Тази статия ще обсъди архитектурата на процесора ARM Cortex A7. Полупроводникови продукти, базирани на него, могат да бъдат намерени в смартфони, рутери, таблети и други мобилни устройства, където доскоро заемаше водеща позиция в този пазарен сегмент. Сега постепенно се заменя с по-нови и свежи процесорни решения.
Кратка информация за ARM
Историята на ARM започва през 1990 г., когато е основана от Робин Саксби. Основата за създаването му е нова микропроцесорна архитектура. Ако преди това доминиращата позиция на пазара на процесори беше заета от x86 или CISC, то след формирането на тази компания се появи достойна алтернатива под формата на RISC. В първия случай изпълнението на програмния код беше намалено до 4 етапа:
- Вземете инструкции за машината.
- Извършване на преобразуване на микрокод.
- Получаване на микроинструкции.
- Изпълнение стъпка по стъпка на микроинструкции.
Основната идея на RISС архитектурата беше, че обработката на програмния код може да бъде намалена до 2 етапа:
- Вземете RISC инструкции.
- Обработка на RISC инструкции.
И в първия, и във втория случай има както плюсове, така и значителни недостатъци. x86 успешно завладя компютърния пазар, а RISC (включително ARM Cortex A7, представен през 2011 г.) - пазара на мобилни устройства.
Историята на появата на архитектурата Cortex A7. Основни характеристики
Cortex A8 послужи като основа за Cortex A7. Основната идея на разработчиците в този случай беше да увеличат производителността и значително да подобрят енергийната ефективност на процесорното решение. Това в крайна сметка се случи с инженерите в ARM. Друга важна характеристика в случая беше, че стана възможно да се създаде процесор с big. LITTLE технология. Тоест, полупроводниковият кристал може да включва 2 изчислителни модула. Един от тях беше насочен към решаване на най-простите задачи с минимална консумация на енергия и като правило в тази роля действаха ядрата Cortex A7. Вторият е проектиран да работи с най-сложния софтуер и се базира на изчислителните модули Cortex A15 или Cortex A17. Официално "Cortex A7" беше представен, както беше отбелязано по-рано, през 2011 г. Е, първият ARM Cortex A7 процесор беше пуснат година по-късно, тоест през 2012 г.
Производствена технология
Първоначалнополупроводниковите продукти на базата на A7 са произведени по технологични стандарти от 65 nm. Сега тази технология е безнадеждно остаряла. Впоследствие бяха пуснати още две поколения процесори A7 според стандартите за толеранс от 40 nm и 32 nm. Но сега те станаха неуместни. Най-новите CPU модели, базирани на тази архитектура, вече се произвеждат по 28 nm стандарти и именно те все още могат да бъдат намерени в продажба. Едва ли може да се очаква по-нататъшен преход към по-нови технологични процеси с нови стандарти за толерантност и остаряла архитектура. Чиповете, базирани на A7, сега заемат най-бюджетния сегмент на пазара на мобилни устройства и постепенно се заменят от джаджи, базирани на A53, който при почти същите параметри на енергийна ефективност има по-високо ниво на производителност.
Архитектура на микропроцесорното ядро
1, 2, 4 или 8 ядра могат да бъдат част от ARM Cortex A7 базиран CPU. Характеристиките на процесорите в последния случай показват, че чипът се състои основно от 2 клъстера от 4 ядра. В продължение на 2-3 години процесорните продукти от начално ниво бяха базирани на чипове с 1 или 2 изчислителни модула. Средното ниво беше заето от 4-ядрени решения. Е, първокласният сегмент беше зад 8-ядрени чипове. Всяко микропроцесорно ядро, базирано на тази архитектура, включва следните модули:
- Единица с плаваща запетая (FPU).
- Кеш ниво 1.
- NEON блок за оптимизация на процесора.
- ARMv7 изчислителен модул.
Имаше и следните общикомпоненти за всички ядра в процесора:
- Кеш L2.
- CoreSight core контролен блок.
- AMBA контролер на шина за данни със 128-битов капацитет.
Възможни честоти
Максималната тактова честота за тази микропроцесорна архитектура може да варира от 600 MHz до 3 GHz. Трябва също да се отбележи, че този параметър, който показва максималното въздействие върху производителността на изчислителната система, варира. Освен това честотата се влияе от три фактора едновременно:
- Нивото на сложност на проблема, който се решава.
- Степен на софтуерна оптимизация за многонишкова работа.
- Текуща стойност на температурата на полупроводниковия кристал.
Като пример, разгледайте алгоритъма на чипа MT6582, който е базиран на A7 и включва 4 изчислителни блока, чиято честота варира от 600 MHz до 1,3 GHz. В режим на готовност това процесорно устройство може да има само една изчислителна единица и работи на възможно най-ниската честота от 600 MHz. Подобна ситуация ще възникне, когато се стартира просто приложение на мобилна притурка. Но когато в списъка със задачи се появи ресурсоемка играчка с оптимизация за многонишковост, всички 4 блока за обработка на програмен код с честота от 1,3 GHz автоматично ще започнат да работят. Тъй като процесорът се нагрява, най-горещите ядра ще понижат стойността на честотата или дориизключи. От една страна, този подход осигурява енергийна ефективност, а от друга, приемливо ниво на производителност на чипа.
Кеш
В ARM Cortex A7 са осигурени само 2 нива на кеша. Характеристиките на полупроводниковия кристал от своя страна показват, че първото ниво е задължително разделено на 2 равни половини. Единият от тях трябва да съхранява данни, а другият - инструкции. Общият размер на кеша на 1-во ниво според спецификациите може да бъде равен на 64 KB. В резултат получаваме 32 KB за данни и 32 KB за код. Кешът от 2-ро ниво в този случай ще зависи от конкретния модел на процесора. Най-малкият му обем може да бъде равен на 0 MB (тоест липсва), а най-големият - 4 MB.
RAM контролер. Характеристики
Вграденият RAM контролер се предлага с всеки ARM Cortex A7 процесор. Характеристиките на техническия план показват, че той е фокусиран върху работа във връзка с LPDDR3 RAM. Препоръчителните работни честоти на RAM в този случай са 1066 MHz или 1333 MHz. Максималният размер на RAM, който може да се намери на практика за този модел чип, е 2 GB.
Интегрирана графика
Както се очаква, тези микропроцесорни устройства имат интегрирана графична подсистема. ARM препоръчва използването на собствена графична карта Mali-400MP2 с този процесор. Но неговата производителност често не е достатъчна, за да отключи потенциаламикропроцесорно устройство. Следователно, дизайнерите на чипове използват по-ефективни адаптери в комбинация с този чип, например Power VR6200.
Софтуерни функции
Три вида операционни системи са насочени към ARM процесори:
- Android от гиганта за търсене Google.
- iOS от APPLE.
- Windows Mobile от Microsoft.
Целият друг системен софтуер все още не е получил голямо разпространение. Най-големият пазарен дял на подобен софтуер, както се досещате, е зает от Android. Тази система има прост и интуитивен интерфейс и базовите устройства, базирани на нея, са много, много достъпни. До версия 4.4 включително той беше 32-битов, а от 5.0 започна да поддържа 64-битови изчисления. Тази ОС работи успешно на всяко семейство RISC процесори, включително ARM Cortex A7. Инженерното меню е друга важна характеристика на този системен софтуер. С негова помощ можете значително да преконфигурирате възможностите на ОС. Достъп до това меню може да се получи с помощта на код, който е индивидуален за всеки модел на процесора.
Друга важна характеристика на тази ОС е автоматичното инсталиране на всички възможни актуализации. Следователно, дори нови функции могат да се появят на чиповете от семейството ARM Cortex A7. Фърмуерът може да ги добави. Втората система е насочена към мобилни джаджи на APPLE. Такива устройства заемат основно премиум сегмента и имат съответните нива на производителност и цена. Най-новата ОС в лицето на Windows Mobile все още не е полученастрахотно разпространение. Има устройства, базирани на него, във всеки сегмент от мобилни джаджи, но малко количество приложен софтуер в този случай е възпиращ фактор за разпространението му.
Модели процесори
Най-достъпните и най-малко продуктивни в този случай са 1-ядрените чипове. Най-разпространеният сред тях беше MT6571 от MediaTek. Нагоре са двуядрените процесори ARM Cortex A7. Пример е MT6572 от същия производител. Още по-високо ниво на производителност беше осигурено от Quad Core ARM Cortex A7. Най-популярният чип от това семейство е MT6582, който вече може да се намери дори в мобилни джаджи от начално ниво. Е, най-високото ниво на производителност беше осигурено от 8-ядрени централни процесори, към които принадлежеше MT6595.
Перспективи за по-нататъшно развитие
Досега все още можете да намерите мобилни устройства по рафтовете на магазините, базирани на полупроводниково процесорно устройство, базирано на 4X ARM Cortex A7. Това са MT6580, MT6582 и Snapdragon 200. Всички тези чипове включват 4 изчислителни блока и имат отлично ниво на енергийна ефективност. Освен това цената в този случай е много, много скромна. Но все пак най-добрите времена на тази микропроцесорна архитектура са зад гърба ни. Пикът на продажбите на продукти, базирани на него, падна през 2013-2014 г., когато практически нямаше алтернатива на пазара на мобилни джаджи. Освен това в този случай говорим за бюджетни устройства с 1 или 2изчислителни модули и с водещи джаджи с 8-ядрен процесор. В момента той постепенно се изтласква от пазара от Cortex A53, който по същество е модифицирана 64-битова версия на A7. В същото време тя запази основните предимства на предшественика си напълно и напълно, а бъдещето определено е нейно.
Мнение на експерти и потребители. Реални отзиви за чипове, базирани на тази архитектура. Силни и слаби страни
Разбира се, появата на ARM Cortex A7 архитектурата на микропроцесорни устройства се превърна в значимо събитие за света на мобилните устройства. Най-доброто доказателство за това е, че устройствата, базирани на него, се продават успешно повече от 5 години. Разбира се, сега възможностите на A7-базирания процесор вече не са достатъчни дори за решаване на задачи от средно ниво, но най-простият програмен код на такива чипове все още функционира успешно. Списъкът с такъв софтуер включва възпроизвеждане на видео, слушане на аудио записи, четене на книги, сърфиране в мрежата и дори най-простите играчки в този случай ще стартират без проблеми. Именно върху това се фокусират водещите тематични портали, посветени на мобилните джаджи и устройства, както водещи експерти от този вид, така и обикновени потребители. Основният недостатък на A7 е липсата на поддръжка за 64-битови изчисления. Е, основните му предимства включват перфектната комбинация от енергийна ефективност и производителност.
Резултати
Разбира се, архитектурата ARM Cortex A7 е едно цялоера в света на мобилните устройства. Именно с появата му мобилните устройства станаха достъпни и доста продуктивни. И самият факт, че се продава успешно повече от 5 години е още едно потвърждение за това. Но ако в началото джаджи, базирани на него, заемаха средния и премиум сегмента на пазара, сега им остава само бюджетния клас. Тази архитектура е остаряла и постепенно се превръща в нещо от миналото.
