Aquest article tractarà l'arquitectura del processador ARM Cortex A7. Els productes semiconductors basats en ell es poden trobar en telèfons intel·ligents, encaminadors, tauletes i altres dispositius mòbils, on fins fa poc ocupava una posició de lideratge en aquest segment de mercat. Ara s'està substituint gradualment per solucions de processadors més noves i noves.
Informació breu sobre ARM
La història d'ARM va començar l'any 1990 quan va ser fundada per Robin Saxby. La base per a la seva creació va ser una nova arquitectura de microprocessador. Si abans d'això la posició dominant al mercat de CPU estava ocupada per x86 o CISC, després de la formació d'aquesta empresa, va aparèixer una alternativa digna en forma de RISC. En el primer cas, l'execució del codi del programa es va reduir a 4 etapes:
- Obtén instruccions de la màquina.
- Conversió de microcodi.
- Aconseguint microinstruccions.
- Execució pas a pas de microinstruccions.
La idea principal de l'arquitectura RISС era que el processament del codi del programa es pot reduir a 2 etapes:
- Obtén instruccions RISC.
- S'estan processant instruccions RISC.
Tant en el primer com en el segon cas hi ha tant avantatges com inconvenients importants. x86 va conquerir amb èxit el mercat informàtic i RISC (inclòs ARM Cortex A7, introduït el 2011) - el mercat de dispositius mòbils.
La història de l'aparició de l'arquitectura Cortex A7. Característiques clau
Cortex A8 va servir de base per al Cortex A7. La idea principal dels desenvolupadors en aquest cas era augmentar el rendiment i millorar significativament l'eficiència energètica de la solució del processador. Això és el que finalment els va passar als enginyers d'ARM. Una altra característica important en aquest cas va ser que va ser possible crear una CPU amb tecnologia big. LITTLE. És a dir, un cristall semiconductor podria incloure 2 mòduls informàtics. Un d'ells estava dirigit a resoldre les tasques més senzilles amb un consum d'energia mínim i, per regla general, els nuclis Cortex A7 actuaven en aquest paper. El segon estava dissenyat per executar el programari més complex i es basava en les unitats informàtiques Cortex A15 o Cortex A17. Oficialment, "Cortex A7" es va presentar, com s'ha assenyalat anteriorment, el 2011. Bé, el primer processador ARM Cortex A7 es va llançar un any després, és a dir, el 2012.
Tecnologia de producció
InicialmentEls productes semiconductors basats en A7 es van produir segons els estàndards tecnològics de 65 nm. Ara aquesta tecnologia està irremediablement obsoleta. Posteriorment, es van llançar dues generacions més de processadors A7 segons estàndards de tolerància de 40 nm i 32 nm. Però ara s'han tornat irrellevants. Els últims models de CPU basats en aquesta arquitectura ja es fabriquen segons estàndards de 28 nm, i són ells els que encara es poden trobar a la venda. Difícilment s'espera una transició més a processos tecnològics més nous amb nous estàndards de tolerància i arquitectura obsoleta. Els xips basats en A7 ocupen ara el segment més pressupostari del mercat de dispositius mòbils i progressivament s'estan substituint per gadgets basats en A53, que, amb gairebé els mateixos paràmetres d'eficiència energètica, té un nivell de rendiment superior.
Arquitectura del nucli del microprocessador
1, 2, 4 o 8 nuclis poden formar part d'una CPU basada en ARM Cortex A7. Les característiques dels processadors en aquest últim cas indiquen que el xip consta essencialment de 2 clústers de 4 nuclis. Durant 2-3 anys, els productes de processadors d'entrada es van basar en xips amb 1 o 2 mòduls informàtics. El nivell mitjà estava ocupat per solucions de 4 nuclis. Bé, el segment premium estava darrere dels xips de 8 nuclis. Cada nucli de microprocessador basat en aquesta arquitectura incloïa els mòduls següents:
- Unitat de coma flotant (FPU).
- Nivell d'efectiu 1.
- Bloc NEON per a l'optimització de la CPU.
- mòdul de càlcul ARMv7.
També hi havia els següents comunscomponents per a tots els nuclis de la CPU:
- Efectiu L2.
- Unitat de control bàsica CoreSight.
- Controlador de bus de dades AMBA amb capacitat de 128 bits.
Possibles freqüències
La freqüència de rellotge màxima per a aquesta arquitectura de microprocessador pot variar entre 600 MHz i 3 GHz. També cal tenir en compte que aquest paràmetre, que indica el màxim impacte en el rendiment del sistema informàtic, varia. A més, la freqüència està influenciada per tres factors alhora:
- El nivell de complexitat del problema que es resol.
- Grau d'optimització del programari per a multiprocés.
- Valor actual de la temperatura del cristall semiconductor.
Com a exemple, considereu l'algoritme del xip MT6582, que es basa en A7 i inclou 4 unitats informàtiques, la freqüència de les quals varia de 600 MHz a 1,3 GHz. En mode inactiu, aquest dispositiu processador només pot tenir una unitat de càlcul i funciona a la freqüència més baixa possible de 600 MHz. Una situació similar es produirà quan s'iniciï una aplicació senzilla en un gadget mòbil. Però quan una joguina que consumeix molts recursos amb optimització per a multiprocés apareix a la llista de tasques, els 4 blocs de processament de codi de programa a una freqüència d'1,3 GHz començaran a funcionar automàticament. A mesura que la CPU s'escalfa, els nuclis més calents reduiran el valor de freqüència o fins i tottanca. D'una banda, aquest enfocament proporciona eficiència energètica i, d' altra banda, un nivell acceptable de rendiment del xip.
Caché
A ARM Cortex A7 només es proporcionen 2 nivells de memòria cau. Les característiques del cristall semiconductor, al seu torn, indiquen que el primer nivell es divideix necessàriament en 2 meitats iguals. Un d'ells hauria d'emmagatzemar dades i l' altre - instruccions. La mida total de la memòria cau al primer nivell segons les especificacions pot ser igual a 64 KB. Com a resultat, obtenim 32 KB per a dades i 32 KB per a codi. La memòria cau de segon nivell en aquest cas dependrà del model de CPU específic. El seu volum més petit pot ser igual a 0 MB (és a dir, absent) i el més gran - 4 MB.
Controlador de RAM. Funcions
El controlador de memòria RAM integrat inclou qualsevol processador ARM Cortex A7. Les característiques del pla tècnic indiquen que està enfocat a treballar conjuntament amb la memòria RAM LPDDR3. Les freqüències de funcionament recomanades de la RAM en aquest cas són 1066 MHz o 1333 MHz. La mida màxima de RAM que es pot trobar a la pràctica per a aquest model de xip és de 2 GB.
Gràfics integrats
Com era d'esperar, aquests dispositius de microprocessador tenen un subsistema de gràfics integrat. ARM recomana l'ús de la seva pròpia targeta gràfica Mali-400MP2 amb aquesta CPU. Però el seu rendiment sovint no és suficient per desbloquejar el potencialdispositiu de microprocessador. Per tant, els dissenyadors de xips utilitzen adaptadors més eficients en combinació amb aquest xip, per exemple, Power VR6200.
Funcions del programari
Tres tipus de sistemes operatius s'orienten als processadors ARM:
- Android del gegant de cerca Google.
- iOS per APPLE.
- Windows Mobile de Microsoft.
La resta de programari del sistema encara no ha rebut massa distribució. La quota de mercat més gran d'aquest programari, com podeu suposar, està ocupada per Android. Aquest sistema té una interfície senzilla i intuïtiva i els dispositius d'entrada basats en ella són molt i molt assequibles. Fins a la versió 4.4 inclosa, era de 32 bits, i des de la 5.0 va començar a suportar càlculs de 64 bits. Aquest sistema operatiu s'executa amb èxit en qualsevol família de CPU RISC, inclòs ARM Cortex A7. El menú d'enginyeria és una altra característica important d'aquest programari del sistema. Amb la seva ajuda, podeu reconfigurar significativament les capacitats del sistema operatiu. L'accés a aquest menú es pot obtenir mitjançant un codi individual per a cada model de CPU.
Una altra característica important d'aquest sistema operatiu és la instal·lació automàtica de totes les actualitzacions possibles. Per tant, fins i tot poden aparèixer noves funcions als xips de la família ARM Cortex A7. El firmware pot afegir-los. El segon sistema està dirigit als gadgets mòbils APPLE. Aquests dispositius ocupen principalment el segment premium i tenen nivells de rendiment i cost corresponents. L'últim sistema operatiu davant de Windows Mobile encara no ha rebutgran distribució. Hi ha dispositius basats en ell en qualsevol segment de dispositius mòbils, però una petita quantitat de programari d'aplicació en aquest cas és un impediment per a la seva distribució.
Models de processador
Els xips més assequibles i menys productius en aquest cas són els xips d'1 nucli. El més estès entre ells era MT6571 de MediaTek. A més, hi ha les CPU de doble nucli ARM Cortex A7. Un exemple és el MT6572 del mateix fabricant. Quad Core ARM Cortex A7 va proporcionar un nivell de rendiment encara més gran. El xip més popular d'aquesta família és MT6582, que ara fins i tot es pot trobar en dispositius mòbils d'entrada. Bé, el màxim nivell de rendiment el van oferir els processadors centrals de 8 nuclis, als quals pertanyia l'MT6595.
Perspectives de desenvolupament addicional
Fins ara encara podeu trobar dispositius mòbils als prestatges de les botigues basats en un dispositiu processador de semiconductors basat en 4X ARM Cortex A7. Aquests són MT6580, MT6582 i Snapdragon 200. Tots aquests xips inclouen 4 unitats informàtiques i tenen un excel·lent nivell d'eficiència energètica. A més, el cost en aquest cas és molt, molt modest. Però tot i així, els millors moments d'aquesta arquitectura de microprocessadors han quedat enrere. El pic de vendes de productes basats en ell va caure el 2013-2014, quan pràcticament no tenia alternativa al mercat dels gadgets mòbils. A més, en aquest cas estem parlant de dispositius econòmics amb 1 o 2mòduls informàtics i amb gadgets emblemàtics amb una CPU de 8 nuclis. En aquests moments, Cortex A53, que és essencialment una versió modificada de 64 bits de l'A7, l'està forçant a sortir del mercat. Al mateix temps, va conservar completament i completament els principals avantatges del seu predecessor, i el futur és definitivament seu.
Opinió d'experts i usuaris. Comentaris reals sobre xips basats en aquesta arquitectura. Fortaleses i debilitats
Certament, l'aparició de l'arquitectura ARM Cortex A7 de dispositius amb microprocessador s'ha convertit en un esdeveniment important per al món dels dispositius mòbils. La millor prova d'això és que els dispositius basats en ell s'han venut amb èxit durant més de 5 anys. Per descomptat, ara les capacitats de la CPU basada en A7 ja no són suficients per resoldre tasques de nivell mitjà, però el codi de programa més senzill d'aquests xips encara funciona amb èxit. La llista d'aquest programari inclou la reproducció de vídeo, escoltar enregistraments d'àudio, llegir llibres, navegar per la web i fins i tot les joguines més senzilles en aquest cas començaran sense cap problema. És en això en què se centren els principals portals temàtics dedicats als gadgets i dispositius mòbils, tant els principals experts d'aquest tipus com els usuaris corrents. El desavantatge clau de l'A7 és la manca de suport per a la informàtica de 64 bits. Bé, els seus principals avantatges inclouen la combinació perfecta d'eficiència energètica i rendiment.
Resultats
Per descomptat, l'arquitectura ARM Cortex A7 és un totera en el món dels dispositius mòbils. Va ser amb el seu arribada que els dispositius mòbils es van convertir en assequibles i bastant productius. I el sol fet que s'hagi venut amb èxit durant més de 5 anys és una altra confirmació d'això. Però si al principi els gadgets basats en això ocupaven els segments mitjà i premium del mercat, ara només els queda la classe econòmica. Aquesta arquitectura està obsoleta i a poc a poc s'està convertint en cosa del passat.
