Читатели като вас помагат в подкрепа на MUO. Когато правите покупка чрез връзки на нашия сайт, ние може да спечелим комисионна за партньор.
Процесорът е мозъкът на всеки компютър и непрекъснато се развива, за да подобри ефективността. Дизайнът на процесора определя колко инструкции може да изпълнява и колко бързо и ефективно може да ги изпълнява. RISC, RISC-V и ARM са термини, използвани при проектирането на процесори за обозначаване на тип процесор, използващ специфичен тип архитектура на набор от инструкции (ISA).
Въпреки че не се използват често в масовите компютри, тези процесори захранват смартфони, микроконтролери, едноплаткови компютри и всякакви IoT устройства. Прочетете, за да научите повече за тях и техните различия.
Обяснение на архитектурата на набора от инструкции и RISC
Може да е трудно да разберете разликата между RISC, RISC-V и ARM, ако не знаете как процесорите работят и изпълняват код. Така че, преди да започнем да сравняваме термините, нека първо да поговорим за архитектурата на набора от инструкции и как тя се различава от това, което използва вашият обикновен компютърен процесор.
Независимо дали става дума за микропроцесор, микрокомпютър или обикновен настолен компютър, всичките им процесори използват архитектура с набор от инструкции (ISA). ISA е частта от процесора, която съдържа всички основни инструкции, които процесорът може да изпълни. Тези инструкции са градивните елементи на компютърна програма. Те обикновено не са по-сложни от вашето основно събиране и изваждане.
Като цяло има два вида ISA, циркулиращи на пазара. Те са RISC и CISC архитектурите. RISC означава компютър с намален набор от инструкции, докато CISC означава компютър с комплексен набор от инструкции. И двете архитектури са преобладаващи днес, като x86 (процесори Intel и AMD) е най-добрият процесор, използващ CISC и ARM (процесори Qualcomm и MediaTek) като най-популярната RISC архитектура.
По принцип RISC е компютърна архитектура, проектирана и оптимизирана да използва по-малко инструкции от нейните колеги CISC. Тези по-малко инструкции и други оптимизиращи технологии, използвани в RISC архитектурата, позволяват тези видове процесори, за да използват по-малко енергия, което ги прави идеални за смартфони, фотоапарати, смарт часовници и всички видове IoT устройства.
Какво е ARM?
Установихме, че ARM процесорите са едни от най-добрите RISC архитектури на пазара. И така, какво точно е ARM и защо те са най-популярните RISC процесори?
Преди RISC-V (за който ще говорим скоро), ARM-базираните процесори бяха единствената опция за всеки, който искаше да изгради електронен продукт, използвайки свои персонализирани процесори.
Arm (с малка буква “rm”) Ltd. е компания, която проектира и лицензира чипове за различни производители на хардуер, като Apple, MediaTek, Qualcomm и по-малки компании като PINE64. Те използват своя собствена ARM ISA със затворен код, за да проектират високоефективни микропроцесори и система върху чип (SoC). Всички проекти, направени от Arm, са известни като Advanced RISC Machine процесори или просто ARM (всички главни букви) процесори.
Освен че е една от първите компании, които продават и изработват дизайни на чипове по поръчка, Arm успя да бъде доминиращ дизайнер на RISC чипове поради непрекъснатите си иновации с ARM ISA и ARM процесор дизайни.
Подобно на APU на AMD, който комбинира CPU и GPU в една матрица, ARM процесорите са известни с това, че комбинират CPU, GPU, памет, DSP и различни модеми в една матрица или чип – това се нарича Система на чип (SoC). Тази тясна интеграция на множество модули позволи на ARM процесорите да бъдат бързи и ефективни.
Какво е RISC-V?
RISC-V е ISA с отворен стандарт, разработен в Калифорнийския университет, Бъркли. Този ISA не въвежда никаква нова технология на пазара, но мнозина спекулират, че това е бъдещето на RISC-базирани процесори. Така че защо е така?
RISC-V привлече вниманието на компании като Amazon, Google, Qualcomm, Intel, Rockchip, SiFive, Sony, ZTE и Western Digital. Това е така, защото RISC-V е ISA с отворен стандарт. RISC-V International (асоциация с нестопанска цел за RISC-V) позволява на всеки да използва RISC-V ISA на своите процесори, без да плаща такса.
Страхотното нещо при RISC-V е способността му да разширява набора от инструкции въз основа на каквито и процеси да са необходими на вашия чип за даден продукт. RISC-V започва само с базов набор от инструкции от 47 инструкции. Тези инструкции включват всички основни функции, необходими на чипа, за да работи и да изпълнява основни задачи.
След това дизайнерите ще бъдат свободни да избират кои инструкции да добавят към базовия набор от инструкции, за да осигурят на чипа всички функции, от които се нуждае, без никакви допълнителни функции за раздуване, които не би използвал.
Въпреки че RISC-V все още е сравнително нов ISA, потенциалът му да предоставя рентабилни и високоефективни специализирани чипове за различни приложения е това, което го прави специален ISA.
ARM или RISC V? Кое е по добре?
ARM и RISC-V са ISA, които следват философията на дизайна на RISC, така че кой е по-добър?
За сравнение, ето сравнението на производителността между процесора P670 на SiFive и. Процесор Cortex-A78 на Arm:
Както можете да видите на илюстрацията, Cortex-A78 е малко по-напред от P670 по отношение на върховата производителност на една нишка. Въпреки че Cortex-A78 печели в сурова производителност, P670 удвоява изчислителната плътност на Cortex-A78. Това означава, че процесорът P670 на SiFive осигурява сравнима пикова производителност с една нишка спрямо Cortex-A78, който е два пъти по-голям от физическия размер на P670.
В това сравнение процесорът P670 на SiFive печели пред Cortex-A78 на Arm за предоставяне на сравнима производителност на една нишка при наполовина по-малък размер. Трябва също така да отбележите, че Cortex-A78 беше пуснат на пазара през декември 2020 г. чрез Vivo X60 и X60 Pro, докато P670 току-що беше обявен на първи ноември 2022 г.
Това е около две години разлика по отношение на изследванията и разработките. Най-новите процесори на Arm вече работят на ARMv9 ISA, подобрявайки значително ARMv8, който използва Cortex-A78. За да поставим това в перспектива, най-новите процесори ARMv9 осигуряват около 30% по-висока производителност и са с 50% по-енергийно ефективни.
Така че, по отношение на суровата производителност, ARM процесорите все още са водещи. Но с P670 на SiFive, осигуряващ два пъти по-голяма изчислителна плътност спрямо Cortex-A78, процесорите RISC-V изглежда имат предимство пред ARM процесорите по отношение на носими технологии, които имат голяма полза от използването на по-малък размер процесори.
RISC, RISC-V и ARM са различни архитектури на набори от инструкции
В обобщение, RISC е философия на дизайна, която използва по-малко инструкции, отколкото бихте намерили на обикновен настолен процесор като x86. Наличието на по-кратки и по-малко инструкции позволява на RISC процесорите да бъдат много енергийно ефективни.
ARM е ISA със затворен код, базиран на RISC, който е лицензиран на компании за техните процесори и SoC. ARM ISA позволява на Arm да проектира високопроизводителни RISC процесори като чиповете M1 на Apple. От друга страна, RISC-V е ISA с отворен стандарт, базиран на RISC, който всеки може да използва, за да проектира свои собствени чипове, без да плаща лицензионни такси. Неговата природа с отворен код позволява на RISC-V ISA да бъде допълнително модифициран и разширен, за да създаде специализирани чипове за специфични задачи.
Въпреки че може да не изглежда толкова важно, тази продължаваща конкуренция между ARM и RISC-V със сигурност ще бъде от полза за всички потребители, особено когато става въпрос за IoT устройства, микроконтролери, едноплаткови компютри и преносими устройства като смартфони и таблети. И кой знае, с чиповете M1 на Apple като доказателство, RISC-базираните процесори може действително да се конкурират с x86 процесорите по-рано от очакваното.