Ovaj članak će raspravljati o arhitekturi ARM Cortex A7 procesora. Poluprovodnički proizvodi bazirani na njemu mogu se naći u pametnim telefonima, ruterima, tablet računarima i drugim mobilnim uređajima, gdje je donedavno zauzimao vodeću poziciju u ovom segmentu tržišta. Sada ga postepeno zamjenjuju novija i svježija procesorska rješenja.
Kratke informacije o ARM-u
Istorija ARM-a počela je 1990. godine kada ga je osnovao Robin Saxby. Osnova za njegovo stvaranje bila je nova mikroprocesorska arhitektura. Ako je prije toga dominantnu poziciju na tržištu CPU-a zauzimao x86 ili CISC, onda se nakon formiranja ove kompanije pojavila dostojna alternativa u obliku RISC-a. U prvom slučaju, izvršavanje programskog koda je svedeno na 4 faze:
- Preuzmi uputstva za mašinu.
- Izvođenje konverzije mikrokoda.
- Dobijanje mikroinstrukcija.
- Izvršavanje mikroinstrukcija korak po korak.
Glavna ideja RISS arhitekture je bila da se obrada programskog koda može svesti na 2 faze:
- Preuzmi RISC uputstva.
- Obrada RISC instrukcija.
I u prvom iu drugom slučaju postoje i plusi i značajni nedostaci. x86 je uspješno osvojio tržište računara, a RISC (uključujući ARM Cortex A7, predstavljen 2011.) - tržište mobilnih uređaja.
Istorija pojavljivanja Cortex A7 arhitekture. Ključne karakteristike
Cortex A8 je poslužio kao osnova za Cortex A7. Glavna ideja programera u ovom slučaju bila je povećanje performansi i značajno poboljšanje energetske efikasnosti procesorskog rješenja. Ovo se na kraju dogodilo inženjerima u ARM-u. Još jedna važna karakteristika u ovom slučaju je da je postalo moguće kreirati CPU sa big. LITTLE tehnologijom. To jest, poluprovodnički kristal može uključivati 2 računarska modula. Jedna od njih bila je usmjerena na rješavanje najjednostavnijih zadataka uz minimalnu potrošnju energije, a u pravilu su u toj ulozi igrale Cortex A7 jezgre. Drugi je dizajniran da pokreće najsloženiji softver i baziran je na Cortex A15 ili Cortex A17 računarskim jedinicama. Zvanično, "Cortex A7" je predstavljen, kako je ranije rečeno, 2011. godine. Pa, prvi ARM Cortex A7 procesor je izašao godinu dana kasnije, odnosno 2012.
Tehnologija proizvodnje
Inicijalnopoluprovodnički proizvodi na bazi A7 proizvedeni su po tehnološkim standardima od 65 nm. Sada je ova tehnologija beznadežno zastarjela. Nakon toga, puštene su još dvije generacije A7 procesora prema standardima tolerancije od 40 nm i 32 nm. Ali sada su postali nebitni. Najnoviji CPU modeli bazirani na ovoj arhitekturi već se proizvode po 28 nm standardima, a upravo se oni još uvijek mogu naći u prodaji. Dalji prelazak na novije tehnološke procese sa novim standardima tolerancije i zastarjelom arhitekturom je teško očekivati. Čipovi bazirani na A7 sada zauzimaju najbudžetniji segment tržišta mobilnih uređaja i postepeno ih zamjenjuju gadgeti bazirani na A53, koji, uz gotovo iste parametre energetske efikasnosti, ima viši nivo performansi.
Arhitektura jezgra mikroprocesora
1, 2, 4 ili 8 jezgara može biti dio ARM Cortex A7 baziranog CPU-a. Karakteristike procesora u potonjem slučaju ukazuju na to da se čip u suštini sastoji od 2 klastera po 4 jezgra. Tokom 2-3 godine, procesorski proizvodi početnog nivoa bili su bazirani na čipovima sa 1 ili 2 računarska modula. Srednji nivo su zauzela 4-jezgrena rješenja. Pa, premium segment je bio iza 8-jezgrenih čipova. Svako jezgro mikroprocesora zasnovano na ovoj arhitekturi uključivalo je sljedeće module:
- Jedinica s plutajućim zarezom (FPU).
- Gotovinski nivo 1.
- NEON blok za optimizaciju procesora.
- ARMv7 računarski modul.
Postojali su i sljedeći zajedničkikomponente za sve jezgre u CPU-u:
- Gotovina L2.
- CoreSight core control unit.
- AMBA kontroler sabirnice podataka sa kapacitetom od 128 bita.
Moguće frekvencije
Maksimalna frekvencija takta za ovu arhitekturu mikroprocesora može varirati od 600 MHz do 3 GHz. Takođe treba napomenuti da ovaj parametar, koji ukazuje na maksimalni uticaj na performanse računarskog sistema, varira. Štaviše, na učestalost utiču tri faktora odjednom:
- Nivo složenosti problema koji se rješava.
- Stepen softverske optimizacije za multithreading.
- Trenutna vrijednost temperature poluprovodničkog kristala.
Kao primjer, razmotrite algoritam MT6582 čipa, koji je baziran na A7 i uključuje 4 računarske jedinice, čija frekvencija varira od 600 MHz do 1,3 GHz. U stanju mirovanja ovaj procesorski uređaj može imati samo jednu računsku jedinicu, a radi na najnižoj mogućoj frekvenciji od 600 MHz. Slična situacija će se dogoditi kada se na mobilnom gadgetu pokrene jednostavna aplikacija. Ali kada se na popisu zadataka pojavi igračka koja zahtijeva puno resursa s optimizacijom za višenitnost, sva 4 bloka obrade programskog koda na frekvenciji od 1,3 GHz automatski će početi raditi. Kako se CPU zagrijava, najtoplije jezgre će sniziti vrijednost frekvencije ili čakugasiti. S jedne strane, ovaj pristup osigurava energetsku efikasnost, as druge strane, prihvatljiv nivo performansi čipa.
Cache
Samo 2 nivoa keš memorije su obezbeđena u ARM Cortex A7. Karakteristike poluvodičkog kristala, zauzvrat, ukazuju na to da je prvi nivo nužno podijeljen na 2 jednake polovine. Jedan od njih treba da čuva podatke, a drugi - uputstva. Ukupna veličina keš memorije na 1. nivou prema specifikacijama može biti jednaka 64 KB. Kao rezultat, dobijamo 32 KB za podatke i 32 KB za kod. Keš 2. nivoa u ovom slučaju će zavisiti od specifičnog modela CPU-a. Njegov najmanji volumen može biti jednak 0 MB (odnosno, odsutan), a najveći - 4 MB.
RAM kontroler. Karakteristike
Ugrađeni RAM kontroler dolazi sa bilo kojim ARM Cortex A7 procesorom. Karakteristike tehničkog plana ukazuju da je fokusiran na rad u sprezi sa LPDDR3 RAM-om. Preporučene radne frekvencije RAM-a u ovom slučaju su 1066 MHz ili 1333 MHz. Maksimalna veličina RAM-a koja se može naći u praksi za ovaj model čipa je 2 GB.
Integrirana grafika
Kao što se i očekivalo, ovi mikroprocesorski uređaji imaju integrisani grafički podsistem. ARM preporučuje upotrebu sopstvene Mali-400MP2 grafičke kartice sa ovim CPU-om. Ali njegove performanse često nisu dovoljne za otključavanje potencijalamikroprocesorski uređaj. Stoga dizajneri čipova koriste efikasnije adaptere u kombinaciji sa ovim čipom, na primjer, Power VR6200.
Softverske karakteristike
Tri vrste operativnih sistema ciljaju ARM procesore:
- Android od giganta za pretraživanje Google.
- iOS od APPLE.
- Windows Mobile od Microsofta.
Sav ostali sistemski softver još nije dobio veliku distribuciju. Najveći tržišni udio ovakvog softvera, kao što možete pretpostaviti, zauzima Android. Ovaj sistem ima jednostavan i intuitivan interfejs, a početni uređaji bazirani na njemu su veoma, veoma pristupačni. Do verzije 4.4 uključujući, bio je 32-bitni, a od 5.0 je počeo podržavati 64-bitne proračune. Ovaj OS uspješno radi na bilo kojoj porodici RISC CPU-a, uključujući ARM Cortex A7. Inženjerski meni je još jedna važna karakteristika ovog sistemskog softvera. Uz njegovu pomoć možete značajno rekonfigurirati mogućnosti OS-a. Pristup ovom meniju se može dobiti pomoću koda koji je individualan za svaki model CPU-a.
Još jedna važna karakteristika ovog OS-a je automatska instalacija svih mogućih ažuriranja. Stoga se čak i nove karakteristike mogu pojaviti na čipovima iz porodice ARM Cortex A7. Firmware ih može dodati. Drugi sistem je usmjeren na APPLE mobilne uređaje. Takvi uređaji uglavnom zauzimaju premium segment i imaju odgovarajuće razine performansi i cijene. Najnoviji OS u lice Windows Mobile još nije dobioodlična distribucija. Postoje uređaji zasnovani na njemu u bilo kom segmentu mobilnih gadžeta, ali mala količina aplikativnog softvera u ovom slučaju sprečava njegovu distribuciju.
Modeli procesora
Najpristupačniji i najneproduktivniji u ovom slučaju su 1-core čipovi. Najrasprostranjeniji među njima bio je MT6571 iz MediaTek-a. Na višem nivou su ARM Cortex A7 Dual Core CPU. Primjer je MT6572 istog proizvođača. Još veći nivo performansi pružio je Quad Core ARM Cortex A7. Najpopularniji čip iz ove porodice je MT6582, koji se sada može naći čak iu početnim mobilnim uređajima. Pa, najviši nivo performansi dali su 8-jezgarni centralni procesori, kojima je pripadao MT6595.
Izgledi za dalji razvoj
Do sada još uvijek možete pronaći mobilne uređaje na policama trgovina baziranih na poluprovodničkom procesorskom uređaju baziranom na 4X ARM Cortex A7. To su MT6580, MT6582 i Snapdragon 200. Svi ovi čipovi uključuju 4 računarske jedinice i imaju odličan nivo energetske efikasnosti. Takođe, trošak u ovom slučaju je vrlo, vrlo skroman. Ipak, najbolja vremena ove mikroprocesorske arhitekture su iza nas. Vrhunac prodaje proizvoda baziranih na njemu pao je na 2013-2014, kada praktično nije imao alternativu na tržištu mobilnih gadgeta. Štoviše, u ovom slučaju govorimo o proračunskim uređajima sa 1 ili 2računarskih modula i sa vodećim gadžetima sa 8-jezgarnim CPU-om. U ovom trenutku, Cortex A53 ga postepeno tjera s tržišta, koji je u suštini modificirana 64-bitna verzija A7. Istovremeno je u potpunosti i potpuno zadržala glavne prednosti svog prethodnika, a budućnost je definitivno njena.
Mišljenje stručnjaka i korisnika. Prave kritike o čipovima baziranim na ovoj arhitekturi. Snage i slabosti
Svakako, pojava ARM Cortex A7 arhitekture mikroprocesorskih uređaja postala je značajan događaj za svijet mobilnih uređaja. Najbolji dokaz za to je da se uređaji bazirani na njemu uspješno prodaju više od 5 godina. Naravno, sada mogućnosti A7 baziranog CPU-a više nisu dovoljne čak ni za rješavanje zadataka srednjeg nivoa, ali najjednostavniji programski kod na takvim čipovima i dalje uspješno funkcionira. Popis takvog softvera uključuje reprodukciju videa, slušanje audio zapisa, čitanje knjiga, surfanje webom, a čak i najjednostavnije igračke u ovom slučaju će se pokrenuti bez problema. Na to se fokusiraju vodeći tematski portali posvećeni mobilnim gadgetima i uređajima, kako vodeći stručnjaci ove vrste, tako i obični korisnici. Ključni nedostatak A7 je nedostatak podrške za 64-bitno računarstvo. Pa, njegove glavne prednosti uključuju savršenu kombinaciju energetske efikasnosti i performansi.
Rezultati
Naravno, ARM Cortex A7 arhitektura je cjelinaera u svijetu mobilnih uređaja. Njegovim pojavom mobilni uređaji postali su pristupačni i prilično produktivni. I sama činjenica da se uspješno prodaje više od 5 godina je još jedna potvrda toga. Ali ako su isprva uređaji zasnovani na njemu zauzimali srednji i premium segment tržišta, sada im je ostala samo budžetska klasa. Ova arhitektura je zastarjela i postepeno postaje stvar prošlosti.
