Компьютерра - Компьютерра PDA N171 (28.04.2012-04.05.2012)

Ядро - это центральный элемент микропроцессора, который производитель может использовать для создания микросхем собственной конструкции. Такая "система на чипе" (SoC) может представлять собой гораздо более сложное изделие, чем процессор, и отвечать за большую часть функциональности того или иного устройства в целом. Подобные микросхемы позволяют свести к минимуму число компонентов для сборки конечного продукта, уменьшить габариты печатной платы и снизить себестоимость, что особенно важно для крупносерийного производства.

Типичный пример современной "системы на чипе" - микросхема Samsung Exynos 4210, предназначенная для сборки смартфонов, планшетов и нетбуков. В состав этого чипа входят два ядра ARM Cortex-A9, работающие на частоте 1,2 ГГц, графический 3D-ускоритель, кодек видео высокой чёткости 1080p, звуковой адаптер, флэш-память, интерфейсы для подключения экрана, камеры и клавиатуры, шины USB, PCI Express, SATA. Кроме того, предусмотрена возможность работы с различными чипами беспроводной связи 3G/4G, HSPA+, Wi-Fi и GPS. Иными словами, в одной такой микросхеме умещается практически всё, что представлено отдельными модулями на материнской плате обычного настольного ПК.

Всем известно, что процессоры ARM и "системы на кристалле" на базе архитектуры ARM используются в смартфонах, планшетах, нетбуках и других портативных устройствах, но это лишь вершина айсберга.

Гуляя по любому современному торговому центру, вы проходите мимо огромного количества процессоров ARM, даже не подозревая об этом. Такие чипы установлены в самой разнообразной электронике: в телевизионных и игровых приставках, медиаплеерах и интернет-радиоприёмниках, телевизорах и музыкальных центрах, проигрывателях DVD и Blu-ray, приёмниках GPS и электронных книгах, цифровых фото- и видеокамерах и в домашних медиацентрах. Процессоры ARM используются в разнообразном медицинском оборудовании - от сканеров до систем удалённого мониторинга.

Микросхемы ARM применяются в качестве "мозга" жёстких дисков и твёрдотельных накопителей, принтеров и маршрутизаторов, точек доступа и беспроводных клавиатур. Более дешёвые и простые чипы на ядрах ARM можно обнаружить в кофеварках, беспроводных телефонах и даже в игрушках. Если у вас более-менее современный автомобиль, то в нём наверняка найдётся несколько устройств с микросхемами ARM - это и информационно-навигационные системы, и модули управления подушками безопасности, и блоки управления двигателем.

Заслуживает отдельного упоминания проект Mont-Blanc, объединивший европейских разработчиков аппаратного и программного обеспечения в работе над гибридным суперкомпьютером на базе чипов ARM NVIDIA Tegra. Цель проекта - создать на площадке Барселонского супервычислительного центра машину, не уступающую по производительности лучшим современным суперкомпьютерам, но чтобы при этом она потребляла в 15-30 раз меньше электроэнергии. К 2014 году планируется добиться примерно десятикратной энергоэффективности по сравнению с машинами на чипах x64 при сопоставимой производительности.

Архитектура ARM зародилась в чипах для настольных персональных компьютеров, затем в течение двух десятилетий она пряталась в микросхемах для бытовой техники и промышленного оборудования, а сегодня снова вышла на компьютерный рынок в планшетах и нетбуках. Но смогут ли процессоры ARM вернуться в корпуса обычных ПК и потеснить чипы CISС?

Скорее всего, нет, но рынок стремительно движется к отказу от десктопов в сторону всё более мобильных устройств - ноутбуков, нетбуков, планшетов. Для такой техники, рассчитанной на работу от аккумуляторов, критически важным становится низкое энергопотребление, а именно это - одна из самых сильных сторон архитектуры ARM. Кроме того, "системы на кристалле" позволяют сделать максимально компактный аппарат, что не менее важно для мобильного гаджета.

К ограничениям современных процессоров ARM часто относят их тридцатидвухразрядную архитектуру, ограничивающую объём адресуемой памяти, однако уже в ближайшем будущем ожидается появление нового поколения шестидесятичетырёхбитных чипов ARMv8, которые смогут найти применение там, где требуется работа с большими объёмами данных, например в серверах. Новые процессоры особенно хорошо подходят для серверов, размещаемых в дата-центрах, одними из ключевых требований к которым являются энергоэффективность и коэффициент производительности MIPS на единицу занимаемой площади.

В частности, компания HP работает над проектом Redstone Server Development Platform, в рамках которого разработано серверное шасси высотой 4U. В это шасси могут загружаться 72 платы, на каждой из которых установлено по четыре процессора Calxeda EnergyCore на базе ARM Cortex-A9 c тактовой частотой 1,3 ГГц, 4 Гбайта ОЗУ и 4 Мбайта кэша второго уровня.

Цель другого проекта HP под названием Moonshot - создание максимально энергоэффективных серверов, способных потреблять на 89 процентов меньше энергии и занимать на 94 процента меньше места по сравнению с серверами классической конструкции. Основным элементом этого проекта является север Redstone на процессорах ARM.

Наконец, ARM постепенно закрепляется на рынке мобильных графических ускорителей, которые, как и "обычные" вычислительные процессоры, могут похвастаться исключительной производительностью при выдающейся энергоэффективности. Среди таких новинок стоит отметить чип Mali-T658, рассчитанный на работу совместно с ARM Cortex-A15 и Cortex-A7, а также с ядрами следующего поколения ARMv8. Как утверждают разработчики, новинка в десятки раз быстрее ускорителя Mali 400 MP, который встроен, например, в "систему на чипе" Samsung Exynos. Чистая производительность T658 достигает 256 Гфлопс (миллиардов операций с плавающей запятой в секунду), что сравнимо с мощностью PlayStation 3.

На этом рассказ о мощных и экономичных процессорах ARM, которых продаётся в мире намного больше, чем ЦП Intel и AMD вместе взятых, пока что заканчивается. Но это только пока.

Читайте также: История центральных процессоров не сводится к противостоянию Intel и AMD. Чипов с архитектурой ARM в мире продаётся больше, чем всех процессоров этих двух гигантов.

Автор: Михаил Ваннах

Опубликовано 02 мая 2012 года

Одной из главных черт современного мира является его постмодернизм. Реальность всё чаще и чаще описывается в терминах и образах, заимствованных даже не из прошлого (как отцы-основатели конструировали государство, глядя на республиканский Рим) и не из реальности иных социумов (как мы привычно говорим о мафии), а из массовой культуры, коммерческой мифологии (впрочем, уже сумеречное сознание доброго Рыцаря Печального Образа было сформировано измышлениями сочинителей рыцарских романов, достойных предшественников нынешнего жанра фэнтези…).