Czytelnicy tacy jak ty pomagają wspierać MUO. Kiedy dokonujesz zakupu za pomocą linków na naszej stronie, możemy otrzymać prowizję partnerską.
Procesor jest mózgiem każdego komputera i stale ewoluuje w celu poprawy wydajności. Konstrukcja procesora określa, ile instrukcji może on wykonać oraz jak szybko i wydajnie może je wykonać. RISC, RISC-V i ARM to terminy używane w projektowaniu procesorów do oznaczania typu procesora wykorzystującego określony typ architektury zestawu instrukcji (ISA).
Chociaż nie są powszechnie stosowane w komputerach głównego nurtu, procesory te zasilają smartfony, mikrokontrolery, komputery jednopłytowe i wszelkiego rodzaju urządzenia IoT. Czytaj dalej, aby dowiedzieć się więcej o nich i różnicach między nimi.
Wyjaśnienie architektury zestawu instrukcji i RISC
Może być trudno zrozumieć różnicę między RISC, RISC-V i ARM, jeśli nie wiesz jak działają procesory i wykonują kod. Tak więc, zanim zaczniemy porównywać warunki, najpierw porozmawiajmy o architekturze zestawu instrukcji i o tym, czym różni się ona od tego, z czego korzysta zwykły procesor komputera.
Niezależnie od tego, czy jest to mikroprocesor, mikrokomputer, czy zwykły komputer stacjonarny, wszystkie ich procesory wykorzystują architekturę zestawu instrukcji (ISA). ISA to część procesora zawierająca wszystkie podstawowe instrukcje, które może wykonać procesor. Instrukcje te są budulcem programu komputerowego. Zwykle nie są bardziej złożone niż podstawowe dodawanie i odejmowanie.
Ogólnie rzecz biorąc, na rynku krążą dwa rodzaje ISA. Są to architektury RISC i CISC. RISC oznacza komputer ze zredukowanym zestawem instrukcji, a CISC oznacza komputer ze złożonym zestawem instrukcji. Obie architektury są obecnie dominujące, przy czym x86 (procesory Intel i AMD) jest najlepszym procesorem wykorzystującym CISC i ARM (procesory Qualcomm i MediaTek) jako najpopularniejszą architekturę RISC.
Zasadniczo RISC to architektura komputerowa zaprojektowana i zoptymalizowana pod kątem użycia mniejszej liczby instrukcji niż jej odpowiedniki CISC. Ta mniejsza liczba instrukcji i inne technologie optymalizacyjne stosowane w architekturze RISC umożliwiają tego typu działania procesory zużywają mniej energii, dzięki czemu idealnie nadają się do smartfonów, aparatów fotograficznych, smartwatchy i wszelkiego rodzaju IoT urządzenia.
Co to jest ARM?
Ustaliliśmy, że procesory ARM należą do najlepszych architektur RISC na rynku. Czym dokładnie jest ARM i dlaczego są to najpopularniejsze procesory RISC?
Przed RISC-V (o którym wkrótce porozmawiamy) procesory oparte na architekturze ARM były jedyną opcją dla każdego, kto chciał zbudować produkt elektroniczny przy użyciu własnych, niestandardowych procesorów.
Arm (z małej litery „rm”) Ltd. to firma, która projektuje i licencjonuje chipy dla różnych producentów sprzętu, takich jak Apple, MediaTek, Qualcomm i mniejszych firm, takich jak PINE64. Używają własnego ARM ISA o zamkniętym źródle do projektowania wysoce wydajnych mikroprocesorów i systemu na chipie (SoC). Wszystkie projekty wykonane przez ARM są znane jako procesory Advanced RISC Machine lub po prostu procesory ARM (wszystkie wielkie litery).
Oprócz bycia jedną z pierwszych firm sprzedających i wykonujących na zamówienie projekty układów scalonych, ARM udało się być dominujący projektant chipów RISC ze względu na ciągłe innowacje w procesorach ARM ISA i ARM projekty.
Podobnie jak APU AMD, które łączy procesor i kartę graficzną w jedną matrycę, procesory ARM są znane z łączenia procesora, karty graficznej, pamięci, procesora DSP i różnych modemów w jednej matrycy lub chipie — nazywa się to System na chipie (SoC). Ta ścisła integracja wielu modułów pozwoliła procesorom ARM działać szybko i wydajnie.
Co to jest RISC-V?
RISC-V to otwarty standard ISA opracowany na Uniwersytecie Kalifornijskim w Berkeley. Ten ISA nie wprowadza żadnej nowej technologii na rynek, ale wielu spekuluje, że jest to przyszłość procesorów opartych na architekturze RISC. Więc dlaczego tak jest?
RISC-V zwrócił na siebie uwagę takich firm jak Amazon, Google, Qualcomm, Intel, Rockchip, SiFive, Sony, ZTE i Western Digital. Dzieje się tak, ponieważ RISC-V jest ISA o otwartym standardzie. RISC-V International (stowarzyszenie non-profit RISC-V) umożliwia każdemu korzystanie z RISC-V ISA na swoich procesorach bez uiszczania opłaty.
Wspaniałą rzeczą w RISC-V jest możliwość rozszerzenia zestawu instrukcji w oparciu o dowolne procesy, których Twój układ będzie wymagał dla danego produktu. RISC-V zaczyna się tylko z podstawowym zestawem instrukcji składającym się z 47 instrukcji. Instrukcje te obejmują wszystkie podstawowe funkcje, których chip potrzebuje do pracy i wykonywania podstawowych zadań.
Projektanci będą wtedy mogli wybrać, które instrukcje dodać do podstawowego zestawu instrukcji, aby zapewnić chipowi wszystkie potrzebne funkcje bez żadnych dodatkowych funkcji, których by nie używał.
Chociaż RISC-V jest wciąż stosunkowo nowym ISA, jego potencjał w zakresie dostarczania ekonomicznych i wysoce wydajnych wyspecjalizowanych układów scalonych do różnych zastosowań sprawia, że jest to specjalny ISA.
ARM czy RISC V? Który jest lepszy?
ARM i RISC-V to ISA zgodne z filozofią projektowania RISC, więc który z nich jest lepszy?
Dla porównania, oto porównanie wydajności procesora SiFive P670 z procesorem P670 firmy SiFive. Procesor Arm Cortex-A78:
Jak widać na ilustracji, Cortex-A78 nieznacznie wyprzedza P670 pod względem maksymalnej wydajności pojedynczego wątku. Chociaż Cortex-A78 wygrywa w surowej wydajności, P670 podwaja gęstość obliczeniową Cortex-A78. Oznacza to, że procesor SiFive P670 zapewnia porównywalną szczytową wydajność jednowątkową w porównaniu z rdzeniem Cortex-A78, który jest dwukrotnie większy od rozmiaru fizycznego P670.
W tym porównaniu procesor P670 firmy SiFive wygrywa z Cortex-A78 firmy Arm, zapewniając porównywalną wydajność jednowątkową przy połowie rozmiaru. Należy jednak również zauważyć, że Cortex-A78 został wydany w grudniu 2020 roku za pośrednictwem Vivo X60 i X60 Pro, podczas gdy P670 został ogłoszony 1 listopada 2022 roku.
To około dwóch lat różnicy pod względem badań i rozwoju. Najnowsze procesory ARM działają teraz na ARMv9 ISA, znacznie ulepszając ARMv8, z którego korzysta Cortex-A78. Aby spojrzeć na to z perspektywy, najnowsze procesory ARMv9 zapewniają około 30% wyższą wydajność i są o 50% bardziej energooszczędne.
Tak więc, jeśli chodzi o surową wydajność, procesory ARM nadal przodują. Ale ponieważ SiFive P670 zapewnia dwukrotnie większą gęstość obliczeniową niż Cortex-A78, procesory RISC-V wydają się mieć przewagę nad procesorami ARM w zakresie technologii ubieralnych, które znacznie skorzystają na zastosowaniu mniejszych rozmiarów procesory.
RISC, RISC-V i ARM to różne architektury zestawu instrukcji
Podsumowując, RISC to filozofia projektowania, która wykorzystuje mniej instrukcji niż w zwykłym procesorze do komputerów stacjonarnych, takim jak x86. Mając krótsze i mniej instrukcji, procesory RISC mogą być bardzo energooszczędne.
ARM to ISA o zamkniętym źródle, oparta na RISC, licencjonowana dla firm na ich procesory i SoC. ARM ISA pozwala ARM projektować wysokowydajne procesory RISC, takie jak chipy Apple M1. Z drugiej strony RISC-V to otwarty standard ISA oparty na RISC, którego każdy może używać do projektowania własnych chipów bez płacenia opłat licencyjnych. Jego otwarty charakter pozwala na dalsze modyfikowanie i rozszerzanie RISC-V ISA w celu tworzenia wyspecjalizowanych chipów do określonych zadań.
Chociaż może nie wydawać się to aż tak ważne, ta ciągła konkurencja między ARM i RISC-V z pewnością przyniesie korzyści wszystkim konsumentom, zwłaszcza jeśli chodzi o urządzenia IoT, mikrokontrolery, komputery jednopłytowe i urządzenia podręczne, takie jak smartfony i tablety. I kto wie, z chipami Apple M1 jako dowodem, procesory oparte na RISC mogą faktycznie konkurować z procesorami x86 wcześniej niż oczekiwano.
