Este artigo discutirá a arquitetura do processador ARM Cortex A7. Produtos semicondutores baseados nele podem ser encontrados em smartphones, roteadores, tablets e outros dispositivos móveis, onde até recentemente ocupava uma posição de liderança neste segmento de mercado. Agora ele está sendo gradualmente substituído por soluções de processador mais recentes.
Breves informações sobre ARM
A história da ARM começou em 1990 quando foi fundada por Robin Saxby. A base para sua criação foi uma nova arquitetura de microprocessador. Se antes disso a posição dominante no mercado de CPU era ocupada por x86 ou CISC, então após a formação desta empresa, uma alternativa digna apareceu na forma de RISC. No primeiro caso, a execução do código do programa foi reduzida a 4 etapas:
- Obter instruções da máquina.
- Realizando conversão de microcódigo.
- Obtendo microinstruções.
- Execução passo a passo de microinstruções.
A ideia principal da arquitetura RISС era que o processamento do código do programa pode ser reduzido a 2 etapas:
- Obter instruções RISC.
- Processando instruções RISC.
Tanto no primeiro como no segundo caso existem vantagens e desvantagens significativas. O x86 conquistou com sucesso o mercado de computadores e o RISC (incluindo o ARM Cortex A7, lançado em 2011) - o mercado de dispositivos móveis.
A história do surgimento da arquitetura Cortex A7. Principais recursos
Cortex A8 serviu de base para o Cortex A7. A ideia principal dos desenvolvedores neste caso era aumentar o desempenho e melhorar significativamente a eficiência energética da solução do processador. Isso é o que finalmente aconteceu com os engenheiros da ARM. Outra característica importante neste caso foi que foi possível criar uma CPU com tecnologia big. LITTLE. Ou seja, um cristal semicondutor pode incluir 2 módulos de computação. Um deles visava resolver as tarefas mais simples com consumo mínimo de energia e, via de regra, os núcleos Cortex A7 atuavam nesse papel. O segundo foi projetado para executar o software mais complexo e foi baseado nas unidades de computação Cortex A15 ou Cortex A17. Oficialmente, "Cortex A7" foi apresentado, como observado anteriormente, em 2011. Bem, o primeiro processador ARM Cortex A7 foi lançado um ano depois, ou seja, em 2012.
Tecnologia de produção
Inicialmenteprodutos semicondutores baseados em A7 foram produzidos de acordo com os padrões tecnológicos de 65 nm. Agora, essa tecnologia está irremediavelmente desatualizada. Posteriormente, mais duas gerações de processadores A7 foram lançadas de acordo com os padrões de tolerância de 40 nm e 32 nm. Mas agora eles se tornaram irrelevantes. Os últimos modelos de CPU baseados nesta arquitetura já são fabricados de acordo com os padrões de 28 nm, e são eles que ainda podem ser encontrados à venda. Dificilmente se espera uma nova transição para processos tecnológicos mais novos com novos padrões de tolerância e arquitetura desatualizada. Chips baseados em A7 agora ocupam o segmento mais orçamentário do mercado de dispositivos móveis e estão sendo gradualmente substituídos por gadgets baseados em A53, que, com quase os mesmos parâmetros de eficiência energética, tem um nível de desempenho superior.
Arquitetura do núcleo do microprocessador
1, 2, 4 ou 8 núcleos podem fazer parte de uma CPU baseada em ARM Cortex A7. As características dos processadores neste último caso indicam que o chip consiste essencialmente em 2 clusters de 4 núcleos. Por 2-3 anos, os produtos de processador de nível básico foram baseados em chips com 1 ou 2 módulos de computação. O nível médio foi ocupado por soluções de 4 núcleos. Bem, o segmento premium estava atrás dos chips de 8 núcleos. Cada núcleo de microprocessador baseado nesta arquitetura inclui os seguintes módulos:
- Unidade de ponto flutuante (FPU).
- Nível de caixa 1.
- Bloco NEON para otimização da CPU.
- módulo de computação ARMv7.
Havia também os seguintescomponentes para todos os núcleos da CPU:
- Dinheiro L2.
- Unidade de controle central CoreSight.
- Controlador de barramento de dados AMBA com capacidade de 128 bits.
Frequências possíveis
A frequência máxima de clock para esta arquitetura de microprocessador pode variar de 600 MHz a 3 GHz. Deve-se notar também que este parâmetro, que indica o impacto máximo no desempenho do sistema de computação, varia. Além disso, a frequência é influenciada por três fatores ao mesmo tempo:
- O nível de complexidade do problema que está sendo resolvido.
- Grau de otimização de software para multithreading.
- Valor atual da temperatura do cristal semicondutor.
Como exemplo, considere o algoritmo do chip MT6582, que é baseado em A7 e inclui 4 unidades de computação, cuja frequência varia de 600 MHz a 1,3 GHz. No modo inativo, este dispositivo processador pode ter apenas uma unidade de cálculo e opera na frequência mais baixa possível de 600 MHz. Uma situação semelhante ocorrerá quando um aplicativo simples for iniciado em um dispositivo móvel. Mas quando um brinquedo de uso intensivo de recursos com otimização para multithreading aparece na lista de tarefas, todos os 4 blocos de processamento de código de programa a uma frequência de 1,3 GHz começarão a funcionar automaticamente. À medida que a CPU aquece, os núcleos mais quentes diminuem o valor da frequência ou atédesligar. Por um lado, essa abordagem fornece eficiência energética e, por outro lado, um nível aceitável de desempenho do chip.
Cache
Apenas 2 níveis de cache são fornecidos no ARM Cortex A7. As características do cristal semicondutor, por sua vez, indicam que o primeiro nível é necessariamente dividido em 2 metades iguais. Um deles deve armazenar dados e o outro - instruções. O tamanho total do cache no 1º nível de acordo com as especificações pode ser igual a 64 KB. Como resultado, obtemos 32 KB para dados e 32 KB para código. O cache de 2º nível neste caso dependerá do modelo específico da CPU. Seu menor volume pode ser igual a 0 MB (ou seja, ausente), e o maior - 4 MB.
controlador de RAM. Características
Controlador de RAM embutido vem com qualquer processador ARM Cortex A7. As características do plano técnico indicam que ele está focado em trabalhar em conjunto com a RAM LPDDR3. As frequências de operação recomendadas da RAM neste caso são 1066 MHz ou 1333 MHz. O tamanho máximo de RAM que pode ser encontrado na prática para este modelo de chip é 2 GB.
Gráficos Integrados
Como esperado, esses dispositivos microprocessados possuem um subsistema gráfico integrado. A ARM recomenda o uso de sua própria placa gráfica Mali-400MP2 com esta CPU. Mas seu desempenho muitas vezes não é suficiente para desbloquear o potencialdispositivo microprocessado. Portanto, os designers de chips usam adaptadores mais eficientes em combinação com este chip, por exemplo, Power VR6200.
Recursos do software
Três tipos de sistemas operacionais têm como alvo os processadores ARM:
- Android do gigante de buscas Google.
- iOS da APPLE.
- Windows Mobile da Microsoft.
Todos os outros softwares de sistema ainda não receberam muita distribuição. A maior fatia de mercado desse software, como você pode imaginar, é ocupada pelo Android. Este sistema tem uma interface simples e intuitiva e os dispositivos básicos baseados nele são muito, muito acessíveis. Até a versão 4.4, inclusive, era de 32 bits e, a partir da 5.0, começou a suportar cálculos de 64 bits. Este sistema operacional é executado com sucesso em qualquer família de CPUs RISC, incluindo ARM Cortex A7. O menu de engenharia é outro recurso importante deste software de sistema. Com sua ajuda, você pode reconfigurar significativamente os recursos do sistema operacional. O acesso a este menu pode ser obtido através de um código individual para cada modelo de CPU.
Outra característica importante deste SO é a instalação automática de todas as atualizações possíveis. Portanto, até mesmo novos recursos podem aparecer nos chips da família ARM Cortex A7. O firmware pode adicioná-los. O segundo sistema é voltado para dispositivos móveis da APPLE. Tais dispositivos ocupam principalmente o segmento premium e possuem níveis correspondentes de desempenho e custo. O sistema operacional mais recente em face do Windows Mobile ainda não recebeuótima distribuição. Existem dispositivos baseados nele em qualquer segmento de gadgets móveis, mas uma pequena quantidade de software aplicativo nesse caso é um impedimento para sua distribuição.
Modelos de processador
Os mais acessíveis e menos produtivos neste caso são os chips de 1 núcleo. O mais difundido entre eles foi o MT6571 da MediaTek. Acima de um nível estão os CPUs ARM Cortex A7 Dual Core. Um exemplo é o MT6572 do mesmo fabricante. Um nível de desempenho ainda maior foi fornecido pelo Quad Core ARM Cortex A7. O chip mais popular desta família é o MT6582, que agora pode ser encontrado até mesmo em dispositivos móveis básicos. Bem, o mais alto nível de desempenho foi fornecido por processadores centrais de 8 núcleos, aos quais o MT6595 pertencia.
Perspectivas de desenvolvimento futuro
Até agora você ainda pode encontrar dispositivos móveis nas prateleiras das lojas baseados em um dispositivo processador semicondutor baseado em 4X ARM Cortex A7. Estes são MT6580, MT6582 e Snapdragon 200. Todos esses chips incluem 4 unidades de computação e possuem um excelente nível de eficiência energética. Além disso, o custo neste caso é muito, muito modesto. Mas ainda assim, os melhores tempos dessa arquitetura de microprocessador ficaram para trás. O pico de vendas de produtos baseados nele caiu em 2013-2014, quando praticamente não tinha alternativa no mercado de gadgets móveis. Além disso, neste caso, estamos falando de dispositivos econômicos com 1 ou 2módulos de computação e com gadgets emblemáticos com uma CPU de 8 núcleos. No momento, está sendo gradualmente retirado do mercado pelo Cortex A53, que é essencialmente uma versão modificada de 64 bits do A7. Ao mesmo tempo, ela manteve as principais vantagens de seu antecessor completa e completamente, e o futuro é definitivamente dela.
Opinião de especialistas e usuários. Revisões reais sobre chips baseados nesta arquitetura. Pontos fortes e fracos
Certamente, o aparecimento da arquitetura ARM Cortex A7 de dispositivos microprocessados tornou-se um evento significativo para o mundo dos dispositivos móveis. A melhor prova disso é que os dispositivos baseados nele são vendidos com sucesso há mais de 5 anos. Claro, agora os recursos da CPU baseada em A7 não são mais suficientes nem mesmo para resolver tarefas de nível médio, mas o código de programa mais simples em tais chips ainda funciona com sucesso. A lista de tais softwares inclui reprodução de vídeo, ouvir gravações de áudio, ler livros, navegar na web e até mesmo os brinquedos mais simples, neste caso, serão iniciados sem problemas. É nisso que se concentram os principais portais temáticos dedicados a gadgets e dispositivos móveis, tanto os principais especialistas desse tipo quanto os usuários comuns. A principal desvantagem do A7 é a f alta de suporte para computação de 64 bits. Bem, suas principais vantagens incluem a combinação perfeita de eficiência energética e desempenho.
Resultados
Certamente, a arquitetura ARM Cortex A7 é um todoera no mundo dos dispositivos móveis. Foi com o seu advento que os dispositivos móveis se tornaram acessíveis e bastante produtivos. E o simples fato de ser vendido com sucesso há mais de 5 anos é outra confirmação disso. Mas se a princípio os gadgets baseados nele ocupavam os segmentos médio e premium do mercado, agora eles ficam apenas com a classe econômica. Essa arquitetura está desatualizada e está gradualmente se tornando coisa do passado.
