. Поскольку инструкции просты, для требуемой схемы требуется меньшее количество транзисторов, что приводит к большему количеству места чипа и / или меньшим чипам. Из-за этого процессоры ARM, как правило, объединяют многие периферийные устройства, включая графические процессоры, которые позволяют компьютерам, таким как Raspberry Pi, иметь так мало компонентов.
Но простые инструкции стоят дорого. Для выполнения задач требуются дополнительные инструкции, которые приводят к увеличению потребления памяти и увеличению времени выполнения. Тем не менее, процессор ARM компенсирует увеличенное время выполнения с более быстрыми процессорами и трубкой.
С другой стороны, процессоры Intel вписываются в семейство CISC, которое представляет собой комплексную команду Set Computing.
В отличие от компьютеров RISC, инструкции, доступные на CISC, более сфокусированы на выполнении сложных задач с большой гибкостью.
Например, многие машины на основе RISC выполняют операции между регистрами, которые обычно требуют, чтобы программа загружала переменные в регистры перед выполнением операции. Однако машина на основе CISC может (или должна) выполнять операции между регистрами, между регистром и местом памяти, и даже между ячейками памяти. Другие общие операции включают в себя умножение чисел с плавающей запятой, рулонов ствола, одиночных циклов инструкций, сложную манипуляцию с памятью, поиск в памяти и многое другое. Это часть того, чем архитектура ARM отличается от x86. Продолжим.
Различия в потребляемой мощности
Потребляемая мощность во встроенных конструкциях может быть одним из наиболее важных критериев. Система, которая предназначена для подключения к источнику питания, например, к электросети, обычно может игнорировать ограничения потребления энергии, но мобильный дизайн (или один, подключенный к ненадежному источнику питания) может ьыть полностью зависящим от управления питанием.
Части ARM превосходят мощные конструкции со многими из их ядер (если не большинство), не требующих радиаторов. Их типичное энергопотребление составляет менее 5 Вт со многими пакетами, включая графические процессоры, периферийные устройства и память. Такая малая рассеиваемая мощность возможна только из-за меньшего количества используемых транзисторов и относительно низких скоростей (по сравнению с обычными настольными процессорами). Но опять же (относящийся к предыдущему разделу) это влияет на производительность системы, и поэтому более сложные операции потребуют больше времени.
Из-за их повышенной сложности ядра Intel потребляют намного больше энергии, чем ядра ARM. Высокопроизводительный Intel I-7 может потреблять до 130 Вт энергии, тогда как мобильные процессоры Intel (такие как Atom и Celeron) потребляют от 6 Вт до 30 Вт. Процессоры с самой низкой потребляемой мощностью (линия Atom), предназначенные для использования ноутбуком, не интегрируют графику в процессор, а мобильные версии. Однако те, которые интегрируют графику, имеют значительно меньшую тактовую частоту (от 300 МГц до 600 МГц), что приводит к меньшей пропускной способности.
Различия в программном обеспечении
Когда речь заходит о больших двух именах на рынке процессоров, сравнение доступности программного обеспечения и наборов инструментов затруднено, так как они сильно популярны. У устройств на базе ARM есть преимущество в работе с операционными системами, предназначенными для мобильных телефонов, таких как Android. У Intel-устройств есть преимущество в том, что они работают практически с любой операционной системой, которая может работать на стандартном настольном ПК, включая Windows и Linux. Оба устройства могут запускать одни и те же приложения, если приложение скомпилировано на языке, который использует виртуальную машину, например Java.
Если говорить о том, чем архитектура ARM отличается от x86 то можно сказать с увереностью, что главное отличие в производительности и ориентированности на разные типы приложений. Главная задача процессоров ARM — управление энергопотреблением, для его большей эффективности на мобильных устройствах. А задача настольных версий есть большая производительность.
Если у вас остались вопросы по теме «Чем архитектура ARM отличается от x86» — пишите их в форму комментариев. Также, мы уже писали о том, как добывать Эфир на Ubuntu и Linux Mint.
