Recentemente, recebemos uma ótima pergunta que nos fez lembrar que nem todo mundo se mantém atualizado sobre especificações e design de hardware. Alguém perguntou o que significava ARM.
Em primeiro lugar, essa é uma pergunta incrível. Eu posso imaginar que é difícil entender algumas das conversas técnicas que acontecem se você não tiver certeza do básico, e a única maneira de descobrir é perguntar. Então, estamos felizes que você pediu!
O ARM é uma empresa e o ARM é uma arquitetura de processador que eles desenvolvem e vendem.
Quando você vê uma discussão técnica e a palavra ARM está sendo usada, está descrevendo um tipo de processador. A definição super-técnica de um processador ARM é uma CPU construída na arquitetura baseada em RISC, desenvolvida pela Acorn Computers na década de 1980, e agora é desenvolvida pela Advanced RISC Machines (portanto, o ARM).
Isso não ajuda muito quando você não sabe o que isso significa. Então, vamos falar sobre o que isso significa.
A ARM, Ltd. é uma empresa na Inglaterra que desenvolve e projeta uma arquitetura de processador. A abreviação ARM para o design do processador significa Acorn RISC Machine e a abreviação ARM da empresa que cria e vende a licença para usar essa arquitetura significa Advanced RISC Machines. Não se apegue a qual ARM significa qual coisa, pois hoje em dia as duas são intercambiáveis. ARM, a empresa cria um método para construir processadores ARM e empresas como Qualcomm, Apple e Samsung, todos licenciam o software para construir seus próprios processadores personalizados. Muitas outras empresas também licenciam o design do ARM. A maioria dos dispositivos pequenos e alimentados por bateria que precisam de cérebro usarão um processador ARM.
As CPUs ARM são projetadas para executar várias tarefas simples ao mesmo tempo sem precisar de muita energia.
RISC significa computação com conjunto de instruções reduzido. O processador Intel ou AMD que você encontrará em seu laptop ou computador de mesa provavelmente é um processador CISC (computação complexa do conjunto de instruções). Os dois tipos diferentes são projetados para diferentes necessidades. Um processador RISC é projetado para executar uma quantidade menor de instruções (instruções definem quais pedidos podem ser enviados a um processador por um programa) do que um processador CISC. Como eles podem fazer menos coisas, podem ter uma frequência mais alta - os números de Gigahertz que você ouve discutir - e executar mais MIPS (milhões de instruções por segundo) do que um processador CISC.
Quando você reduz o número de instruções que o processador pode calcular, você pode criar um circuito mais simples dentro do chip. Um processador RISC usa menos transistores que, por sua vez, usam menos energia. Como os circuitos são simples (eles são conhecidos como caminhos otimizados na linguagem técnica), um tamanho menor da matriz pode ser usado para construir o processador. O tamanho da matriz é a medida de um chip na pastilha de silicone em que um processador é construído. Quando o tamanho da matriz é menor, mais componentes com menos fiação podem ser colocados na superfície do processador. Isso torna os processadores ARM pequenos e com muito menos consumo de energia.
Processadores pequenos, rápidos e simples são perfeitos para coisas como telefones. Um telefone não está pedindo à CPU que processe coisas como dados de colisão 3D (a menos que seja um telefone Tango) ou tente executar centenas de threads em seu número limitado de núcleos. O software móvel, o sistema operacional e os aplicativos executados nele, são codificados e otimizados para o conjunto de instruções reduzido que o processador ARM usa. Mas isso não significa que as CPUs ARM não sejam poderosas por si só.
A especificação atual do ARM permite design de 32 e 64 bits, virtualização de hardware, gerenciamento avançado de energia que pode interagir com o software do usuário e uma arquitetura de carregamento / armazenamento que é na maioria execução ortogonal e de ciclo único. Se você estiver curioso sobre o que são essas coisas, pesquise mais sobre arquiteturas de conjuntos de instruções de computador.
Tudo o que você precisa saber é que isso significa que os processadores ARM também são realmente bons em coisas que não são telefones ou players de mídia. Coisas como super computadores.
Excelente lista de reprodução de vídeo dos Fundamentos da Arquitetura da ARM
O ARM possui uma ótima relação desempenho por watt. O software codificado corretamente pode fazer mais por watt de eletricidade usado em um chip ARM do que em uma CPU x86 (um processador CISC popularizado pela Intel). Isso facilita o dimensionamento de servidores e supercomputadores ao usar processadores ARM.
Você pode obter a quantidade de energia bruta de computação necessária em 24 núcleos de CPU x86 ou em centenas de núcleos ARM pequenos e de baixo consumo de energia. Os núcleos x86 usarão seu poder de computação para executar os cálculos necessários em apenas alguns núcleos e threads de CPU, enquanto os núcleos ARM espalharão as tarefas por muitos núcleos de baixa capacidade e menos complexos. Os núcleos do ARM são muito mais numerosos, mas não precisam de mais energia ou mais espaço do que os núcleos de 24 x86. Isso facilita o dimensionamento - adicionando mais poder de computação ao design do processador - com o ARM. Apenas adicione mais núcleos de CPU e verifique se o software foi escrito para funcionar bem com o conjunto de instruções do ARM.
Os processadores ARM escalam muito bem e são executados em supercomputadores e servidores, bem como no seu Android ou iPad.
No final, uma única instância de um processador ARM nunca será tão poderosa quanto algo como um Intel Core i7 que você encontraria em um PC para jogos. Não é muito bom executar o software escrito para o processador x86 Intel e são necessárias muitas alterações de codificação, ou uma máquina virtual, para fazer as mesmas coisas. Mas esse Intel Core i7 consome cerca de 12 vezes a energia, precisa de um sistema de refrigeração ativo e nunca se encaixa no corpo do telefone. O processador ARM, menos complexo, funciona bem quando o software é escrito para suportá-lo diretamente e, devido ao seu baixo conjunto de recursos de design e baixo consumo de energia, é fácil adicionar alguns núcleos de alta velocidade a uma CPU para executar o software avançado que todos desejamos. para usar em nossos telefones.
E se você tiver um data center nas montanhas em algum lugar, poderá continuar escalando e adicionar mais núcleos até criar computadores que possam lidar com coisas como carros inteligentes da NVIDIA ou máquinas de aprendizado do Google.
