Ev İleri düşünme Mobil yapı taşları 2014: mobil çekirdekler

Mobil yapı taşları 2014: mobil çekirdekler

Video: In Depth Tour Suzuki Carry 1.5 Pick Up PreFacelift + Teaser Facelift 2017 (Kasım 2024)

Video: In Depth Tour Suzuki Carry 1.5 Pick Up PreFacelift + Teaser Facelift 2017 (Kasım 2024)
Anonim

Her yıl CES ve Mobil Dünya Kongresi'nden sonra gösterilerin duyurularını ve mobil uygulama işlemcilerin geleceği için ne anlama geldiklerini düşünüyorum. Kesinlikle, bazıları orta sınıf telefonlara yönelik olan bir dizi 64-bit yonga duyuruları da dahil olmak üzere bazı ilginç gelişmeler gördük, ancak yeni 32-bit yongalar en popüler konuşma konusu gibi görünüyordu .

Cips yapan hemen hemen her şirket daha iyi grafiklerden bahsediyor - performansta büyük kazanımlar elde ediyor - ve hepsi birden çekirdeklerden bahsediyor, 4 ve hatta 8 çekirdekli fişler artık rutin hale geliyor. Henüz görmediğimiz şey, 20nm teknolojisi kullanılarak inşa edilmiş (yongaları için tasarım ve üretimi kontrol eden Intel dışındakiler) ya da çoğu oyuncudan gerçekten yeni yüksek kaliteli 64-bit yongalar. Sonuç olarak, gelecek birkaç ay boyunca en yüksek seviye telefonların çiplerinde görülmesi muhtemel değişiklikler, orta seviye ve düşük seviye telefonlar yakaladığında bile çok büyük olmayabilir.

Bu hafta içinde ana fişlerin ayrıntılarını tartışacağım, ancak başvuru işlemcilerinin oluşturulmasına giren temel yapı taşlarından bahsederek başlamak istiyorum. PC dünyasının aksine, genel olarak, bu tür işlemcilerin üreticileri, ürünlerini oluştururken en azından bazı fikri mülkiyet haklarını (IP) ya mimari lisansları ya da tam çekirdekleri kullanma eğilimindedir. Günümüzde tipik bir uygulama işlemcisinin bir CPU, grafik çekirdeği, genellikle bir temel bant modem ve bir dizi diğer özelliği içerdiğini hatırlayın; ve çoğu üretici CPU mimarisini, grafiklerini veya potansiyel olarak her ikisini de lisanslar. Tipik bir işlemci üreticisi, hedef pazar için belirli bir yonga tasarlamak için hem kendilerini hem de lisanslarını oluşturdukları bu özellikleri birleştirir. Bu yazıda CPU mimarisinden bahsedeceğim, ardından yarını grafik tasarım alanında takip edeceğim.

ARM Tasarımlarının Pek Çok Lezzetleri

Bugün gördüğünüz mobil uygulama işlemcilerinin büyük çoğunluğu ARM mimarisinin bazı değişkenlerini kullanıyor. Aslında, tüm pazarlarda ARM, teknolojisini kullanan 50 milyardan fazla işlemcinin satıldığını, yalnızca 2013'te 10 milyardan fazla satıldığını iddia ediyor. Telefon ve tablet pazarları bunun önemli bir parçası. ARM, dünyadaki akıllı telefonların yüzde 95'inin mimarisinin bir versiyonunu çalıştırdığını iddia etse de, ARM işlemcileri de pek çok başka üründe bulunuyor.

Fakat ARM'in aslında işlemci satmadığını anlamak önemlidir; bunun yerine IP'yi satıyor - gerçek çekirdek tasarımlar ve temel yonga mimarisi dahil, Apple ve Qualcomm dahil olmak üzere birçok yonga üreticisinin benzersiz çekirdekler oluşturmak için kullandığı temel mimari. Yaygın bir mimari kullanmak - etkili bir şekilde talimat seti - bir dereceye kadar uyumluluk sağlar ve böylece yazılımın birden fazla şirketten çip üzerinde çalışmasını kolaylaştırır.

Bugün mobil işlemcilerde gördüğümüz iki temel ARM mimarisi var - 32 bit ARMv7 ve 64 bit ARMv8 sürümü.

ARMv7 telefon pazarında yıllardır standart olmuştur. Bu, çeşitli çekirdeklerde kullanılan 32 bitlik bir tasarımdır (ARM'in Cortex-A9, A7 ve A15 tasarımlarının yanı sıra Qualcomm'un "Krait" mimarisi ve A7'den önceki Apple işlemcilerinde kullanılan çekirdekler dahil). Cortex-A9 inanılmaz derecede popülerdi, ancak günleri sayılı görünüyor. Bu yıl, daha küçük ve daha güç tasarruflu Cortex-A7 içeren daha fazla tasarım görüyoruz; veya daha yüksek performans sunan daha güçlü bir Cortex-A15; ya da ARM’in "big.LITTLE" yapılandırmasını söylediği ikinin bir kombinasyonu.

Cortex-A7 aslında çok küçük - 28nm'lik bir süreçte yarım milimetreden az - ve çok daha az güç kullanacak şekilde tasarlandı; Bir A9 için 200 ila 300 miliwattlık bir zirve ile karşılaştırıldığında 100 miliwatttan daha az ve bir A15 için 500 miliwatt'a kadar. Cortex-A15, 40 bitlik bir fiziksel adres alanı için destek eklese de, bireysel uygulamalar yalnızca 32 bit'e erişebiliyor. Geçtiğimiz yaz, ARM, A9'un yüzde 40'ına kadar daha hızlı olduğunu ve A7 ile A15 arasındaki boşluğa sığacağını söyleyerek A9'un yerine geçen A12'yi tanıttı. Bu yılın başlarında, şirket, Cortex-A9'dan daha iyi verimlilik ve yüzde 60 daha fazla performans sunması gerektiğini söyleyen Cortex-A17 adlı bir versiyonunu duyurdu. (Şimdiye kadar yalnızca MediaTek, bir telefon işlemcisi ve Realtek'i A17 kullanan bir TV işlemcisi olarak duyurdu.) ARM, A17'nin 32 bitlik tasarımlarının sonuncusu olduğuna ve TV'ler gibi uygulamalarda uzun ömürlü olması gerektiğine inanıyor. Tüketici ürünleri, mobil pazarın büyük bir kısmı ise 64-bit tasarımlara geçiyor.

Bir dizi şirket, A7 ve A15'leri (ya da daha yakın zamanda A7 ve A17'leri) bu büyük ile birleştirdi. Bu, bir yonganın çoğu zaman daha düşük güç çekirdeği çalıştırmasına ve yonganın daha yüksek güce geçmesine izin veriyor. Belki bir oyun içinde karmaşık bir hesaplama yaparken, hatta bir web sayfasındaki karmaşık JavaScript'i çalıştırırken, ek performansa ihtiyaç duyduğunda çekirdekler. Bu tasarımların bazılarında, ya A7 çekirdeği bloğu ya da A15 çekirdeğinden biri aynı anda etkin olabilir; Diğerlerinde ise tüm çekirdekler bir kerede çalışabilir.

Yine, ARM çekirdeği ile tasarlanan gelecekteki mobil yongaların çoğunun 64-bit mimariye taşınması muhtemel görünüyor, ancak bu göçün ilk günlerinde gözüküyoruz. ARMv8 komut seti, iPhone 5 ve iPad Air'de bulunan Apple'ın A7 işlemcisinde kullanılıyor gibi görünüyor ve bir dizi başka tescilli tasarımda olması bekleniyor. Ve elbette, ARM bu mimariyi kullanarak duyurduğu iki çekirdeğe sahiptir: daha küçük bir Cortex-A53 ve daha güçlü bir Cortex-A57, yine onları büyük bir LITTLE konfigürasyonunda birleştirme seçeneği ile. 64 bitlik sürüm geriye dönük olarak uyumludur, ancak genel amaçlı ve medya talimatlarında (bazı işlemlerde daha hızlı olabilen) daha büyük kayıtları içerir, 4GB dışındaki bellek desteği (özellikle sunucu uygulamalarında önemlidir); ve yeni şifreleme ve şifreleme talimatları.

Cortex-A53 çekirdeği, MediaTek, Qualcomm ve Marvell gibi şirketlerin hepsi birden fazla A53 çekirdeği olan yongaları anons ederek biraz daha ileride. ARM, ilk cipslerin bu yaz çıkacağını beklediğini söyledi. A57 özellikle daha güçlü olmalı ve ARM, bu çekirdeğe sahip mobil çiplerin yıl içinde çıkmasını bekliyor. (AMD, yıl sonuna doğru tam üretime girmesi nedeniyle A57 mimarisini kullanan bir sunucu yongasını duyurdu.)

ARM ayrıca M serisi içinde mikrodenetleyicilerde ve diğer cihazlarda kullanılan çok daha küçük sayıda çekirdek sunmaktadır; bunlar uygulama işlemcilerini kendi başlarına çalıştırmazlar, ancak mobil ekosistemdeki diğer birçok yongalarda kullanılabilirler ve mobil SoC'ları daha akıllı hale getirmek için giderek daha fazla kullanılıyorlar. Örneğin, Apple'ın A7 SoC'su, ARM Cortex-M3'ü temel alan ve NXP tarafından üretilen bir M7 hareket işlemcisine sahipti ve Moto X'teki Motorola X8 SoC, Snapdragon S4 Pro çift çekirdekli CPU'yu iki düşük güç işlemcisine dayanarak birleştiriyor Doğal dil işleme ve bağlamsal hesaplama için Texas Instruments DSP'leri.

Daha önce de belirtildiği gibi, bir dizi şirket, "mimari lisans" olarak bilinen bir şeye sahip olup, piyasada daha iyi performansla öne çıkan cips yapmalarını sağladıklarını düşündükleri talimat setini kullanarak kendi çekirdeklerini oluşturmalarını sağlar. güç yönetimi veya her ikisi de. Bunlar arasında Qualcomm, Marvell, Nvidia ve Apple gibi şirketler bulunur. Öte yandan, standart çekirdekler sunmak, şirketlere tasarımları daha hızlı ve daha kolay oluşturma imkanı verir; Mimarlık lisansı olan şirketlerin çoğu bazı ürünlerde standart ARM çekirdeği kullanır. Özellikle, Qualcomm şu anda Snapdragon işlemcilerinin Krait çekirdeğini kullanan işlemcilerden bazı versiyonlarına sahipken diğerleri standart ARM çekirdeği kullanıyor.

Intel ve MIPS Teklif Alternatifleri

ARM, mobil işlemci pazarına hakim olmaya devam ederken, Intel, aynı zamanda birçok çalışan Windows ve birkaç çalışan Android tabletlerinde gelmesine rağmen, büyük bir baskı yapıyor. Intel'in şu anki teklifi tabletlerden daha fazla hedeflenmiş gibi gözükse de, şirketin bu yıl daha sonra çıkan telefonlara daha uygun görünen iki yeni işlemcisi olmasına rağmen (bir sonraki yazıdaki belirli şirketlerden işlemcilere girdiğimde tartışacağım). Mobil alanda, Intel Atom işlemcilerini zorluyor, ancak dizüstü ve masaüstü bilgisayarlarda da kullanılan daha büyük Çekirdek ailesini kullanan bazı Windows tabletleri var.

Ayrıca x86 ailesi içinde, AMD düşük güçlü x86 tabanlı CPU'larını çalıştıran bazı tabletler gösteriyor. Yine, belirli yapımcılardan bahsederken ayrıntıları daha sonra tartışacağım. Her iki durumda da elbette, işlemciler Microsoft Windows'un tam sürümünü kullanıyor, ancak her iki şirket de şimdi Android'i de ele alıyor. Özellikle Intel, Android'in çiplerinde yerel olarak çalışmasını sağlamak için büyük bir çaba sarf ederken, AMD, daha sonra ARM uyumlu çipleri bu yıl daha sonra ARM uyumlu çipleri piyasaya sürmeye hazırlarken, x86 ürünleri için BlueStacks emülatörüne daha fazla odaklandı.

Diğer bir seçenek de, Imagination Technologies tarafından bir yıldan biraz fazla bir süre önce satın alınan RISC tabanlı bir işlemci ailesi olan MIPS işlemcileridir. MIPS, bir süredir Aptiv çekirdek serisinin bir parçası olarak 64 bitlik bir mimari sunuyor. Bu yılın başlarında, şirket, üç sınıf MIPS işlemcisi içeren 5 serisi “Warrior” CPU nesnesini duyurdu - gömülü pazarlar için M serisi, yüksek verimlilik ve çok tümleşik cihazlar için tasarlanmış I sınıfı; ve uygulama işlemcileri de dahil olmak üzere daha fazla performans için tasarlanmış P sınıfı. Yeni özellikler OpenCL grafikleri için entegre destek ve gelişmiş güvenlik içerir. Hayal gücü, bu yongaların rakiplerinden% 40 daha az alan kullandığını ve çok çekirdekli kullanım için daha iyi çoklu diş kullandığını söylüyor.

MIPS işlemcileri, ağ işlemcileri ve diğer gerçek zamanlı uygulamalar ve set üstü kutuları dahil olmak üzere birçok pazarda oldukça başarılı olmuştur, ancak bugüne kadar, onları pek çok geleneksel tablet veya akıllı telefonda görmemiştik. Ingenic adlı bir Çinli şirket, daha önceki MIPS çekirdeğini temel alan Xburst mimarisini çalıştıran bir dizi işlemciye sahipti ve bu bazı Android tabletlerde kullanıldı. Bir süre önce bir tane denedim, ama şimdi yapan şirket ARM tabanlı tabletlere odaklanıyor gibi görünüyor. Yine de, MIPS'nin özellikle yeni çekirdek serisi ile gelecekte bir rakip olması muhtemeldir.

Mobil yapı taşları 2014: mobil çekirdekler