Brazo vs x86: conjuntos de Instrucciones, la arquitectura, y todas las diferencias clave explicó

Android es capaz de ejecutar en tres diferentes tipos de arquitectura del procesador: Arm, Intel, y MIPS. El primero está hoy en todas partes de la arquitectura después de que Intel abandonó su receptor Cpu, mientras que los procesadores MIPS para los teléfonos que no se han visto durante años. El brazo es la arquitectura de CPU utilizado por todos los smartphones modernos, tanto en el Android y Apple ecosistemas. Procesadores Arm también están haciendo su camino en el mercado de PC a través de Windows en Arm y próximas de Apple personalizado Cpu para Macs. Con el Brazo vs CPU Intel guerra de calor hasta el gran momento, esto es todo lo que necesita saber acerca de Brazo vs x86.

Arquitectura de la CPU, explicó

La Unidad Central de Procesamiento (CPU) es el «cerebro» de su dispositivo, pero no es muy inteligente. Una CPU sólo funciona cuando se le da instrucciones muy específicas — convenientemente llamado el conjunto de instrucciones — que indican al procesador para mover datos entre registros y memoria o para realizar un cálculo con el uso de una unidad de ejecución (como la multiplicación o la resta). Único hardware de la CPU bloques requieren diferentes instrucciones. Estos tienden a escala con el más complejo y potente Cpu. Deseado instrucciones también pueden informar el diseño de hardware, como veremos en un momento.

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Las aplicaciones que se ejecutan en el teléfono no se escriben en las instrucciones de la CPU; que sería una locura con la gran cruz-plataforma de aplicaciones que se ejecutan en una variedad de chips. En su lugar, las aplicaciones escritas en varios de alto nivel los lenguajes de programación (como Java o C++) se han cumplido para determinados conjuntos de instrucciones para que se ejecuten correctamente en Arm o x86 Cpu. Estas instrucciones son más decodificado en microcódigo ops dentro de la CPU, que requiere de silicio de espacio y energía. Si desea que el más bajo consumo de CPU, manteniendo el conjunto de instrucciones simples es de suma importancia. Sin embargo, de mayor rendimiento que se puede obtener desde el más complejo de hardware y las instrucciones en el gasto de energía. Esta es una diferencia fundamental entre el Brazo y el de Intel enfoques para el diseño de la CPU.

x86 tradicionalmente los objetivos de máximo rendimiento, el Brazo de la eficiencia energética

El brazo es RISC (Reduced Instruction Set Computing) base mientras Intel (x86) es CISC (Complex Instruction Set Computing). Brazo de las instrucciones de la CPU son razonablemente atómica, con una correlación muy estrecha entre el número de instrucciones y micro-ops. CISC, por comparación, ofrece muchas más instrucciones, muchos de los cuales ejecutar varias operaciones (tales como la optimización de las matemáticas y de movimiento de datos). Esto conduce a un mejor rendimiento, pero más el consumo de energía de la decodificación de estas instrucciones complejas.

Este vínculo entre las instrucciones del procesador y de diseño de hardware es lo que hace a una arquitectura de CPU. De esta manera, la arquitectura de la CPU pueden ser diseñados para diferentes propósitos, tales como la extrema cantidad de cálculo, bajo consumo de energía, o un mínimo de área de silicio. Esta es una diferencia clave cuando se mira en el Brazo vs x86 en términos de Cpu, ya que el primero se basa en una potencia inferior, conjunto de instrucciones, y el hardware.

Moderno de 64 bits de la arquitectura de la CPU

Hoy en día, en arquitecturas de 64 bits son dominantes en el mercado a través de smartphones y Pc, pero este no fue siempre el caso. Los teléfonos no hacer el cambio hasta el año 2012, alrededor de una década después de PCs. En pocas palabras, la informática de 64 bits aprovecha los registros y direcciones de memoria lo suficientemente grande como para usar 64 bits (1s y 0s) tipos de datos long. Así como compatible con el hardware y las instrucciones, usted también necesita un sistema operativo de 64 bits, como por ejemplo Android.

Veteranos de la industria puede recordar el alboroto cuando Apple presentó su primer procesador de 64 bits por delante de sus rivales de Android. El movimiento de 64 bits no transformar el día a día de la computación. Sin embargo, es importante ejecutar matemáticas eficiencia en el uso de alta-precisión de los números de punto flotante. Registros de 64 bits también mejorar la representación 3D de precisión, la velocidad del cifrado, y simplifica frente a más de 4 gb de RAM.

Hoy en día, tanto en arquitecturas de 64 bits, pero es más reciente en el móvil

PCs se trasladó a 64 bits bien antes de los smartphones, pero no era de Intel que acuñó el moderno x86-64 arquitectura (también conocida como x64). Ese honor pertenece a AMD anuncio de 1999, que modernicen Intel existentes para la arquitectura x86. Intel alternativa IA64 (Itanium arquitectura caído por el camino.

Brazo presentó su ARMv8 de 64 bits de la arquitectura en 2011. En lugar de extender su 32 bits con conjunto de instrucciones Arm ofrece una limpia de 64 bits de la aplicación. Para lograr esto, la arquitectura ARMv8 utiliza dos estados de ejecución, AArch32 y AArch64. Como el nombre implica, una es para ejecutar código de 32 bits y uno de 64 bits. La belleza del diseño de BRAZO es el procesador de la perfección puede cambiar de un modo a otro durante su ejecución normal. Esto significa que el decodificador para la versión de 64 bits de instrucciones es un nuevo diseño que no necesita para mantener la compatibilidad con las versiones de 32 bits de la época, sin embargo, el procesador sigue siendo compatibles retroactivamente.

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Brazo Heterogéneos de Calcular ganó móvil

La arquitectura las diferencias se discutieron anteriormente parte de la explicación de los éxitos actuales y los problemas que enfrentan los dos chip gigantes. El brazo bajo el enfoque de poder se adapta perfectamente a la 3.5 W Potencia de Diseño Térmico (TDP) de los requisitos de la telefonía móvil, sin embargo, el rendimiento de las escalas de ponerse a la altura de Intel del ordenador portátil de fichas. Mientras tanto, Intel TDP de 100W típico Core i7 gana en grande en servidores de alto rendimiento y equipos de sobremesa, pero en la historia de las luchas a escala hacia abajo por debajo de 5W. Ver la dudosa Átomo de formación.

Por supuesto, no debemos olvidar el papel que el silicio de los procesos de fabricación han jugado mejorando en gran medida la eficiencia de energía en la última década tampoco. En términos generales, los más pequeños de la CPU transistores consumen menos energía. Intel se ha atascado tratando de ir más allá de su 2014 en la casa de 14nm proceso. En ese momento, smartphone conjuntos de chips se han movido de 20nm a 14, 10, y ahora 7nm diseños, con 5nm espera que en el año 2021. Esto ha sido logrado simplemente por aprovechar la competencia entre Samsung y TSMC fundiciones.

Sin embargo, una característica única de Brazo de la arquitectura ha sido especialmente importante en el mantenimiento de TDP bajo para aplicaciones móviles — heterogéneo de calcular. La idea es bastante simple, construir una arquitectura que permite que las diferentes partes de la CPU (en términos de rendimiento y potencia) para trabajar juntos para mejorar la eficiencia.

El brazo de la capacidad de compartir las cargas de trabajo entre alto y bajo rendimiento de los núcleos de la CPU es una bendición para la eficiencia energética

El brazo de la primera puñalada en esta idea fue grande.POCO de nuevo en 2011 con la gran Cortex-A15 y poco Cortex-A7 núcleo. La idea de utilizar la más grande fuera de los núcleos de la CPU para aplicaciones exigentes y eficientes en consumo de energía en el orden de la CPU diseños para tareas en segundo plano es algo que los usuarios de smartphones damos por sentado hoy en día, pero me tomó un par de intentos de hierro fuera de la fórmula. Brazo construido sobre esta idea con DynamIQ y la ARMAv8.2 arquitectura en 2017, lo que permite diferentes CPUs a sentarse en el mismo grupo, compartiendo los recursos de memoria para un procesamiento más eficiente. DynamIQ también permite que el 2+6 CPU de diseño que cada vez es más común en la gama media de fichas.

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Intel rival del Átomo de chips, sans heterogéneo de cálculo, no podía coincidir con el Brazo de la balanza de rendimiento y eficiencia. Se toma hasta el año 2020 para Intel Foveros, Integrado Multi-morir de Interconexión de Puente (EMIB), Híbrido y Tecnología de proyectos para el rendimiento de la competencia de diseño de chips — el 10nm Lakefield. Lakefield combina en una sola, de alto rendimiento Soleado Cove core con cuatro de consumo eficiente de energía Tremont núcleos, junto con gráficos y características de conectividad. Sin embargo, incluso este paquete está dirigido a los conectados los ordenadores portátiles con un 7W TDP, que es todavía demasiado alta para smartphones.

Hoy en día, el Brazo vs x86 es cada vez más luchó en la sub-10W de TDP portátil segmento de mercado, donde Intel escalas hacia abajo y el Brazo escalas cada vez más con éxito. Apple noticia de que va a cambiar a sus propios chips Arm para Mac es un excelente ejemplo de la creciente rendimiento de llegar de la arquitectura Arm, gracias en parte a la heterogeneidad de la informática, junto con optimizaciones hechas por Apple.

Personalizado Brazo núcleos y conjuntos de instrucciones

Otra distinción importante entre el Brazo y el de Intel es que el último controla todo su proceso desde el inicio hasta el final y vende sus chips directamente. Brazo simplemente vende licencias. Intel mantiene su arquitectura, los diseños de CPU, e incluso la fabricación enteramente en casa. Brazo, por comparación, ofrece una variedad de productos a los socios como Apple, Samsung y Qualcomm. Estos van desde fuera de la plataforma del núcleo de la CPU diseños como el de la Corteza-A78, diseños construido en asociación a través de su Brazo CXC programa, y la costumbre de la arquitectura de licencias que permiten a las compañías como Apple y Samsung para construir núcleos de CPU e incluso hacer ajustes en el conjunto de instrucciones.

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Edificio costumbre Cpu es muy caro, y el proceso en cuestión, pero se hace correctamente claramente puede conducir a resultados poderosos. Apple Cpu mostrar cómo a medida de hardware y las instrucciones de empuje del Brazo de rendimiento mucho más cerca de la corriente principal x86. Aunque Samsung Mangosta núcleos han sido más polémico.

En el momento de la escritura, el mundo del superordenador más potente, Fugaku, se ejecuta en el Brazo

Intel arquitectura sigue siendo la delantera en términos de rendimiento bruto en el consumidor de hardware en el espacio. Pero el Brazo de ahora es muy competitiva en los segmentos de productos de alto rendimiento y de la eficiencia energética sigue siendo clave, que incluye el mercado de servidores. En el momento de la escritura, el mundo del superordenador más potente se está ejecutando en el Brazo de núcleos de CPU para la primera vez. Su A64FX SoC es Fujitsu-diseñado y la primera vez que ejecuta la Armv8-UN SVE arquitectura.

Compatibilidad de Software

Como hemos mencionado anteriormente, las aplicaciones y el software tiene que ser compilado para la arquitectura de la CPU en los que se ejecutan. La histórica matrimonio entre la Cpu y los ecosistemas (tales como Android en Arm y Windows x86) significaba que la compatibilidad en realidad nunca fue una preocupación, ya que las aplicaciones no necesitan ejecutar en múltiples plataformas y arquitecturas. Sin embargo, el crecimiento de la cruz-plataforma de aplicaciones y sistemas operativos que se ejecutan en múltiples arquitecturas de CPU están cambiando este panorama.

Apple basados en Arm Macsde Google, Chrome OSy Microsoft Windows en Arm son todos ejemplos modernos, donde el software necesita para ejecutarse en el Brazo y arquitecturas Intel. La compilación de software nativo por tanto es una opción para las nuevas aplicaciones y los desarrolladores están dispuestos a invertir en la recompilación. Para rellenar los huecos, estas plataformas se basan también en el código de emulación. En otras palabras, la traducción de código compilado para una arquitectura de CPU para ejecutar en otro. Esto es menos eficaz y se degrada el rendimiento en comparación con las aplicaciones nativas, pero bueno emulación es actualmente posible para asegurarse de que las aplicaciones de trabajo.

Después de años de desarrollo, Windows en Arm emulación está en un muy buen estado para la mayoría de las aplicaciones. Las aplicaciones de Android se ejecutan en procesadores Intel Chromebooks decentemente para la mayor parte demasiado. Tendremos que esperar y ver si el Brazo Macbooks a funcionar tan bien.

Brazo vs x86: La última palabra

Durante la última década del Brazo vs x86 rivalidad, Brazo ganó la elección para la baja potencia de los dispositivos, como los smartphones. La arquitectura es ahora también avanza a pasos agigantados en los ordenadores portátiles y otros dispositivos donde mejorado la eficiencia de energía en la demanda. A pesar de perder en los teléfonos, de Intel de la energía baja de los esfuerzos se han mejorado a lo largo de los años, con Lakefield ahora compartiendo mucho más en común con los tradicionales procesadores Arm se encuentra en los teléfonos.

Dicho esto, Arm y x86 siendo claramente diferentes desde un punto de vista de la ingeniería y siguen, cada uno tiene fortalezas y debilidades. Sin embargo, el uso de los consumidores de los casos a través de los dos se difuminan a medida que los ecosistemas cada vez más apoyo de ambas arquitecturas. Sin embargo, mientras que hay un cruce en el Brazo vs x86 comparación, es el Brazo que está determinado a permanecer en la arquitectura de elección para la industria de los teléfonos inteligentes para el futuro previsible.