Какие принципиальные различия между ARM и x86 процессорами. Почему ARM считается более перспективной архитектурой. Как переход Apple на собственные ARM-чипы может изменить рынок ПК. Сможет ли ARM полностью вытеснить x86 в будущем.
Архитектурные особенности ARM и x86 процессоров
Процессоры ARM и x86 имеют фундаментальные различия в архитектуре набора инструкций (ISA):
- x86 основана на CISC (Complex Instruction Set Computing) — архитектуре со сложным набором инструкций
- ARM использует RISC (Reduced Instruction Set Computing) — архитектуру с сокращенным набором инструкций
CISC исторически появилась раньше и была оптимизирована под ручное программирование на ассемблере. Сложные инструкции позволяли писать более компактный код. RISC возникла позже как альтернатива, ориентированная на эффективное аппаратное исполнение простых команд.
Преимущества ARM перед x86
Архитектура ARM обладает рядом важных преимуществ по сравнению с x86:
- Более высокая энергоэффективность
- Меньшее тепловыделение
- Более простая и дешевая разработка процессоров
- Легкая масштабируемость архитектуры
- Гибкость и возможность оптимизации под конкретные задачи
Эти преимущества сделали ARM доминирующей архитектурой в мобильных устройствах. Однако в сегменте настольных ПК и серверов долгое время безраздельно властвовала x86.
Почему ARM начинает теснить x86 на рынке ПК
В последние годы наметился тренд на проникновение ARM в сегмент настольных компьютеров и ноутбуков. Этому способствовал ряд факторов:
- Достижение ARM-процессорами уровня производительности, достаточного для большинства пользовательских задач
- Стагнация в развитии x86 архитектуры и проблемы Intel с освоением новых техпроцессов
- Растущие требования к энергоэффективности процессоров, особенно в ноутбуках
- Конвергенция мобильных и десктопных операционных систем и приложений
Важнейшим катализатором этого процесса стал анонсированный Apple переход на собственные ARM-процессоры в компьютерах Mac.
Роль Apple в продвижении ARM на рынок ПК
Решение Apple о переходе с процессоров Intel на собственные ARM-чипы стало переломным моментом. У компании есть все необходимые ресурсы для успешной реализации этого перехода:
- Многолетний опыт разработки ARM-процессоров для мобильных устройств
- Контроль над аппаратным и программным обеспечением своих продуктов
- Большая и лояльная пользовательская база
- Значительные финансовые ресурсы для инвестиций в разработку
Первые компьютеры Mac на базе процессора Apple M1 продемонстрировали впечатляющее сочетание производительности и энергоэффективности, подтвердив потенциал ARM-архитектуры в сегменте ПК.
Особенности процессора Apple M1
Apple M1 стал первым ARM-процессором компании для настольных компьютеров. Его ключевые особенности:
- 8-ядерный CPU (4 высокопроизводительных + 4 энергоэффективных ядра)
- Интегрированный 8-ядерный GPU
- 16-ядерный Neural Engine для задач ИИ
- Unified Memory Architecture — общая память для CPU и GPU
- Техпроцесс 5 нм
M1 обеспечивает высокую производительность при крайне низком энергопотреблении. Это позволяет создавать компактные и бесшумные компьютеры с длительным временем автономной работы.
Проблемы перехода с x86 на ARM
Несмотря на преимущества ARM, полный отказ от x86 в ближайшее время маловероятен. Этому препятствует ряд факторов:
- Огромная экосистема x86-совместимого программного обеспечения
- Необходимость переписывания многих приложений под ARM
- Сложности с запуском x86-приложений на ARM через эмуляцию
- Консерватизм корпоративных пользователей
- Отсутствие ARM-процессоров высокой производительности для рабочих станций
Переход потребует значительного времени и усилий со стороны разработчиков ПО и производителей компьютеров.
Перспективы ARM и x86 на рынке ПК
В ближайшие годы наиболее вероятен сценарий сосуществования ARM и x86 архитектур на рынке ПК:
- ARM будет доминировать в мобильных устройствах и компактных ноутбуках
- x86 сохранит позиции в высокопроизводительных ПК и рабочих станциях
- Постепенно будет расти доля ARM-компьютеров общего назначения
- Разработчики ПО будут адаптировать популярные приложения под обе архитектуры
В долгосрочной перспективе ARM имеет потенциал стать доминирующей архитектурой и в сегменте настольных ПК, но это потребует еще как минимум 5-10 лет.
Заключение
Архитектура ARM демонстрирует значительные преимущества перед x86 в плане энергоэффективности и гибкости. Переход Apple на собственные ARM-процессоры стал важным этапом в продвижении этой архитектуры на рынок настольных компьютеров. Однако полное вытеснение x86 маловероятно в ближайшие годы из-за огромной существующей экосистемы. Наиболее вероятен сценарий длительного сосуществования обеих архитектур с постепенным ростом доли ARM.
В чем разница между двумя архитектурами процессоров? / Хабр
Вы наверняка знаете, что мир процессоров разбит на два лагеря. Если вы смотрите это видео со смартфона, то для вас работает процессор на архитектуре ARM, а если с ноутбука, для вас трудится чип на архитектуре x86.
А теперь еще и Apple объявила, что переводит свои Mac на собственные процессоры Apple Silicon на архитектуре ARM. Мы уже рассказывали, почему так происходит. А сегодня давайте подробно разберемся, в чем принципиальные отличия x86 и ARM. И зачем Apple в это все вписалась?
Итак, большинство мобильных устройств, iPhone и Android’ы работают на ARM’е. Qualcomm, HUAWEI Kirin, Samsung Exynos и Apple A13/A14 Bionic — это все ARM-процессоры.
А вот на компьютере не так — там доминирует x86 под крылом Intel и AMD. Именно поэтому на телефоне мы не можем запустить Word с компьютера.
x86 — так называется по последним цифрам семейства классических процессоров Intel 70-80х годов.
Чем же они отличаются?
Есть два ключевых отличия.
Первое — это набор инструкций, то есть язык который понимает процессор
x86 процессоры используют сложный набор инструкций, который называется CISC — Complex Instruction Set Computing.
ARM процессоры наоборот используют упрощенный набор инструкций — RISC — Reduced Instruction Set Computing.
Кстати ARM расшифровывается как Продвинутые RISC машины — Advanced RISC Machines.
Наборы инструкций ещё принято назвать архитектурой или ISA — Instruction Set Architecture.
Второе отличие — это микроархитектура. Что это такое?
От того на каком языке говорят процессоры, зависит и то, как они проектируются. Потому как для выполнения каждой инструкции на процессоре нужно расположить свой логический блок. Соответственно, разные инструкции — разный дизайн процессора. А дизайн — это и есть микроархитектура.
- x86 — CISC
- ARM — RISC
Итак, запомнили.
Говорим x86 — подразумеваем архитектуру CISC, ARM — это RISC.
Но как так произошло, что процессоры стали говорить на разных языках?
История CISC
Памятка программиста, 1960-е годы. Цифровой (машинный) код «Минск-22».
Всё началось в 1960-х. Поначалу программисты работали с машинным кодом, то есть реально писали нолики и единички. Это быстро всех достало и появился Assembler. Низкоуровневый язык программирования, который позволял писать простые команды типа сложить, скопировать и прочее. Но программировать на Assembler’е тоже было несладко. Потому как приходилось буквально “за ручку” поэтапно описывать процессору каждое его действие.
Поэтому, если бы вы ужинали с процессором, и попросили передать его вам соль, это выглядело бы так:
- Эй процессор, посмотри в центр стола.
- Видишь соль? Возьми её.
- Теперь посмотри на меня.
- Отдай мне соль. — Ага, спасибо!
- А теперь снова возьми у меня соль.
- Поставь её откуда взял
- Спасибо большое! Продолжай свои дела.
- Кхм… Процессор, видишь перец?
- И так далее….
В какой-то момент это всё задолбало программистов. И они решили: Хей, а почему бы нам просто не не написать инструкцию «Передай мне соль»? Так и сделали. Набор таких комплексных инструкций назвали CISC.
Этот подход стал настоящим спасением как для разработчиков, так и для бизнеса. Захотел клиент новую инструкцию — не проблема, были бы деньги — мы сделаем. А деньги у клиентов были.
Недостатки CISC
Но был ли такой подход оптимальным??? С точки зрения разработчиков — да. Но вот микроархитектура страдала.
Представьте, вы купили квартиру и теперь вам нужно обставить её мебелью. Площади мало, каждый квадратный метр на счету. И вот представьте, если бы CISC-процессор обставил мебелью вам гостиную, он бы с одной стороны позаботился о комфорте каждого потенциального гостя и выделил бы для него своё персональное место.
С другой стороны, он бы не щадил бюджет. Диван для одного человека, пуф для другого, кушетка для третьего, трон из Игры Престолов для вашей Дейенерис. В этом случае площадь комнаты бы очень быстро закончилась. Чтобы разместить всех вам бы пришлось увеличивать бюджет и расширять зал. Это не рационально. Но самое главное, CISC-архитектура существует очень давно и те инструкции, которые были написаны в 60-х годах сейчас уже вообще не актуальны. Поэтому часть мебели, а точнее исполнительных блоков, просто не будут использоваться. Но многие из них там остаются. Поэтому появился RISC…
Преимущества RISC
С одной стороны писать на Assembler’е под RISC процессоры не очень-то удобно. Если в лоб сравнивать код, написанный под CISC и RISC процессоры, очевидно преимущество первого.
Так выглядит код одной и той же операции для x86 и ARM.
x86
- MOV AX, 15; AH = 00, AL = 0Fh
- AAA; AH = 01, AL = 05
- RET
ARM
- MOV R3, #10
- AND R2, R0, #0xF
- CMP R2, R3
- IT LT
- BLT elsebranch
- ADD R2. #6
- ADD R1. #1
- elsebranch:
- END
#6Но так было раньше. На ассемблере уже давно никто не пишет. Сейчас за программистов всё это делают компиляторы, поэтому никаких сложностей с написанием кода под RISC-процессоры нет. Зато есть преимущества.
Представьте, что вы проектируете процессор. Расположение блоков на х86 выглядело бы так.
Каждый цветной квадрат — это отдельные команды. Их много и они разные. Как вы поняли, здесь мы уже говорим про микроархитектуру, которая вытекает из набора команд. А вот ARM-процессор скорее выглядит так.
Ему не нужны блоки, созданные для функций, написанных 50 лет назад.
По сути, тут блоки только для самых востребованных команд. Зато таких блоков много. А это значит, что можно одновременно выполнять больше базовых команд. А раритетные не занимают место.
Еще один бонус сокращенного набора RISC: меньше места на чипе занимает блок по декодированию команд.
Да, для этого тоже нужно место. Архитектура RISC проще и удобнее, загибайте пальцы:
- проще работа с памятью,
- более богатая регистровая архитектура,
- легче делать 32/64/128 разряды,
- легче оптимизировать,
- меньше энергопотребление,
- проще масштабировать и делать отладку.
Для примера вот два процессора одного поколения. ARM1 и Intel 386. При схожей производительности ARM вдвое меньше по площади. А транзисторов на нем в 10 раз меньше: 25 тысяч против 275 тысяч. Энергопотребление тоже отличается на порядок: 0.1 Ватт против 2 Ватт у Intel. Шок.
Поэтому наши смартфоны, которые работают на ARM процессорах с архитектурой RISC, долго живут, не требуют активного охлаждения и такие быстрые.
Лицензирование
Но это все отличия технические. Есть отличия и организационные. Вы не задумывались почему для смартфонов так много производителей процессоров, а в мире ПК на x86 только AMD и Intel? Все просто — ARM это компания которая занимается лицензированием, а не производством.
Даже Apple приложила руку к развитию ARM. Вместе с Acorn Computers и VLSI Technology. Apple присоединился к альянсу из-за их грядущего устройства — Newton. Устройства, главной функцией которого было распознавание текста.
Даже вы можете начать производить свои процессоры, купив лицензию. А вот производить процессоры на x86 не может никто кроме синей и красной компании. А это значит что? Правильно, меньше конкуренции, медленнее развитие. Как же так произошло?
Ну окей. Допустим ARM прекрасно справляется со смартфонами и планшетами, но как насчет компьютеров и серверов, где вся поляна исторически поделена? И зачем Apple вообще ломанулась туда со своим Apple Silicon.
Что сейчас?
Допустим мы решили, что архитектура ARM более эффективная и универсальная. Что теперь? x86 похоронен?
На самом деле, в Intel и AMD не дураки сидят. И сейчас под капотом современные CISC-процессоры очень похожи на RISC. Постепенно разработчики CISC-процессоров все-таки пришли к этому и начали делать гибридные процессоры, но старый хвост так просто нельзя сбросить.
Но уже достаточно давно процессоры Intel и AMD разбивают входные инструкции на более мелкие микро инструкции (micro-ops), которые в дальнейшем — сейчас вы удивитесь — исполняются RISC ядром.
Да-да, ребята! Те самые 4-8 ядер в вашем ПК — это тоже RISC-ядра!
Надеюсь, тут вы окончательно запутались. Но суть в том, что разница между RISC и CISC-дизайнами уже сейчас минимальна.
А что остается важным — так это микроархитектура. То есть то, насколько эффективно все организовано на самом камне.
Ну вы уже наверное знаете, что Современные iPad практически не уступают 15-дюймовым MacBook Pro с процессорами Core i7 и Core i9.
А что с компьютерами?
Недавно компания Ampere представила свой 80-ядерный ARM процессор. По заявлению производителя в тестах процессор Ampere показывает результат на 4% лучше, чем самый быстрый процессор EPYC от AMD и потребляет на 14% меньше энергии.
Компания Ampere лезет в сегменты Cloud и Workstation, и показывает там отличные цифры.
Самый быстрый суперкомпьютер в мире сегодня работает на ARM ISA. С обратной стороны, Intel пытается все таки влезть в сегмент low power и для этого выпускает новый интересный процессор на микроархитектуре lakefield.
Пока у ноутбуков и процессоров от Intel есть одно неоспоримое достоинство — (охлаждение и) единство архитектуры. Пока на рынке ARM-процессоров существуют Qualcomm, Samsung, MediaTek, в мире x86 творится монополия и разработчикам сильно легче делать софт и игры под “взрослые” процессоры.
И Apple та компания, которая способна мотивировать достаточное количество разработчиков пилить под свой ARM. Но суть этого перехода скорее не в противостоянии CISC и RISC. Поскольку оба подхода сближаются, акцент смещается на микроархитектуру, которую делает Apple для своих мобильных устройств. И судя по всему микроархитектура у них крута. И они хотели бы ее использовать в своих компьютерах.
И если бы Intel лицензировал x86 за деньги другим людям, то вероятно Apple просто адаптировали свою текущую микроархитектуру под x86.
Но так как они не могут этого сделать, они решили просто перейти на ARM. Проблема для нас с микроархитектурой в том, что она коммерческая тайна. И мы про нее ничего не знаем.
Итоги
Спрос на ARM в итоге вырастет. Для индустрии это не просто важный шаг, а архиважный. Линус Торвальдс говорил, что пока рабочие станции не станут работать на ARM — на рынке серверов будут использовать x86.
И вот это случилось — в перспективе это миллионы долларов, вложенных в серверные решения. Что, конечно, хорошо и для потребителей. Нас ждет светлое будущее и Apple, действительно, совершила революцию!
Редактор материала: Антон Евстратенко. Этот материал помогли подготовить наши зрители Никита Куликов и Григорий Чирков. Спасибо ребята!
Сменят ли ARM процессоры x86 и почему все зависит от Apple
В мире электроники два лагеря: мобильные гаджеты с процессорами ARM и классические компьютеры с x86. В статье разберемся в отличиях и изучим тренд, который задала Apple, перейдя на собственный ARM-чип M1 в настольных ПК
Содержание
- Какими бывают процессоры: x86 и ARM
- Архитектура процессоров: CISC, RISC, и в чем разница
- Почему о превосходстве ARM заговорили недавно и при чем здесь Apple?
- Процессор Apple M1: чем он так хорош?
- Придут ли процессоры ARM на смену x86?
Какими бывают процессоры: x86 и ARM
В мобильных устройствах (планшеты, смартфоны) и классических компьютерах (ноутбуки, настольные ПК, серверы) используются разные процессоры.
Они по-разному взаимодействуют с операционными системами и программами — взаимной совместимости нет. Именно поэтому вы не сможете запустить привычные Word или Photoshop на своем iPhone или Android-смартфоне. Вам придется скачивать из AppStore или Google Play специальную версию софта для мобильных устройств. И она будет сильно отличаться от версии для настольного ПК: как визуально, так и по функциональности, не говоря уже о программном коде, который пользователь обычно не видит.
Сверху — материнская плата iMac предыдущего поколения с процессором Intel (x86), снизу — плата iMac 2021 года с чипом M1 (ARM) (Фото: Apple)
Процессоры для классических компьютеров строятся на архитектуре x86. Своим названием она обязана ранним чипам компании Intel c модельными индексами 8086, 80186 и так далее.
Первым таким решением с полноценной реализацией x86 стал Intel 80386, выпущенный в 1985 году. Сегодня подавляющее большинство процессоров в мире с архитектурой x86 делают Intel и AMD. При этом у AMD, в отличие от Intel, нет собственного производства: с 2018 года им по заказу компании занимается тайваньская корпорация TSMC.
Процессор Intel 8086, 1978 год (Фото: wikipedia.org)
Когда Acer, Asus, Dell, HP, Lenovo и любые другие производители классических компьютеров используют процессоры Intel или AMD, то им приходится работать с тем, что есть. Они вынуждены закупать готовые решения без возможности гибко доработать чипы под свой конкретный продукт. А свои собственные процессоры на архитектуре x86 никто из производителей ПК делать не может. Дело не только в том, что это крайне сложно и дорого, но и в том, что лицензия на архитектуру принадлежит Intel, и компания не планирует ее ни с кем делить.
AMD же воевала в американских судах за право создавать чипы на архитектуре x86 со своим главным конкурентом более десяти лет в 1980-х и 1990-х годах.
Процессоры для мобильных устройств строятся на базе архитектуры ARM. И это не какая-то быстро и внезапно взлетевшая вверх молодая компания. Корни истории современной британской ARM Limited уходят далеко в 1980-е. Только в отличие от своих доминирующих на рынке «больших» ПК-конкурентов ARM Limited процессоры не делает. Бизнес компании построен на том, что она продает лицензии на производство чипов по своей технологии всем желающим. Причем возможности для доработки у лицензиатов максимально широкие — отсюда популярность и многообразие решений. Именно на основе архитектуры ARM Huawei делает свои мобильные чипы Kirin, у Samsung это Exynos, у Apple — серия Ax. В этот же список входят Qualcomm, MediaTek, NVIDIA и другие компании. А еще свои процессоры на ARM делает Fujitsu. Японцы назвали их A64X, и именно они в количестве 158 976 штук используются в самом мощном на момент выхода этой статьи суперкомпьютере в мире — Fujitsu Fugaku.
Суперкомпьютер Fujitsu Fugaku (Фото: Riken)
Из открытого подхода ARM вытекает и главный недостаток: архитектура очень фрагментирована. Для x86 достаточно написать программу один раз, и она будет одинаково стабильно работать на всех устройствах. Для ARM приходится адаптировать софт под процессоры каждого производителя, что замедляет и удорожает разработку. Ну, а главный недостаток x86 вытекает из отсутствия конкуренции. В последние годы Intel, например, много упрекали за медленный или порой вовсе едва ощутимый прирост производительности от поколения к поколению. Также есть проблемы с высокими уровнями нагрева и энергопотребления.
Архитектура процессоров: CISC, RISC, и в чем разница
Ключевое отличие между x86 и ARM кроется в разной архитектуре набора инструкций. По-английски — ISA, Instruction Set Architecture. В основе x86 изначально лежала технология CISC.
Это расшифровывается как Complex Instruction Set Command — вычислительная машина со сложным набором инструкций. «Сложность» здесь в том, что в одну инструкцию для процессора может быть заложено сразу несколько действий.
Полвека назад, когда первые процессоры только появились, программисты писали код вручную (сейчас для этого есть компиляторы). Одну сложную команду на старом низкоуровневом языке программирования Assembler написать было гораздо проще, чем множество простых, досконально разъясняющих весь процесс. А еще сложная команда занимала меньше места, потому что код для нее был короче, чем несколько отдельных простых команд. Это было важно, потому что объем памяти в те времена был крайне ограничен, стоила она дорого и работала медленно. Заказчики от этого тоже выигрывали — под любой их запрос можно было придумать специальную команду.
Но вот архитектура самого процессора страдала. По мере развития микроэлектроники в чипах с CISC копились команды, которые использовались редко, но все еще были нужны для совместимости со старыми программами.
При этом под них резервировалось пространство на кристалле (место, где расположены физические блоки процессора). Это привело к появлению альтернативной технологии RISC, что расшифровывается как Reduced Instruction Set Command — вычислительная машина с сокращенным набором инструкций. Именно она легла в основу процессоров ARM и дала им название: Advanced RISC Machines.
Здесь ставку сделали на простые и наиболее востребованные команды. Да, код поначалу писать было сложнее, поскольку он занимал больше места, но с появлением компиляторов это перестало быть значимым недостатком. Результат — экономия места на кристалле и, как следствие, сокращение нагрева и потребления энергии. Плюс множество других преимуществ.
Почему о превосходстве ARM заговорили только недавно и при чем здесь Apple?
Если архитектура ARM так хороша, то почему же Intel и AMD не бросили все и не стали строить свои чипы на ней? На самом деле, они не оставили технологию без внимания, и к сегодняшнему дню CISC в чистом виде фактически уже не существует.
Еще в середине 1990-х годов процессоры обеих компаний (начиная с Pentium Pro у Intel и K5 у AMD) обзавелись блоком преобразования инструкций. Сложные команды разбиваются на простые и затем выполняются именно там. Так что современные процессоры на архитектуре x86 в плане набора инструкций гораздо ближе к RISC, чем к CISC.
Кроме того, важно понимать, что противостояние x86 и ARM — это прежде всего противостояние Intel (потому что AMD гораздо меньше во всех отношениях: от капитализации до доли на рынках) и множества разрозненных производителей чипов для мобильных устройств. Долгое время два направления развивались как бы отдельно друг от друга. У Intel не получалось сделать достаточно мощное и энергоэффективное решение на x86 для мобильных устройств, а производители ARM-процессоров не стремились на рынок «больших» ПК. В нише мобильных устройств хватало места всем, и конкурировать там было проще, чем на фактически монополизированном Intel рынке процессоров для традиционных компьютеров.
Однако в последние годы доминирующее положение Intel пошатнулось. Прежде всего из-за того, что бизнес компании перестал соответствовать ее же собственной производственной стратегии. Согласно прогнозу одного из основателей Intel Гордона Мура, количество транзисторов в процессорах должно удваиваться каждые два года за счет перехода на более компактный технологический процесс производства (измеряется в нанометрах — нм). Как раз за счет этого повышается производительность. Впоследствии впервые озвученный в середине 1960-х годов «Закон Мура» корректировался, но сегодня стало ясно, что бесконечным этот рост быть не может. Технологии Intel дошли до «потолка возможностей» и пока уперлись в него. Переход на 14 нм, а потом и на 10 нм сильно затянулся, в то время как AMD в партнерстве с TSMC уже работает по техпроцессу 7 нм, а первым 5-нанометровым процессором в мире стал Apple M1 на архитектуре ARM.
О законе Мура на английском с русскими субтитрами
Решая множество технологических проблем с процессорами для «больших» компьютеров, Intel полностью упустила из вида рынок мобильных чипов, и теперь здесь господствуют решения ARM.
Проблемы, кстати, при этом никуда не делись — чипы Intel для настольных ПК последних лет активно и справедливо критикуют. Мощные процессоры компании страдают от высокого нагрева и сильного энергопотребления, а энергоэффективные, наоборот, сильно ограничены в плане производительности.
Большинство производителей ноутбуков и компьютеров продолжают с этим мириться, и не уходят на ARM — не позволяет огромный багаж популярного софта и массовость их техники. Как вы помните, одна и та же программа не сможет работать и на x86 и, на ARM — ее нужно обязательно программировать заново. Но в 2020 году после почти 15 лет выпуска компьютеров с процессорами Intel компания Apple объявила о переходе на процессоры ARM собственной разработки. Они, кстати, тоже производятся внешним подрядчиком: на заводах уже упомянутой TSMC.
И это крайне важное заявление, потому что на рынке только у Apple есть все возможности для того, чтобы сделать этот переход успешным. Во-первых, компания сама разрабатывает процессоры на базе ARM много лет.
Настольные M1 «выросли»
из мобильных чипов серии Ax. У производителей ПК на других ОС такого опыта нет или он сильно ограничен. Во-вторых, у Apple огромный опыт разработки собственных операционных систем: как мобильной, так и настольной. Конкуренты в основном используют Windows или «надстройки» для Android.
Остается совместить две системы (OS X для компьютеров, iOS для смартфонов), «заточенные» под разную архитектуру вместе, унифицировав софт, и это самый сложный пункт программы. Но и тут у Apple есть целая россыпь козырей. Это и лояльная аудитория, не готовая смотреть на продукцию конкурентов, но готовая подождать пока программы адаптируют под ARM. И собственный язык программирования Swift, который давно унифицировал процесс разработки ПО для iOS и OS X. И пусть небольшая в количестве устройств, но зато очень заметная доля на рынке ПК в деньгах, чтобы процесс адаптации «настольного» софта для x86 под работу с «мобильным» ARM стал интересен крупным разработчикам ПО. За примерами далеко ходить не надо: в Adobe на зов откликнулись одними из первых.
Немаловажно и то, что переход с Intel на ARM для Apple — далеко не первый опыт смены процессоров в своих устройствах. На Intel корпорация из Купертино переходила с PowerPC в 2005 году. А чипы PowerPC пришли на замену Motorola 68K в начале 1990-х.
Стив Джобс о переходе на процессоры Intel в 2005 году
Процессор Apple M1: чем он так хорош?
Apple M1 интересен не столько тем, что построен на базе технологий ARM, сколько своей архитектурой. Здесь на одной подложке собраны сам процессор, в котором по 4 производительных и энергоэффективных ядра, восьмиядерная графическая подсистема, нейромодуль для машинного обучения, огромные (по меркам процессоров) объемы кэш-памяти плюс тут же распаяна оперативная память. Такое решение занимает совсем мало места в корпусе компьютера, потребляет мало энергии (аккумулятор ноутбука дольше не разрядится) и может работать без активного охлаждения (ноутбук будет тихим или вовсе бесшумным) при хорошем уровне производительности.
Чип Apple M1 в Macbook Air Late 2020 (Фото: iFixit)
И совсем не просто так первым компьютером Apple с процессором M1 стал MacBook Air.
С одной стороны, это лэптоп, главными преимуществами которого как раз и должно быть все, что дает новый процессор: компактность, автономность, тишина. С другой стороны, это компьютер для наименее требовательных пользователей, которым практически не нужен никакой специфический софт — достаточно того, что сама Apple предлагает «из коробки»: браузера, проигрывателя, офисного пакета. А для софта, который под ARM адаптировать пока не успели, Apple использует встроенный эмулятор Rosetta 2.
Следующими ПК Apple с M1 после MacBook Air стали 13-дюймовый MacBook Pro и Mac Mini. Также недавно был анонсирован новый iMac. Такие машины уже ориентированы на задачи посерьезнее, но все равно это еще далеко не профессиональный сегмент — на него в Купертино пока лишь намекают. И именно здесь к решению Apple на базе технологий ARM возникает основной вопрос: получится ли «отмасштабировать» M1 до уровня профессиональных решений, где компактность и энергоэффективность не так важны, а на первый план выходит именно производительность? Как реализовать связку М1 с мощными дискретными видеокартами, без которых о монтаже, рендеринге и других сложных вычислениях говорить не приходится? Или может быть Apple вообще готовится к выпуску собственной дискретной графики? Вопросов пока куда больше, чем ответов на них.
Новая линейка тонких (11,5 мм) iMac 2021 на базе M1 (Фото: Apple)
Уже готовые компактные устройства Apple с чипами M1 выглядят действительно интересно, правда выигрыш в производительности в них явно ощущается в основном только в уже адаптированных под ARM программах, но зато он очень заметный. Так что если Intel и AMD не смогут дать достойный ответ конкуренту в нише энергоэффективных ПК, то рост популярности решений Apple не заставит себя ждать даже несмотря на то, что еще какое-то время софта будет не хватать. Массовому пользователю ведь много не нужно.
Сравнение производительности отдельных ядер на чипах M1 и Intel, больше — лучше (Фото: GeekBench)
Сравнение производительности всех ядер на чипах M1 и Intel, больше — лучше (Фото: GeekBench)
Придут ли процессоры ARM на смену x86?
Точного ответа на этот вопрос пока не знает никто.
Но уже сейчас очевидно, что в ближайшие годы основная борьба x86 в лице Intel и ARM в лице Apple развернется на рынке компактных ноутбуков. Они, в отличие от неттопов (Mac Mini) и моноблоков (iMac), значительно более востребованы. Также очевидно и то, что пользователи от такого противостояния только выиграют.
Конечно, техника (особенно у Apple) от этого не подешевеет, но зато мы прямо сейчас получили ультрапортативные лэптопы без активного охлаждения с долгожданным ощутимым приростом мощности и времени работы от батареи. Здорово и то, что разработчики Intel наконец-то взбодрятся. Из-за отсутствия конкуренции они слишком долго почивали на лаврах: самое время доставать из рукавов все припрятанные козыри. Собственно, именно так технологии и развиваются. Новый виток эволюции процессоров происходит прямо у нас на глазах, и ситуация выглядит так, что все вполне может обернуться революцией, которая полностью изменит как рынок процессоров, так и рынок компьютеров.
Arm NN SDK — Arm®
Бесплатный Arm NN SDK представляет собой набор программных инструментов Linux с открытым исходным кодом, которые позволяют выполнять рабочие нагрузки машинного обучения на энергоэффективных устройствах.
Этот механизм вывода обеспечивает мост между существующими платформами нейронных сетей и энергоэффективными процессорами Arm Cortex-A, графическими процессорами Arm Mali и NPU Ethos.
Скачать Arm NN SDK (GitHub)
Возможности и преимущества
Преобразование NN Framework
Обеспечивает быструю разработку приложений благодаря поддержке широко используемых платформ, таких как TensorFlow, Caffe и ONNX.
Эффективное нацеливание на ЦП и ГП
Используйте вычислительную библиотеку для максимально эффективного нацеливания на программируемые ядра, такие как процессоры Cortex-A и графические процессоры Mali.
Arm NN для Android
Arm NN работает с NNAPI, интерфейсом Google для ускорения нейронных сетей на устройствах Android, предназначенным для графических процессоров Arm Mali и NPU Arm Ethos, что обеспечивает экспоненциальное повышение производительности.
Открытый исходный код
Arm NN является частью Инициативы машинного интеллекта Линаро и открыт для внешних предложений. Узнайте больше на mlplatform.org.
Искусственный интеллект
Новый класс сверхэффективных процессоров машинного обучения специально создан для того, чтобы переопределить возможности устройств и изменить нашу жизнь.
Поговорите с экспертом
Заинтересованы в создании рабочих нагрузок машинного обучения на энергоэффективных устройствах? Поговорите с экспертами Arm, чтобы узнать больше.
Свяжитесь с нами
Сопутствующие продукты и услуги
ЦП Cortex-A
Серия процессоров Cortex-A предназначена для сложных вычислительных задач, таких как размещение многофункциональной платформы операционной системы и поддержка нескольких программных приложений.
См. продукты
Mali GPU
Графические процессоры Mali, включающие как графику, так и вычислительную технологию GPU, предлагают широкий выбор масштабируемых решений для смартфонов, планшетов и цифровых телевизоров с низким энергопотреблением и высокой производительностью.
Узнать больше
Процессоры Ethos
Серия процессоров Arm Ethos обеспечивает высочайшую пропускную способность и эффективность в минимальной области для получения выводов машинного обучения от облака до периферии и конечной точки.
Узнать больше
Compute Library
Эта программная библиотека представляет собой набор оптимизированных низкоуровневых функций для процессоров Arm Cortex-A и графических процессоров Arm Mali, предназначенных для популярной обработки изображений, компьютерного зрения и машинного обучения. Он предлагает значительный прирост производительности по сравнению с альтернативами OSS и доступен бесплатно по разрешительной лицензии MIT с открытым исходным кодом.
Узнать больше
Открытый исходный код ускоряет внедрение ML
Для поддержки инициативы машинного интеллекта Linaro компания Arm предоставила Arm NN, наше программное обеспечение для сетевого машинного обучения (ML) с открытым исходным кодом. Мы считаем, что сотрудничество с Linaro и другими партнерами по экосистеме с открытым исходным кодом помогает уменьшить фрагментацию и сводит к минимуму дублирование усилий. Благодаря этой инициативе поставщики SoC и NN могут продолжать выделяться благодаря своему ключевому конкурентному преимуществу. Узнайте больше об Инициативе машинного обучения Linaro в этом видео.
Cortex-A715 – Arm®
Cortex-A715 предлагает идеальный баланс производительности и эффективности благодаря целенаправленным улучшениям микроархитектуры. Являясь рабочей лошадкой кластера ЦП, Cortex-A715 может сочетаться с ядрами ЦП Cortex-X3 и Cortex-A510 в конфигурациях big.LITTLE в составе решений Arm Total Compute Solutions и обеспечивает такую же производительность, как Cortex-X1 (первый- поколение процессоров класса Cortex-X).
Читать блог
Возможности и преимущества
Повышение энергоэффективности на 20%
Целенаправленная оптимизация микроархитектуры обеспечивает повышение энергоэффективности на 20 % по сравнению с Cortex-A710.
Такая же производительность, как у процессора Arm Cortex-X1
Постоянный прирост означает, что Cortex-A715 соответствует производительности Cortex-X1, процессору Cortex-X первого поколения.
Рабочая лошадка big.LITTLE
Cortex-A715 — это рабочая лошадка для конфигураций ЦП big.LITTLE, которая в настоящее время является наиболее часто используемой гетерогенной архитектурой обработки для многих сегментов устройств, включая смартфоны и ноутбуки.
Технические характеристики
Cortex-A715 предназначен для повышения эффективности работы всех конфигураций ЦП big.
LITTLE за счет ряда улучшений производительности и эффективности. Улучшения микроархитектуры были нацелены на области, где имеет место эффективная производительность, включая точность предсказания ветвлений и предварительную выборку данных.
Посетите Arm Developer для получения более подробной информации .
Варианты использования
Где воплощаются в жизнь инновации и идеи
Смартфоны, являясь одним из самых распространенных технических средств, представляют собой динамические персональные компьютеры в мире, объединяющие более 4 миллиардов человек в захватывающем опыте. Arm разрабатывает технологию ЦП, которая обеспечивает работу всего на смартфоне.
Узнать больше
Поговорите со специалистом
Идеальное сочетание производительности и эффективности. Узнайте, как Cortex-A715 может повысить удобство работы пользователей с вашими продуктами.
