ARM, utasításkészlet, csíkszélesség, RAM
A hordozható gépek hardvere kapcsán egyre többször lehet olvasni az ARM kifejezést, mely az ARM Limited által kifejlesztett, 32 bites, egyszerűsített utasításkészletű (RISC) processzorarchitektúra. Jelenleg ez a világ egyik legelterjedtebb megoldása, amit nem véletlenül használnak a hordozható eszközökben; bár az ARM-alapú processzorok teljesítménye elmarad az x86-os architektúrát használó megoldásokétól, energiaigényük is jóval alacsonyabb. Többek között ennek köszönhető, hogy 2011-ben közel 8 milliárd ARM-alapú processzort szállítottak világszerte, ami a mobiltelefonok között 95 százalékos, a televízióknál pedig 40 százalékos részesedést jelentett, azaz 20-ból 19 mobiltelefonban ARM-chip volt.
Az ARM Limited nem gyárt processzorokat, tervezni viszont terveznek és ezeket a terveket el is adják. Itt konkrét processzormagokra kell gondolni, de az egész képletet átlátni már csak azért sem egyszerű, mert ARM-architektúrájú processzorokat külső gyártók is tervezhetnek, többek között ezt csinálja a Qualcomm (Snapdragon család) és az Apple (A6, A6x) is. Ráadásul az ARM által tervezett processzorok besorolása sem a legegyszerűbb, hiszen van egyrészt a processzorcsalád, mely nagyjából 10 évvel ezelőttig még teljesen átlátható volt: ARM1, ARM2, ARM3 és így tovább egészen ARM11-ig. Utána viszont jött a Cortex-M, a Cortex-R és a Cortex-A család, mely közül mi főleg az utóbbit ismerjük, hiszen az ottani megoldásokat tervezték alkalmazások futattására. A Cortex-A család jelenleg 5 tagból áll (A5, A7 MPCore, A8, A9 MPCore, A15 MPCore), de hamarosan érkezik majd két új gyermek is (A53 és A57), melyek már architekturális lépést is jelentenek majd. A telefonoknál ARMv6 vagy ARMv7 architektúrát használnak, de manapság már minden friss megoldás az ARMv7 architektúrára épít, v6-os processzorokat csak az olcsóbb készülékekben használnak. A közös utasításkészlet biztosítja, hogy az architektúrára lefordított programok minden egyes cég fejlesztésén elinduljanak. Az ARMv7 a nevének megfelelően a hetedik generációs technológia, de az előző architektúrára írt alkalmazások is futnak rajta. Az új generációt az ARMv8 jelenti majd, mely már egy 64 bites processzorarchitektúra, így a mai megoldásoknál sokkal több memóriát képes megcímezni, emellett a kompatibilitása is biztosított a régebbi programokkal. Fűszerezésként elmondható, hogy bizonyos ARM processzormagokba implementálható az úgynevezett NEON SIMD kiterjesztés, ami a multimédiás feladatokat képes felgyorsítani.
Nanométer szemléltetés
Egy kicsit most fellélegezhetünk, a csíkszélesség ugyanis egy jóval egyszerűbben érthető tulajdonsága a processzoroknak. Az efféle chipeket ugyebár szilíciumból gyártják, ami egyébként egy nagyon kemény kémiai elem (és a földkéreg negyedét teszi ki, megtalálható többek között a homokban is, de a természetben tisztán nem fordul elő). A processzorok fejlődését többek között az teszi lehetővé, hogy egyre keskenyebb (vagy ha úgy tetszik, vékonyabb) szilíciumlapkákra nyomtatják az áramköröket; a számítógépeknél jelenleg 22 nanométer a minimum, az okostelefonos/táblagépes megoldások általában 28, 32, 45 és 65 nanométeres csíkszélességgel készülnek (egy nanométer az egymilliárdod méter, azaz egy átlagos hajszál hozzávetőlegesen egymilliószor vastagabb, mint az említett csíkszélesség). Nagy általánosságban azt lehet mondani, hogy a kisebb csíkszélesség kevesebb hőtermeléssel és fogyasztással, ebből adódóan jellemzően nagyobb teljesítménnyel jár, de a gyártástechnológia és a chipgyártás nem olyan egyszerű, hogy az elméleti következtetések minden szempont szerint megállják a helyüket. Az adott lapka teljesítmény/fogyasztás aránya nagymértékben függ a tervezéstől, így olyan gyakorlati tényezők kerülnek a képletbe, melyek kiüthetik az elméletet.
A cikk még nem ért véget, kérlek, lapozz!
