Dit artikel bespreekt de ARM Cortex A7-processorarchitectuur. De daarop gebaseerde halfgeleiderproducten zijn te vinden in smartphones, routers, tablet-pc's en andere mobiele apparaten, waar het tot voor kort een leidende positie in dit marktsegment bekleedde. Nu wordt het geleidelijk vervangen door nieuwere en frissere processoroplossingen.
Korte informatie over ARM
De geschiedenis van ARM begon in 1990 toen het werd opgericht door Robin Saxby. De basis voor de oprichting ervan was een nieuwe microprocessorarchitectuur. Als daarvoor de dominante positie op de CPU-markt werd ingenomen door x86 of CISC, verscheen na de oprichting van dit bedrijf een waardig alternatief in de vorm van RISC. In het eerste geval werd de uitvoering van de programmacode teruggebracht tot 4 fasen:
- Machine-instructies ophalen.
- Microcode-conversie uitvoeren.
- Micro-instructies ontvangen.
- Stap-voor-stap uitvoering van micro-instructies.
Het belangrijkste idee van de RISС-architectuur was dat de verwerking van programmacode kan worden teruggebracht tot 2 fasen:
- Ontvang RISC-instructies.
- RISC-instructies verwerken.
Zowel in het eerste als in het tweede geval zijn er zowel plussen als belangrijke nadelen. x86 heeft met succes de computermarkt veroverd, en RISC (inclusief ARM Cortex A7, geïntroduceerd in 2011) - de markt voor mobiele apparaten.
De geschiedenis van het uiterlijk van de Cortex A7-architectuur. Belangrijkste kenmerken
Cortex A8 diende als basis voor de Cortex A7. Het belangrijkste idee van de ontwikkelaars in dit geval was om de prestaties te verhogen en de energie-efficiëntie van de processoroplossing aanzienlijk te verbeteren. Dit is wat er uiteindelijk gebeurde met de ingenieurs van ARM. Een ander belangrijk kenmerk in dit geval was dat het mogelijk werd om een CPU te maken met big. LITTLE-technologie. Dat wil zeggen, een halfgeleiderkristal zou 2 rekenmodules kunnen bevatten. Een daarvan was gericht op het oplossen van de eenvoudigste taken met minimaal stroomverbruik, en in de regel handelden de Cortex A7-kernen in deze rol. De tweede was ontworpen om de meest complexe software te draaien en was gebaseerd op de Cortex A15- of Cortex A17-computers. Officieel werd "Cortex A7" gepresenteerd, zoals eerder vermeld, in 2011. Welnu, de eerste ARM Cortex A7-processor werd een jaar later uitgebracht, dat wil zeggen in 2012.
Productietechnologie
Aanvankelijkhalfgeleiderproducten op basis van A7 werden geproduceerd volgens de technologische normen van 65 nm. Nu is deze technologie hopeloos achterhaald. Vervolgens zijn er nog twee generaties A7-processors uitgebracht volgens tolerantienormen van 40 nm en 32 nm. Maar nu zijn ze irrelevant geworden. De nieuwste CPU-modellen op basis van deze architectuur zijn al vervaardigd volgens de 28 nm-normen en zijn het die nog steeds te koop zijn. Een verdere overgang naar nieuwere technologische processen met nieuwe tolerantienormen en verouderde architectuur is nauwelijks te verwachten. Chips op basis van A7 bezetten nu het meest budgettaire segment van de markt voor mobiele apparaten en ze worden geleidelijk vervangen door gadgets op basis van A53, die, met bijna dezelfde energie-efficiëntieparameters, een hoger prestatieniveau hebben.
Architectuur van de microprocessorkern
1, 2, 4 of 8 cores kunnen deel uitmaken van een op ARM Cortex A7 gebaseerde CPU. De kenmerken van de processors in het laatste geval geven aan dat de chip in wezen uit 2 clusters van 4 cores bestaat. Gedurende 2-3 jaar waren processorproducten op instapniveau gebaseerd op chips met 1 of 2 rekenmodules. Het middelste niveau werd ingenomen door 4-core oplossingen. Welnu, het premiumsegment zat achter 8-core-chips. Elke microprocessorkern op basis van deze architectuur omvatte de volgende modules:
- Floating Point Unit (FPU).
- Cash niveau 1.
- NEON-blok voor CPU-optimalisatie.
- ARMv7 rekenmodule.
Er waren ook de volgende veelvoorkomendecomponenten voor alle kernen in de CPU:
- Cash L2.
- CoreSight kernbesturingseenheid.
- AMBA databuscontroller met 128 bit capaciteit.
Mogelijke frequenties
De maximale klokfrequentie voor deze microprocessorarchitectuur kan variëren van 600 MHz tot 3 GHz. Er moet ook worden opgemerkt dat deze parameter, die de maximale impact op de prestaties van het computersysteem aangeeft, varieert. Bovendien wordt de frequentie door drie factoren tegelijk beïnvloed:
- De mate van complexiteit van het probleem dat wordt opgelost.
- Mate van software-optimalisatie voor multithreading.
- Huidige waarde van halfgeleiderkrist altemperatuur.
Beschouw als voorbeeld het algoritme van de MT6582-chip, die is gebaseerd op A7 en 4 rekeneenheden bevat, waarvan de frequentie varieert van 600 MHz tot 1,3 GHz. In de ruststand kan dit processorapparaat slechts één rekeneenheid hebben en werkt het op de laagst mogelijke frequentie van 600 MHz. Een vergelijkbare situatie doet zich voor wanneer een eenvoudige applicatie wordt gestart op een mobiel gadget. Maar wanneer een resource-intensief stuk speelgoed met optimalisatie voor multithreading in de lijst met taken verschijnt, zullen alle 4 blokken programmacodeverwerking met een frequentie van 1,3 GHz automatisch beginnen te werken. Naarmate de CPU warmer wordt, verlagen de heetste kernen de frequentiewaarde of zelfszet uit. Aan de ene kant zorgt deze aanpak voor energie-efficiëntie en aan de andere kant voor een acceptabel niveau van chipprestaties.
Cache
Er zijn slechts 2 cacheniveaus in ARM Cortex A7. De kenmerken van het halfgeleiderkristal geven op hun beurt aan dat het eerste niveau noodzakelijkerwijs in 2 gelijke helften is verdeeld. Een van hen moet gegevens opslaan en de andere - instructies. De totale cachegrootte op het 1e niveau volgens de specificaties kan gelijk zijn aan 64 KB. Als resultaat krijgen we 32 KB voor data en 32 KB voor code. De cache van het 2e niveau is in dit geval afhankelijk van het specifieke CPU-model. Het kleinste volume kan gelijk zijn aan 0 MB (dat wil zeggen afwezig) en het grootste - 4 MB.
RAM-controller. Functies
Ingebouwde RAM-controller wordt geleverd met elke ARM Cortex A7-processor. De kenmerken van het technische plan geven aan dat het is gericht op het werken in combinatie met LPDDR3 RAM. De aanbevolen werkfrequenties van het RAM-geheugen zijn in dit geval 1066 MHz of 1333 MHz. De maximale RAM-grootte die in de praktijk voor dit chipmodel te vinden is, is 2 GB.
Geïntegreerde graphics
Zoals verwacht hebben deze microprocessor-apparaten een geïntegreerd grafisch subsysteem. ARM raadt het gebruik van zijn eigen Mali-400MP2 grafische kaart aan bij deze CPU. Maar de prestaties zijn vaak niet genoeg om het potentieel te ontsluitenmicroprocessor apparaat. Daarom gebruiken chipontwerpers efficiëntere adapters in combinatie met deze chip, bijvoorbeeld Power VR6200.
Softwarefuncties
Drie soorten besturingssystemen richten zich op ARM-processors:
- Android van zoekgigant Google.
- iOS door APPLE.
- Windows Mobile door Microsoft.
Alle andere systeemsoftware heeft nog niet veel distributie ontvangen. Het grootste marktaandeel van dergelijke software wordt, zoals je zou kunnen raden, ingenomen door Android. Dit systeem heeft een eenvoudige en intuïtieve interface en apparaten op instapniveau die erop zijn gebaseerd, zijn zeer, zeer betaalbaar. Tot en met versie 4.4 was het 32-bits en sinds 5.0 begon het 64-bits berekeningen te ondersteunen. Dit besturingssysteem draait met succes op elke familie van RISC-CPU's, inclusief ARM Cortex A7. Het engineeringmenu is een ander belangrijk kenmerk van deze systeemsoftware. Met zijn hulp kunt u de mogelijkheden van het besturingssysteem aanzienlijk herconfigureren. Toegang tot dit menu kan worden verkregen met een code die voor elk CPU-model afzonderlijk is.
Een ander belangrijk kenmerk van dit besturingssysteem is de automatische installatie van alle mogelijke updates. Daarom kunnen er zelfs nieuwe functies op de chips van de ARM Cortex A7-familie verschijnen. Firmware kan ze toevoegen. Het tweede systeem is gericht op mobiele gadgets van APPLE. Dergelijke apparaten bezetten voornamelijk het premiumsegment en hebben overeenkomstige prestatie- en kostenniveaus. Het nieuwste besturingssysteem in het licht van Windows Mobile is nog niet ontvangengeweldige distributie. Er zijn apparaten die erop zijn gebaseerd in elk segment van mobiele gadgets, maar in dit geval is een kleine hoeveelheid applicatiesoftware een belemmering voor de verspreiding ervan.
Processormodellen
De meest betaalbare en minst productieve in dit geval zijn 1-core-chips. De meest voorkomende onder hen was MT6571 van MediaTek. Een tandje bijsteken zijn de ARM Cortex A7 Dual Core CPU's. Een voorbeeld is de MT6572 van dezelfde fabrikant. Een nog hoger prestatieniveau werd geleverd door Quad Core ARM Cortex A7. De populairste chip uit deze familie is de MT6582, die nu zelfs in mobiele gadgets op instapniveau te vinden is. Welnu, het hoogste prestatieniveau werd geleverd door 8-core centrale processors, waartoe de MT6595 behoorde.
Verdere ontwikkelingsperspectieven
Tot nu toe kun je nog steeds mobiele apparaten vinden in de winkelschappen op basis van een halfgeleiderprocessorapparaat op basis van 4X ARM Cortex A7. Dit zijn MT6580, MT6582 en Snapdragon 200. Al deze chips bevatten 4 rekeneenheden en hebben een uitstekend niveau van energie-efficiëntie. Ook zijn de kosten in dit geval zeer, zeer bescheiden. Maar toch liggen de beste tijden van deze microprocessorarchitectuur achter ons. De piek in de verkoop van producten op basis daarvan viel in 2013-2014, toen er praktisch geen alternatief was op de markt voor mobiele gadgets. Bovendien hebben we het in dit geval over budgettoestellen met 1 of 2computermodules en met vlaggenschipgadgets met een 8-core CPU. Op dit moment wordt het geleidelijk uit de markt gedrukt door Cortex A53, wat in wezen een aangepaste 64-bits versie van A7 is. Tegelijkertijd behield ze de belangrijkste voordelen van haar voorganger volledig en volledig, en de toekomst is zeker van haar.
Opinie van experts en gebruikers. Echte beoordelingen over chips op basis van deze architectuur. Sterke en zwakke punten
Zeker, het verschijnen van de ARM Cortex A7-architectuur van microprocessor-apparaten is een belangrijke gebeurtenis geworden voor de wereld van mobiele apparaten. Het beste bewijs hiervan is dat apparaten die erop zijn gebaseerd al meer dan 5 jaar met succes worden verkocht. Natuurlijk zijn de mogelijkheden van de op de A7 gebaseerde CPU nu niet langer voldoende om taken op het middenniveau op te lossen, maar de eenvoudigste programmacode op dergelijke chips functioneert nog steeds met succes. De lijst met dergelijke software omvat het afspelen van video's, het luisteren naar audio-opnamen, het lezen van boeken, surfen op het web en zelfs het eenvoudigste speelgoed start in dit geval zonder problemen. Dit is waar de toonaangevende thematische portals voor mobiele gadgets en apparaten zich op richten, zowel toonaangevende experts van dit soort als gewone gebruikers. Het belangrijkste nadeel van A7 is het gebrek aan ondersteuning voor 64-bits computergebruik. Welnu, de belangrijkste voordelen zijn de perfecte combinatie van energie-efficiëntie en prestaties.
Resultaten
Zeker, de ARM Cortex A7-architectuur is een geheeltijdperk in de wereld van mobiele apparaten. Met zijn komst werden mobiele apparaten betaalbaar en behoorlijk productief. En het enkele feit dat het al meer dan 5 jaar met succes wordt verkocht, is een andere bevestiging hiervan. Maar als de daarop gebaseerde gadgets aanvankelijk het midden- en premiumsegment van de markt bezetten, blijven ze nu alleen over in de budgetklasse. Deze architectuur is verouderd en wordt stilaan verleden tijd.
