Questo articolo discuterà l'architettura del processore ARM Cortex A7. I prodotti semiconduttori basati su di esso possono essere trovati in smartphone, router, tablet PC e altri dispositivi mobili, dove fino a poco tempo fa ha ricoperto una posizione di leadership in questo segmento di mercato. Ora viene gradualmente sostituito da soluzioni di processori sempre più recenti.
Brevi informazioni su ARM
La storia di ARM è iniziata nel 1990 quando è stata fondata da Robin Saxby. La base per la sua creazione era una nuova architettura di microprocessore. Se prima la posizione dominante nel mercato delle CPU era occupata da x86 o CISC, dopo la costituzione di questa società è apparsa una valida alternativa sotto forma di RISC. Nel primo caso, l'esecuzione del codice del programma è stata ridotta a 4 fasi:
- Ricevi le istruzioni della macchina.
- Esecuzione della conversione del microcodice.
- Ricevere le microistruzioni.
- Esecuzione passo passo delle microistruzioni.
L'idea principale dell'architettura RISС era che l'elaborazione del codice del programma può essere ridotta a 2 fasi:
- Ricevi istruzioni RISC.
-
Elaborazione delle istruzioni RISC.
Sia nel primo che nel secondo caso ci sono sia vantaggi che notevoli svantaggi. x86 ha conquistato con successo il mercato dei computer e RISC (incluso ARM Cortex A7, introdotto nel 2011) - il mercato dei dispositivi mobili.
La storia dell'aspetto dell'architettura Cortex A7. Caratteristiche principali
Cortex A8 è servito come base per Cortex A7. L'idea principale degli sviluppatori in questo caso era aumentare le prestazioni e migliorare significativamente l'efficienza energetica della soluzione del processore. Questo è ciò che alla fine è successo agli ingegneri di ARM. Un' altra caratteristica importante in questo caso è stata la possibilità di creare una CPU con tecnologia big. LITTLE. Cioè, un cristallo semiconduttore potrebbe includere 2 moduli di calcolo. Uno di questi mirava a risolvere i compiti più semplici con un consumo energetico minimo e, di norma, i core Cortex A7 agivano in questo ruolo. Il secondo era progettato per eseguire i software più complessi ed era basato sulle unità di calcolo Cortex A15 o Cortex A17. Ufficialmente, "Cortex A7" è stato presentato, come notato in precedenza, nel 2011. Ebbene, il primo processore ARM Cortex A7 è stato rilasciato un anno dopo, ovvero nel 2012.
Tecnologia di produzione
Inizialmenteprodotti a semiconduttore basati su A7 sono stati prodotti secondo gli standard tecnologici di 65 nm. Ora questa tecnologia è irrimediabilmente obsoleta. Successivamente, sono state rilasciate altre due generazioni di processori A7 secondo standard di tolleranza di 40 nm e 32 nm. Ma ora sono diventati irrilevanti. Gli ultimi modelli di CPU basati su questa architettura sono già prodotti secondo gli standard a 28 nm e sono ancora in vendita. Non è prevedibile un'ulteriore transizione verso nuovi processi tecnologici con nuovi standard di tolleranza e un'architettura obsoleta. I chip basati su A7 occupano ora il segmento più economico del mercato dei dispositivi mobili e vengono gradualmente sostituiti da gadget basati su A53, che, con quasi gli stessi parametri di efficienza energetica, ha un livello di prestazioni più elevato.
Architettura del core del microprocessore
1, 2, 4 o 8 core possono far parte di una CPU basata su ARM Cortex A7. Le caratteristiche dei processori in quest'ultimo caso indicano che il chip è composto essenzialmente da 2 cluster da 4 core. Per 2-3 anni, i prodotti di processori entry-level sono stati basati su chip con 1 o 2 moduli di elaborazione. Il livello intermedio era occupato da soluzioni a 4 core. Bene, il segmento premium era dietro i chip a 8 core. Ciascun core di microprocessore basato su questa architettura includeva i seguenti moduli:
- Unità a virgola mobile (FPU).
- Livello di cassa 1.
- Blocco NEON per l'ottimizzazione della CPU.
- Modulo di calcolo ARMv7.
C'erano anche i seguenti comunicomponenti per tutti i core della CPU:
- Contanti L2.
- Unità di controllo core CoreSight.
- Controller bus dati AMBA con capacità a 128 bit.
Frequenze possibili
La frequenza di clock massima per questa architettura di microprocessore può variare da 600 MHz a 3 GHz. Va inoltre notato che questo parametro, che indica il massimo impatto sulle prestazioni del sistema informatico, varia. Inoltre, la frequenza è influenzata da tre fattori contemporaneamente:
- Il livello di complessità del problema da risolvere.
- Grado di ottimizzazione del software per il multithreading.
- Valore attuale della temperatura del cristallo del semiconduttore.
A titolo di esempio, si consideri l'algoritmo del chip MT6582, che si basa su A7 e comprende 4 unità di calcolo, la cui frequenza varia da 600 MHz a 1,3 GHz. In modalità inattiva, questo dispositivo processore può avere una sola unità di calcolo e funziona alla frequenza più bassa possibile di 600 MHz. Una situazione simile si verificherà quando una semplice applicazione viene avviata su un gadget mobile. Ma quando nell'elenco delle attività viene visualizzato un giocattolo ad alta intensità di risorse con ottimizzazione per il multithreading, tutti e 4 i blocchi di elaborazione del codice di programma a una frequenza di 1,3 GHz inizieranno automaticamente a funzionare. Quando la CPU si riscalda, i core più caldi abbasseranno il valore della frequenza o addiritturaspegnere. Da un lato, questo approccio fornisce efficienza energetica e, dall' altro, un livello accettabile di prestazioni del chip.
Cache
In ARM Cortex A7 sono forniti solo 2 livelli di cache. Le caratteristiche del cristallo semiconduttore, a loro volta, indicano che il primo livello è necessariamente diviso in 2 metà uguali. Uno di questi dovrebbe memorizzare i dati e l' altro - le istruzioni. La dimensione totale della cache al 1° livello secondo le specifiche può essere pari a 64 KB. Di conseguenza, otteniamo 32 KB per i dati e 32 KB per il codice. La cache di 2° livello in questo caso dipenderà dal modello di CPU specifico. Il suo volume più piccolo può essere uguale a 0 MB (cioè assente) e il più grande - 4 MB.
Controller RAM. Caratteristiche
Il controller RAM integrato viene fornito con qualsiasi processore ARM Cortex A7. Le caratteristiche del piano tecnico indicano che è incentrato sul lavoro in combinazione con la RAM LPDDR3. Le frequenze operative consigliate della RAM in questo caso sono 1066 MHz o 1333 MHz. La dimensione massima della RAM che si può trovare in pratica per questo modello di chip è di 2 GB.
Grafica integrata
Come previsto, questi dispositivi a microprocessore hanno un sottosistema grafico integrato. ARM consiglia l'uso della propria scheda grafica Mali-400MP2 con questa CPU. Ma le sue prestazioni spesso non sono sufficienti per sbloccare il potenzialedispositivo a microprocessore. Pertanto, i progettisti di chip utilizzano adattatori più efficienti in combinazione con questo chip, ad esempio Power VR6200.
Caratteristiche software
Tre tipi di sistemi operativi prendono di mira i processori ARM:
- Android dal gigante della ricerca Google.
- iOS di APPLE.
- Windows Mobile di Microsoft.
Tutti gli altri software di sistema non hanno ancora ricevuto molta distribuzione. La più grande quota di mercato di tali software, come puoi immaginare, è occupata da Android. Questo sistema ha un'interfaccia semplice e intuitiva e i dispositivi entry-level basati su di essa sono molto, molto convenienti. Fino alla versione 4.4 inclusa, era a 32 bit e dalla 5.0 ha iniziato a supportare calcoli a 64 bit. Questo sistema operativo funziona correttamente su qualsiasi famiglia di CPU RISC, incluso ARM Cortex A7. Il menu di progettazione è un' altra caratteristica importante di questo software di sistema. Con il suo aiuto, puoi riconfigurare in modo significativo le capacità del sistema operativo. L'accesso a questo menu può essere ottenuto utilizzando un codice individuale per ciascun modello di CPU.
Un' altra importante caratteristica di questo sistema operativo è l'installazione automatica di tutti i possibili aggiornamenti. Pertanto, anche nuove funzionalità potrebbero apparire sui chip della famiglia ARM Cortex A7. Il firmware può aggiungerli. Il secondo sistema è rivolto ai gadget mobili APPLE. Tali dispositivi occupano principalmente il segmento premium e hanno livelli di prestazioni e costi corrispondenti. L'ultimo sistema operativo di fronte a Windows Mobile non ha ancora ricevutogrande distribuzione. Esistono dispositivi basati su di esso in qualsiasi segmento di gadget mobili, ma una piccola quantità di software applicativo in questo caso è un deterrente alla sua distribuzione.
Modelli di processore
I più convenienti e meno produttivi in questo caso sono i chip a 1 core. Il più diffuso tra loro era MT6571 di MediaTek. Su una tacca ci sono le CPU ARM Cortex A7 Dual Core. Un esempio è l'MT6572 dello stesso produttore. Un livello di prestazioni ancora maggiore è stato fornito da Quad Core ARM Cortex A7. Il chip più popolare di questa famiglia è MT6582, che ora può essere trovato anche nei gadget mobili entry-level. Ebbene, il massimo livello di prestazioni è stato fornito dai processori centrali a 8 core, a cui apparteneva l'MT6595.
Ulteriori prospettive di sviluppo
Finora puoi ancora trovare dispositivi mobili sugli scaffali dei negozi basati su un dispositivo con processore a semiconduttore basato su 4X ARM Cortex A7. Questi sono MT6580, MT6582 e Snapdragon 200. Tutti questi chip includono 4 unità di calcolo e hanno un ottimo livello di efficienza energetica. Inoltre, il costo in questo caso è molto, molto modesto. Tuttavia, i tempi migliori di questa architettura a microprocessore sono alle nostre spalle. Il picco delle vendite di prodotti basati su di esso è sceso nel 2013-2014, quando non aveva praticamente alternative sul mercato dei gadget mobili. Inoltre, in questo caso si parla di dispositivi economici con 1 o 2moduli di elaborazione e con gadget di punta con una CPU a 8 core. Al momento, viene gradualmente ritirato dal mercato da Cortex A53, che è essenzialmente una versione modificata a 64 bit di A7. Allo stesso tempo, ha mantenuto i principali vantaggi del suo predecessore in modo completo e completo, e il futuro è sicuramente suo.
Parere di esperti e utenti. Recensioni reali sui chip basati su questa architettura. Punti di forza e di debolezza
Certamente, la comparsa dell'architettura ARM Cortex A7 dei dispositivi a microprocessore è diventata un evento significativo per il mondo dei dispositivi mobili. La migliore prova di ciò è che i dispositivi basati su di esso sono stati venduti con successo per più di 5 anni. Naturalmente, ora le capacità della CPU basata su A7 non sono più sufficienti nemmeno per risolvere compiti di medio livello, ma il codice di programma più semplice su tali chip funziona ancora con successo. L'elenco di tali software include la riproduzione di video, l'ascolto di registrazioni audio, la lettura di libri, la navigazione sul Web e anche i giocattoli più semplici in questo caso inizieranno senza problemi. Questo è ciò su cui puntano i principali portali tematici dedicati ai gadget e ai dispositivi mobili, sia i massimi esperti di questo genere che gli utenti ordinari. Lo svantaggio principale di A7 è la mancanza di supporto per l'elaborazione a 64 bit. Ebbene, i suoi principali vantaggi includono la perfetta combinazione di efficienza energetica e prestazioni.
Risultati
Certo, l'architettura ARM Cortex A7 è un insiemeera nel mondo dei dispositivi mobili. È stato con il suo avvento che i dispositivi mobili sono diventati convenienti e abbastanza produttivi. E il solo fatto che sia stato venduto con successo per più di 5 anni ne è un' altra conferma. Ma se all'inizio i gadget basati su di esso occupavano i segmenti medi e premium del mercato, ora rimangono solo la classe economica. Questa architettura è obsoleta e sta gradualmente diventando un ricordo del passato.
