Čtenáři jako vy pomáhají podporovat MUO. Když provedete nákup pomocí odkazů na našich stránkách, můžeme získat provizi přidružené společnosti.
Procesor je mozkem každého počítače a neustále se vyvíjí, aby se zvýšila efektivita. Konstrukce procesoru určuje, kolik instrukcí dokáže provést a jak rychle a efektivně je dokáže. RISC, RISC-V a ARM jsou termíny používané v návrhu procesoru k označení typu procesoru využívajícího specifický typ architektury instrukční sady (ISA).
Ačkoli se tyto procesory běžně nepoužívají v běžných počítačích, pohánějí chytré telefony, mikrokontroléry, jednodeskové počítače a všechny druhy zařízení internetu věcí. Čtěte dále, abyste se o nich a jejich rozdílech dozvěděli více.
Vysvětlení architektury instrukční sady a RISC
Může být těžké pochopit rozdíl mezi RISC, RISC-V a ARM, pokud nevíte jak CPU fungují a spouštějí kód. Než tedy začneme s porovnáváním pojmů, promluvme si nejprve o architektuře instrukční sady a o tom, jak se liší od toho, co používá váš běžný počítačový procesor.
Ať už se jedná o mikroprocesor, mikropočítač nebo běžný stolní počítač, všechny jejich procesory používají architekturu instrukční sady (ISA). ISA je část procesoru, která obsahuje všechny základní instrukce, které může procesor provést. Tyto instrukce jsou stavebními kameny počítačového programu. Obvykle nejsou složitější než vaše základní sčítání a odčítání.
Obecně na trhu kolují dva typy ISA. Jsou to architektury RISC a CISC. RISC je zkratka pro Reduced Instruction Set Computer, zatímco CISC je zkratka pro Complex Instruction Set Computer. Obě architektury jsou dnes převládající, přičemž x86 (procesory Intel a AMD) je špičkový procesor využívající CISC a ARM (procesory Qualcomm a MediaTek) jako nejoblíbenější architekturu RISC.
RISC je v podstatě počítačová architektura navržená a optimalizovaná tak, aby používala méně instrukcí než její protějšky CISC. Toto méně instrukcí a další optimalizační technologie používané v architektuře RISC umožňují tyto typy procesory spotřebovávají méně energie, takže jsou ideální pro chytré telefony, fotoaparáty, chytré hodinky a všechny druhy internetu věcí zařízení.
Co je ARM?
Zjistili jsme, že procesory ARM jsou jedny z nejlepších RISC architektur na trhu. Takže, co přesně je ARM a proč jsou nejoblíbenějšími RISC procesory?
Před RISC-V (o kterém budeme brzy mluvit) byly procesory založené na ARM jedinou možností pro každého, kdo chtěl postavit elektronický produkt pomocí vlastních vlastních procesorů.
Arm (s malým písmenem „rm“) Ltd. je společnost, která navrhuje a licencuje čipy pro různé výrobce hardwaru, jako je Apple, MediaTek, Qualcomm a menší společnosti jako PINE64. Používají vlastní uzavřený zdroj ARM ISA k navrhování vysoce účinných mikroprocesorů a systémů na čipu (SoC). Všechny návrhy vyrobené společností Arm jsou známé jako procesory Advanced RISC Machine nebo jednoduše procesory ARM (všechna velká písmena).
Kromě toho, že je Arm jednou z prvních společností, která prodává a vyrábí návrhy čipů na zakázku, dokázala být dominantním návrhářem čipů RISC díky neustálým inovacím s procesory ARM ISA a ARM návrhy.
Podobně jako APU od AMD, které kombinuje CPU a GPU do jedné matrice, je známo, že procesory ARM kombinují CPU, GPU, paměť, DSP a různé modemy vše v jedné matrici nebo čipu – tomu se říká Systém na čipu (SoC). Tato úzká integrace více modulů umožnila procesorům ARM být rychlé a efektivní.
Co je RISC-V?
RISC-V je otevřený standard ISA vyvinutý na University of California, Berkeley. Tento ISA nezavádí na trh žádnou novou technologii, přesto mnozí spekulují, že jde o budoucnost procesorů založených na RISC. tak proč je?
RISC-V si získal pozornost společností jako Amazon, Google, Qualcomm, Intel, Rockchip, SiFive, Sony, ZTE a Western Digital. Je to proto, že RISC-V je ISA s otevřeným standardem. RISC-V International (neziskové sdružení pro RISC-V) umožňuje komukoli používat RISC-V ISA na svých procesorech bez placení poplatku.
Skvělá věc na RISC-V je jeho schopnost rozšířit instrukční sadu na základě jakýchkoli procesů, které bude váš čip potřebovat pro daný produkt. RISC-V začíná pouze se základní instrukční sadou 47 instrukcí. Tyto pokyny obsahují všechny základní funkce, které čip potřebuje, aby fungoval a dělal základní úkoly.
Návrháři se pak budou moci svobodně rozhodnout, které instrukce přidají do základní sady instrukcí, aby čipu dodaly všechny funkce, které potřebuje, bez dalších nadbytečných funkcí, které by nepoužíval.
Přestože je RISC-V stále relativně novým ISA, jeho potenciál poskytovat nákladově efektivní a vysoce efektivní specializované čipy pro různé aplikace je to, co z něj dělá speciální ISA.
ARM nebo RISC V? Který je lepší?
ARM a RISC-V jsou ISA, které se řídí filozofií designu RISC, takže který z nich je lepší?
Pro srovnání je zde srovnání výkonu mezi procesorem SiFive P670 vs. Procesor Arm Cortex-A78:
Jak můžete vidět na obrázku, Cortex-A78 je mírně před P670, pokud jde o špičkový výkon jednoho vlákna. Přestože Cortex-A78 vítězí v surovém výkonu, P670 zdvojnásobuje výpočetní hustotu Cortex-A78. To znamená, že procesor SiFive P670 poskytuje srovnatelný špičkový výkon s jedním vláknem než Cortex-A78, což je dvojnásobek fyzické velikosti P670.
V tomto srovnání procesor SiFive P670 vítězí nad Cortex-A78 od společnosti Arm, protože poskytuje srovnatelný výkon s jedním vláknem při poloviční velikosti. Měli byste však také poznamenat, že Cortex-A78 byl vydán v prosinci 2020 prostřednictvím Vivo X60 a X60 Pro, zatímco P670 byl právě oznámen prvního listopadu 2022.
To je zhruba dvouletý rozdíl, pokud jde o výzkum a vývoj. Nejnovější procesory Arm nyní běží na ARMv9 ISA, což výrazně zlepšuje ARMv8, který používá Cortex-A78. Abychom to uvedli do perspektivy, nejnovější procesory ARMv9 poskytují přibližně o 30 % vyšší výkon a jsou o 50 % energeticky účinnější.
Pokud jde o hrubý výkon, procesory ARM jsou tedy stále v čele. Ale vzhledem k tomu, že SiFive P670 poskytuje dvojnásobnou výpočetní hustotu než Cortex-A78, zdá se, že procesory RISC-V mají výhodu oproti procesorům ARM, pokud jde o nositelné technologie, které výrazně těží z použití menších velikostí procesory.
RISC, RISC-V a ARM jsou různé architektury instrukční sady
Stručně řečeno, RISC je filozofie designu, která používá méně instrukcí, než byste našli na běžném stolním procesoru, jako je x86. Kratší a méně instrukcí umožňuje procesorům RISC být vysoce energeticky efektivní.
ARM je uzavřený zdroj ISA založený na RISC, který je licencován společnostem pro jejich procesory a SoC. ARM ISA umožňuje společnosti Arm navrhovat vysoce výkonné RISC procesory, jako jsou čipy Apple M1. Na druhou stranu RISC-V je otevřený standard ISA založený na RISC, který může kdokoli použít k návrhu vlastních čipů bez placení licenčních poplatků. Jeho open source povaha umožňuje RISC-V ISA dále upravovat a rozšiřovat tak, aby byly specializované čipy pro konkrétní úkoly.
I když se to nemusí zdát tak důležité, tato pokračující konkurence mezi ARM a RISC-V bude jistě přínosem pro všechny spotřebitele, zejména pokud jde o zařízení IoT, mikrokontroléry, jednodeskové počítače a kapesní zařízení, jako jsou chytré telefony a tablety. A kdo ví, s čipy Apple M1 jako důkazem mohou procesory založené na RISC skutečně konkurovat procesorům x86 dříve, než se očekávalo.