so sánh bộ vi xử lý arm và intel x86

TRƯƠNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BÀI BÁO CÁO SO SÁNH BỘ VI XỬ LÝ ARM VÀ INTEL X86 THÀNH PHỐ HÒ CHÍ MINH, THÁNG 11 NĂM 2016 Thành Viên MSSV MỤC LỤC I - - ARM Cấu Trúc ARM Cấu trúc ARM (viết tắt từ tên gốc Advanced RISC Machine) loại cấu trúc vi xử lý 32 bit 64 bit kiểu RISC sử dụng rộng rãi thiết kế nhúng Do có đặc điểm tiết kiệm lượng, CPU ARM chiếm ưu sản phẩm điện tử di động, mà với sản phẩm việc tiêu tán công suất thấp mục tiêu thiết kế quan trọng hàng đầu Ngày nay, 75% CPU nhúng 32-bit thuộc họ ARM, điều khiến ARM trở thành cấu trúc 32-bit sản xuất nhiều giới CPU ARM tìm thấy khắp nơi sản phẩm thương mại điện tử, từ thiết bị cầm tay (PDA, điện thoại di động, máy đa phương tiện, máy trò chơi cầm tay, máy tính cầm tay) thiết bị ngoại vi máy tính (ổ đĩa cứng, định tuyến để bàn.) Một nhánh tiếng họ ARM vi xử lý Xscale Intel Quá Trình Hình Thành Và Phát Triển - Việc thiết kế ARM năm 1983 dự án phát triển công ty máy tính Acorn - Nhóm thiết kế, dẫn đầu Roger Wilson Steve Furber, bắt đầu phát triển vi xử lý có nhiều điểm tương đồng với Kỹ thuật MOS 6502 tiên tiến Acorn sản xuất nhiều máy tính dựa 6502, việc tạo chip bước tiến đáng kể công ty - Nhóm thiết kế hoàn thành việc phát triển mẫu gọi ARM1 vào năm 1985, vào năm sau, nhóm hoàn thành sản phẩm ‘’thực’’ gọi ARM2 ARM2 có tuyến liệu 32-bit, không gian địa 26-bit tức cho phép quản lý đến 64 Mbyte địa 16 ghi 32-bit Một ghi đóng vai trò đếm chương trình với bit cao bit thấp lưu giữ cờ trạng thái vi xử lý Có thể nói ARM2 vi xử lý 32-bit khả dụng đơn giản giới, với gồm 30.000 transistor (so với vi xử lý lâu bốn năm Motorola 68000 với khoảng 68.000 transistor) Sự đơn giản có nhờ ARM vi chương trình (mà chiếm khoảng ¼ đến 1/3 68000) giống hầu hết CPU vào thời đó, không chứa cache Sự đơn giản đưa đến đặc điểm tiêu thụ công suất thấp ARM, mà lại có tính tốt 286 Thế hệ sau, ARM3, tạo với 4KB cache có chức cải thiện tốt - Vào năm cuối thập niên 80, hãng máy tính Apple Computer bắt đầu hợp tác với Acorn để phát triển hệ lõi ARM Công việc trở nên quan trọng Acorn nâng nhóm thiết kế trở thành công ty gọi Advanced RISC Machines Vì lý bạn thường giải thích ARM chữ viết tắt Advanced RISC Machines thay Acorn RISC Machine Advanced RISC Machines trở thành công ty ARM Limited công ty đưa sàn chứng khoán London NASDAQ năm 1998 - Kết hợp tác ARM6 Mẫu công bố vào năm 1991 Apple sử dụng vi xử lý ARM 610 dựa ARM6 làm sở cho PDA hiệu Apple Newton Vào năm 1994, Acorn dùng ARM 610 làm CPU máy vi tính RiscPC họ - Trải qua nhiều hệ lõi ARM gần không thay đổi kích thước ARM2 có 30.000 transistors ARM6 tăng lên đến 35.000 Ý tưởng nhà sản xuất lõi ARM cho người sử dụng ghép lõi ARM với số phận tùy chọn để tạo CPU hoàn chỉnh, loại CPU mà tạo nhà máy sản xuất bán dẫn cũ tiếp tục tạo sản phẩm với nhiều tính mà giá thành thấp - Thế hệ thành công có lẽ ARM7TDMI với hàng trăm triệu lõi sử dụng máy điện thoại di động, hệ thống video game cầm tay, Sega Dreamcast Trong công ty ARM tập trung vào việc bán lõi IP, có số giấy phép tạo vi điều khiển dựa lõi - Dreamcast đưa vi xử lý SH4 mà mượn số ý tưởng từ ARM (tiêu tán công suất thấp, tập lệnh gọn …) phần lại khác với ARM Dreamcast tạo chip xử lý âm thiết kế Yamaha với lõi ARM7 Bên cạnh đó, Gameboy Advance Nintendo, dùng ARM7TDMI tần số 16,78 MHz - Hãng DEC bán giấy phép lõi cấu trúc ARM (đôi bị nhầm lẫn họ sản xuất DEC Alpha) sản xuất hệ Strong ARM Hoạt động tần số 233 MHz mà CPU tiêu tốn khoảng watt công suất (những đời sau tiêu tốn công suất nữa) Sau kiện tụng, Intel chấp nhận sản xuất ARM Intel nắm lấy hội để bổ sung vào hệ già cỗi i960 họ Strong ARM Từ đó, Intel phát triển cho họ sản phẩm chức cao gọi tên Xscale Chuẩn Giấy Phép ARM - Cấu trúc ARM công ty Anh ARM Holding đăng ký quyền Phát triển vào năm 1980, đến năm 2013 kiến trúc sử dụng phổ biến Trong năm 2011 nhà sản xuất chip dựa kiến trúc ARM báo cáo 7.9 tỉ vi xử lý ARM mua, diện 95% smartphone, 90% ổ đĩa cứng,40% truyền hình kĩ thuật số set top box, 15% vi điều khiển,20% máy tính di động - Một ARM Holding không sản xuất chip điện tử, đăng kí quyền đến nhà sản xuất bán dẫn.Bộ vi xử lý hệ thống chip dựa kiến trúc ARM bao gồm Qualcomm Snapdragon, nVidia Tegra, MediaTek Texas Instruments OMAP II INTEL X86 - Thuật ngữ x86 dùng để tới kiến trúc tập lệnh dòng vi xử lý 8086 Intel 8086 Intel đưa năm 1978 - Intel xem dòng phát triển 8086 IA-32 Kiến trúc x86 phổ biến cho hệ máy tính cá nhân hữu nhiều gia đình Kiến trúc x86 gần chiếm toàn thị phần máy tính cá nhân, máy workstation server chí siêu máy tính Vì tính phổ biến hỗ trợ tài liệu tốt từ Intel nên x86 nhiều lập trình phần mềm viết chương trình chạy Phần mềm viết cho x86 bao gồm OS: MS DOS, Window, Linux,BSD biến thể Unix - Kiến trúc x86 không phổ biến phù hợp với hệ thống nhúng Nếu kiến trúc x86 Intel gọi IA-32 Intel hệ không kiến trúc IA-64 hay Itanium Itanium có tiến so với x86 với thiết kế ban đầu 64 bit Ngoài Intel sản xuất chip kiến trúc x86 có: AMD, VIA Kiến Trúc X86 - Thuật ngữ x86 đến họ kiến trúc tập lệnh dựa vi xử lý 8086 Thuật ngữ x86 lấy từ hai số cuối họ 8086 Rất nhiều thay đổi mở rộng thêm vào kiến trúc x86 qua nhiều năm Kiến trúc thực vi xử lý từ Intel, AMD, VIA nhiều tổ chức khác - Như thuật ngữ trở thành phổ biến sau giới thiệu 80386, thường hàm ý nhị phân tương đương với tập lệnh 32 bit 80386 Điều khẳng định x86-32 tách biệt với gốc 16 bit x86-16 từ 64 bit x86-64 Mặc dù vi xử lý x86 sử dụng máy tính cá nhân máy chủ - Mặc dù 8086 chủ yếu phát triển cho hệ thống nhúng máy tính nhỏ, dòng x86 sớm phát triển tính sức mạnh xử lý Ngày x86 phổ biến máy tính cá nhân trạm di động thay máy tính tầm trung máy chủ,trạm dựa RISC Một lượng lớn phần mềm bao gồm hệ điều hành MS DOS, Windows, Linux, BSD, Solaris Mac OS X hỗ trợ phần cứng x86 - 8086 thực tế chế độ thực vi xử lý ngày - Kiến trúc x86 có độ dài lệnh không cố định, chủ yếu hai mục đích thiết kế CISC khẳng định tương thích ngược Bộ tập lệnh thuộc loại CISC đặc trưng nhiên, mở rộng có tính vị nhân hóa phiên đơn giản bit 8008,8080 Một byte đánh địa hỗ trợ byte lưu nhớ với trật tự nhỏ cuối Được truy xuất nhớ đến địa không thẳng hàng với kích thước từ Các phép toán thực với 8, 16, 32, 64 bit tùy theo hệ kiến trúc Thực tế tập lệnh không cải thiện tốt cho việc lập trình Opcode x86 lên đến byte mang lại linh động Tổng Quan - Trong năm 1980 đầu năm 1990, 8088 80286 sử dụng phổ biến, x86 hạn thường đại diện 8086 CPU tương thích Hôm nay, nhiên, x86 thường ngụ ý khả tương thích nhị phân với 32-bit tập lệnh 80386 Điều thực tế tập lệnh trở thành một mẫu số chung thấp cho nhiều hệ điều hành đại có lẽ hạn trở nên phổ biến sau đời 80386 vào năm 1985 - Một vài năm sau giới thiệu 8086 8088, Intel thêm số phức tạp để đề án đặt tên thuật ngữ "iAPX" tham vọng xấu số Intel iAPX 432 xử lý thử nghiệm 8.086 gia đình thành công chip, áp dụng loại tiền tố hệ thống cấp Một 8086 hệ thống , bao gồm coprocessors 8087 8089 , chip hệ thống Intel cụ thể đơn giản hơn, mô tả iAPX 86 hệ thống Cũng có từ ngữ iRMX (cho hệ điều hành) , iSBC (đối với máy tính đơn mạch), iSBX (đối với Ban multimodule dựa 8086 kiến trúc) - tất tiêu đề Microsystem 80 Tuy nhiên, đề án đặt tên tạm thời, kéo dài vài năm năm đầu thập niên 1980 - Mặc dù 8086 chủ yếu phát triển cho hệ thống nhúng đa người dùng người dùng đơn nhỏ máy tính, chủ yếu để đối phó với thành công 8080-tương thích Zilog Z80 , dòng x86 sớm lớn tính sức mạnh xử lý Hôm nay, x86 phổ biến hai máy tính cá nhân văn phòng phẩm di động, sử dụng máy tính tầm trung , máy trạm , máy chủ siêu máy tính cụm Top500 danh sách Một số lượng lớn phần mềm, bao gồm hệ điều hành (HĐH) DOS , Windows , Linux , BSD , Solaris OS X , chức với phần cứng dựa x86 - X86 đại phổ biến hệ thống nhúng , nhiên, nhỏ điện thấp ứng dụng (sử dụng pin nhỏ) thị trường vi xử lý với chi phí thấp, chẳng hạn đồ gia dụng đồ chơi, thiếu thốn mặt x86 đáng kể Đơn giản 8-bit 16-bit kiến trúc dựa phổ biến đây, tương thích x86 VIA C7 , VIA Nano , AMD 's Geode , Athlon Neo Intel Atom ví dụ 32 64-bit thiết kế sử dụng số tương đối lượng thấp chi phí thấp phân đoạn - Đã có nhiều nỗ lực, bao gồm thân Intel, kết thúc thống trị thị trường "thanh nha" x86 kiến trúc thiết kế trực tiếp từ vi xử lý 8-bit đơn giản Các ví dụ việc iAPX 432 (một dự án ban đầu đặt tên "Intel 8800"), Intel 960 , Intel 860 Intel / Hewlett-Packard Itanium kiến trúc Tuy nhiên, tinh tế liên tục x86 microarchitectures , mạch sản xuất chất bán dẫn làm cho khó khăn để thay x86 nhiều phân đoạn Mở rộng 64-bit AMD x86 (mà Intel cuối trả lời với thiết kế tương thích) khả mở rộng chip x86 tám lõi Intel Xeon 12 lõi AMD Opteron gạch chân x86 ví dụ cách liên tục sàng lọc tiêu chuẩn công nghiệp thành lập cưỡng lại cạnh tranh từ kiến trúc hoàn toàn Quá Trình Hình Thành Và Phát Triển - Tại thời điểm khác nhau, công ty IBM , NEC , [h] AMD , TI , STM , Fujitsu , OKI , Siemens , Cyrix , Intersil , C & T , NexGen , UMC , DM & P bắt đầu thiết kế sản xuất x86 vi xử lý (CPU ) dành cho máy tính cá nhân hệ thống nhúng Triển khai x86 đơn giản thường sử dụng nội khác microarchitectures giải pháp khác cấp điện tử vật lý Khá tự nhiên, vi xử lý tương thích đầu 16-bit, thiết kế 32-bit phát triển sau Đối với máy tính cá nhân thị trường, số lượng thực bắt đầu xuất khoảng năm 1990 với i386 i486 xử lý tương thích, thường đặt tên tương tự chip ban đầu Intel Các công ty khác, thiết kế sản xuất x86 x87 vi xử lý, bao gồm ITT Corporation , National Semiconductor , Công nghệ Hệ thống ULSI , Weitek - Sau hoàn toàn pipelined i486 , Intel giới thiệu Pentium tên thương hiệu (trong đó, không giống số, đăng ký thương hiệu) cho thiết lập họ superscalar thiết kế x86; với chương trình đặt tên x86 dọn khỏi mặt pháp lý, nhà cung cấp x86 khác phải chọn tên khác cho sản phẩm tương thích x86 họ, bước đầu số lựa chọn tiếp tục với biến thể sơ đồ thứ: IBM hợp tác với Cyrix để sản xuất 5x86 sau hiệu 6x86 (M1) 6x86 MX ( MII ) dòng Cyrix thiết kế, mà vi xử lý x86 thực đăng ký đổi tên phép thực suy đoán AMD thiết kế sản xuất tiên tiến bị trì hoãn 5k86 ( K5 ), đó, nội bộ, chặt chẽ dựa đầu AMD 29K RISC thiết kế; tương tự NexGen's Nx586 , sử dụng chiến lược mà giai đoạn đường ống dẫn chuyên dụng giải mã lệnh x86 thành thống dễ dàng xử lý vi hoạt động , phương pháp mà sở cho hầu hết thiết kế x86 ngày - Một số phiên đầu vi xử lý có vấn đề tản nhiệt Các 6x86 bị ảnh hưởng vài vấn đề tương thích nhỏ, Nx586 thiếu đơn vị điểm (FPU) (sau quan trọng) pin-tương thích, K5 có hiệu suất đáng thất vọng (cuối cùng) giới thiệu Sự thiếu hiểu biết khách hàng lựa chọn thay cho dòng Pentium đóng góp cho thiết kế tương đối thành công, thực tế K5 có khả tương thích Pentium tốt 6x86 nhanh so với Pentium đáng kể mã số nguyên [J] AMD sau quản lý để thành lập contender nghiêm trọng với K6 xử lý, dẫn tới thành công Athlon Opteron Cũng có ứng cử viên khác, chẳng hạn Centaur Technology (trước IDT ), Rise Công nghệ, Transmeta VIA Technologies lượng hiệu C3 C7 vi xử lý, thiết kế Centaur công ty, bán cho nhiều năm Thiết kế Centaur, VIA Nano , vi xử lý họ với superscalar thực suy đoán Đó là, có lẽ điều thú vị, giới thiệu vào khoảng thời gian xử lý Intel "trong trật tự" kể từ P5 Pentium , Intel Atom 10 Kiến Trúc Tập Lênh - Các kiến trúc x86 chiều dài hướng dẫn biến, chủ yếu " CISC " thiết kế với nhấn mạnh khả tương thích ngược Các tập lệnh không điển hình CISC, nhiên, phiên mở rộng đơn giản tám-bit 8008 8080 kiến trúc Byte-giải kích hoạt từ lưu trữ nhớ với cuối nhỏ thứ tự byte Bộ nhớ truy cập đến địa unaligned phép cho tất kích cỡ từ hợp lệ Kích thước địa lớn cho số nguyên số học nhớ địa (hoặc hiệu số ) 16, 32 64 bit tùy thuộc vào hệ kiến trúc (bộ vi xử lý bao gồm hỗ trợ trực tiếp cho số nguyên nhỏ tốt) Nhiều giá trị vô hướng xử lý đồng thời thông qua đơn vị SIMD có mặt hệ sau này, mô tả Ngay giải hiệu số liệu thể số lượng 8-bit cho trường hợp thường xuyên xảy bối cảnh mà -128 127 phạm vi đủ Do hướng dẫn điển hình byte chiều dài (mặc dù số có nhiều thời gian hơn, số single-byte) - Để bảo tồn thêm không gian mã hóa, hầu hết ghi thể opcodes sử dụng ba bốn bit, sau thông qua tiền tố opcode chế độ 64-bit, nhiều toán hạng tới dẫn vị trí nhớ Tuy nhiên, điều nhớ toán hạng điểm đến (hoặc nguồn kết hợp đích), toán hạng khác, nguồn , đăng ký Trong số yếu tố khác, điều góp phần vào mã kích thước mà đối thủ máy tám-bit cho phép sử dụng hiệu nhớ Cache lệnh Các số lượng tương đối nhỏ ghi chung (còn thừa hưởng từ tổ tiên 8-bit nó) thực đăng ký, tương đối (sử dụng hiệu nhỏ lập tức) phương pháp quan trọng toán hạng truy cập, đặc biệt stack Do nhiều công trình đầu tư việc đưa truy cập nhanh đăng ký truy cập, tức thông hướng dẫn chu kỳ, hầu hết trường hợp liệu truy cập có sẵn nhớ cache cấp cao 11 III SO SÁNH ARM VÀ X86 Bộ Xử Lí Trung Tâm - CPU (central processing unit - Bộ xử lí trung tâm) giữ nguyên vai trò từ trước tới nay, “bộ não” thiết bị điện toán Nhiệm vụ thực thi chuỗi lệnh để điều khiển phần cứng thiết bị hình, modem nhận sóng di động, nhằm làm cho nguyên khối thiết bị trở thành điện thoại thông minh, hay máy tính bảng trở nên sống động Thiết bị di động vật phức tạp, yêu cầu CPU phải thực thi hàng triệu tập lệnh để vận hành mong muốn Tốc độ xử lí mức tiêu thụ điện hai yếu tố quan trọng Tốc độ ảnh hưởng đến trải nghiệm người dùng mức tiêu thụ điện lại ảnh hưởng đến thời gian dùng pin Thiết bị di động hoàn hảo phải có tốc độ lẫn tiêu tốn điện - Đó lý chọn lựa CPU quan trọng Một CPU ngốn điện khiến pin mau hết, CPU hiệu mạnh mẽ cho bạn hai thứ: tốc độ thời gian dùng pin lâu - Ở mức cao nhất, khác biệt CPU ARM Intel(x86) ARM dùng RISC (Reduced Instruction Set Computing – tập lệnh rút gọn) Intel dùng CISC (Complex Instruction Set Computing – tập lệnh đầy đủ) Nói ngắn gọn, RISC gọn hơn, cụ thể CISC lớn hơn, phức tạp Điều có nghĩa tập lệnh cần chuyển dịch lệnh đơn mà CPU thực thi, ví dụ thêm nội dung vào hai ghi (register) CISC diễn đạt ý tưởng CPU phải cần đến hay lệnh thực thi Ví dụ, CPU CISC nhận lệnh lúc thêm vào số lưu nhớ Để làm điều này, CPU CISC cần lấy số từ địa (1 công việc), lấy số từ địa (công việc thứ 2), thêm hai số vào nhớ (công việc thứ 3) tiếp tục 12 - Mọi CPU đại sử dụng khái niệm gọi microcode (vi mã), tập lệnh nội hàm CPU dùng để mô tả công việc chi tiết mà CPU thực Đó công việc cấp thấp nhất, nhỏ mà CPU thực phải làm Trên xử lý RISC, công việc tập lệnh phức tạp công việc tập lệnh microcode gần Còn CISC, lệnh phức tạp cần phải chia nhỏ thành lệnh microcode nhỏ Điều có nghĩa giải mã tập lệnh phải làm việc nhiều nhớ CISC, xử lý RISC xử lý đơn giản hơn, có nghĩa tốn điện hiệu cao 13 Cấu Trúc Tập Lệnh Bộ xử lý arm ( Tập lệnh risc ) - Bộ xử lý có kích thước miếng bán dẫn nhỏ hơn: xử lý đơn giản đòi transistor hơn, kích thước cần dùng nhỏ hơn, dành vùng để tăng chức khác (bộ nhớ cache, quản lý nhớ ) - Thời gian phát sinh sản phẩm ngắn (do kỹ thuật đơn giản hơn) - Cấu hình mạnh hơn: câu lệnh đơn giản RISC cần chu kỳ xung nhịp để thực thi lệnh - RISC đọc xung/nhịp nhanh Tuy nhiên xử lý có kiến trúc vi xử lí RISC cần có RAM nhanh, hướng đầy tiềm - Đòi hỏi phải có phần mềm hỗ trợ mềm để xử lí phần chương trình phần cứng để lại - Hệ thống dễ bị chậm thực công việc phức tạp - Tiết kiệm lượng nên chiếm ưu sản phẩm điện tử di động, mà với sản phẩm việc tiêu tán công suất thấp - Tốc độ xử lý nhanh - Bộ xử lý x86 ( Tập lệnh cisc ) - Câu lệnh phức tập tập lệnh chương trình ngắn gọn -> để tốn nhớ lưu trữ - CISC hoạt động mạnh khả tích hợp mã lệnh để tăng hiệu suất - Thực lệnh phức tạp - Lập trình đơn giản với câu lệnh dễ dàng - Bộ vi xử lí phần cứng có khả hiểu thực chuỗi thứ tự hoạt động cần làm - Quá trình thực thi lệnh xử lý trực tiếp nhớ không yêu cầu người lập trình phải gọi cách rõ ràng để sử dụng (tải lưu trữ chức nó) - Sử dụng nhiều code ROM để giải mã lệnh thực thi 14 Phạm Vi Xử Dụng - ARM thiết bị cầm tay điển hình điện thoại di động - X86 chủ yếu máy tính cá nhân < bảng so sánh> Năng lượng Giá Máy vi tính vi xử lý máy tính mạnh thường đòi hỏi lượng lớn lượng làm mát Máy tính trang bị để cung cấp yêu cầu xử lý, tính khả tính toán cao Giá cho máy tính (máy tính để bàn máy tính xách tay) khác nhau, tùy thuộc vào khả mình, lưu trữ, tính Một máy tính mạnh đắt hơn, giá máy tính dao động từ $ 300 đến $ 2000 Kích thước Máy tính để bàn sử dụng màn hình hình với kích thước hình lớn hình kích thước tiêu chuẩn từ 17 "và 24" hầu hết trường hợp, hình lớn sử dụng Chúng bao gồm TV máy chiếu Máy tính xách tay có đặc trưng hình kích thước lên đến 17 " Điện thoai thông minh Điện thoại thông minh nhỏ gọn khả cung cấp lượng điện làm mát vi xử lý mạnh yêu cầu Họ hạn chế để xử lý điện áp thấp hơn, xử lý loại hình trở nên tiên tiến mạnh mẽ điện thoại di động, đặc biệt điện thoại thông minh, thay đổi giá dựa sức mạnh tính khác nhau, không nhiều máy tính Giá $ 100 đến $ 500 hầu hết trường hợp với hợp đồng Điện thoại thông minh, kích thước nhỏ hơn, tính kích thước hình nhỏ từ 2.5 "đến 4.8", với vài trường hợp ngoại lệ Để có kích thước hình lớn (lên đến 10 "), bạn phải dấn thân vào thị trường tablet, mà tính khả gọi điện thoại, tiêu chuẩn 15 Khả di chuyển Lưu trữ Kết nối Hệ điêu hành Máy tính để bàn không coi di động Họ dễ dàng để di chuyển xung quanh Máy tính xách tay cầm tay, trọng lượng nhẹ, dễ dàng để đặt ba lô Tuy nhiên, máy tính xách tay với hình lớn (17 "+) cồng kềnh khó khăn để thực hiện, trọng lượng lên đến bảy hay tám pounds Ổ cứng máy tính có terabyte (TB) tiếp tục gia tăng kích thước Ngay máy tính kèm với ổ đĩa cứng 250 gigabyte (GB) hôm nay.Điều áp dụng cho máy tính xách tay máy tính để bàn Đối với hầu hết người, lưu trữ không vấn đề, 250 GB đủ cho nhiều người sử dụng Điện thoại thông minh, lớn điện thoại di động tiêu chuẩn chút, nhiều di động so với máy tính Họ nhẹ phù hợp ví túi quần dễ dàng Chúng thiết kế để khắp nơi với bạn, định nghĩa di động Một số điện thoại thông minh kèm với xây dựng lưu trữ, từ GB đến 64 GB Trong số trường hợp, khe cắm mở rộng có sẵn để thêm chip nhớ bổ sung cho khả lưu trữ nhiều Điện thoại thông minh, nói chung, cung cấp dung lượng lưu trữ so với máy tính, hầu hết người dùng, lưu trữ cung cấp đầy đủ Như chip nhớ tăng kích cỡ, khả lưu trữ điện thoại thông minh Mặc dù máy tính kết nối Điện thoại thông minh có kế với 3G, 4G mạng điện thoại hoạch liệu cho phép chúng khác, máy tính không kèm với kết nối với Internet lúc, trang thiết bị cần thiết Hầu miễn điện thoại nhận tín hết máy tính xách tay dựa hiệu từ tháp điện thoại di wi-fi tín hiệu để kết nối với động Internet Máy tính đến với hệ điều Viên nén kèm với hệ điều hành đầy đủ đặc trưng có hành rút gọn xuống có khả sức mạnh yêu cầu nhớ máy tính toán hạn chế tính Cả hai máy tính để bàn nhớ Các androi OS Apple IOS máy tính xách tay chạy hệ thống đầy đủ hoạt phiên đầy đủ tính động cho người dùng máy, hệ điều hành, với hệ điều hành đầy đủ 16 Nhập liệu người sử dụng đầu vào tùy chọn để lựa chọn hệ điều hành máy tính tính tìm thấy máy tính.Ngay hệ điều hành Windows tìm thấy điện thoại thông minh chọn phiên rút gọn tìm thấy máy tính.a Một máy tính sử dụng bàn phím để nhập liệu mà hầu hết người dùng quen thuộc với thoải mái sử dụng Con chuột có sẵn để di chuyển dễ dàng nhấn chuột Điện thoại thông minh tính bàn phím cảm ứng hình nhỏ nhiều so với máy tính tiêu chuẩn Bàn phím nhỏ làm cho gõ khó khăn cho người sử dụng, đặc biệt người có ngón tay to Một số điện thoại thông minh trang bị bàn phím trượt ra, với phím thực tế để báo chí.Một lần nữa, bàn phím nhỏ nhiều so với bàn phím máy tính khó khăn cho số người dùng 17 Điện Năng Sử Dụng - Sự khác biệt lớn xử lý ARM Intel(x86) ARM từ ban đầu thiết kế với mục đích hiệu điện Và ARM tinh thông công nghệ hướng đến yếu tố Tuy vậy, Intel lại “sành” việc thiết kế xử lý mạnh mẽ dành cho máy tính bàn máy chủ Đến nay, Intel dẫn đầu ngành thị trường máy bàn máy chủ từ 20 năm qua Tuy vậy, đến với di động, Intel lại tiếp tục sử dụng cấu trúc tập lệnh CISC mà họ dùng cho máy bàn chỉnh sửa cấu trúc cho hợp với thiết bị di động - Bộ xử lý Intel i7 trung bình sản sinh nhiệt lượng khoảng 45W Một chip SoC điện thoại thông minh chạy ARM (gồm GPU) có ngưỡng nhiệt lượng tối đa khoảng 3W, 15 lần so với Intel i7 Intel có đội ngũ kỹ sư giỏi, hùng hậu Bộ xử lý Atom họ có thiết kế nhiệt tương tự với xử lý ARM, để làm điều họ phải sử dụng quy trình sản xuất 22 nm Theo hướng này, số nanomet thấp hiệu điện Bộ xử lý ARM có đặc tính nhiệt lượng tương tự quy trình xử lý nanomet lớn Ví dụ, Qualcomm Snapdragon 805 sử dụng quy trình 28 nm 18 Điện Toán 64-Bit - Khi nói đến điện toán 64-bit, có vài khác biệt quan trọng ARM Intel Bạn cần biết Intel chí công ty phát minh 64bit tập lệnh x86 họ Trước có tên x86-64 (hoặc vắn tắt x64), tập lệnh thực chất AMD thiết kế Câu chuyện Intel muốn lên điện toán 64-bit sử dụng kiến trúc 32-bit x86 để tạo 64-bit không hiệu Vì vậy, Intel khởi động dự án xử lý 64-bit tên IA64 Và kết dòng xử lý Itanium đời Trong đó, AMD biết họ sản xuất xử lý tương thích IA64 nên AMD trước bước mở rộng thiết kế x86 để tương thích với định địa ghi 64-bit Kết kiến trúc mang tên AMD64 đời, trở thành chuẩn 64-bit không thức dành cho xử lý x86 - Dự án IA64 chưa đạt thành công mỹ mãn đến vào ngõ cụt Cuối cùng, Intel phải chấp nhận AMD64 Các sản phẩm di động thời Intel xử lý 64-bit sử dụng tập lệnh 64-bit AMD thiết kế có vài khác biệt nhỏ - Còn với ARM, câu chuyện lại khác Nhận thấy nhu cầu điện toán 64-bit cho di động, ARM công bố kiến trúc ARMv8 64-bit hồi năm 2011 Đây kết trình nhiều năm nghiên cứu kiến trúc tập lệnh (ISA, instruction set architecture) ARM hệ Kiến trúc ARMv8 sử dụng hai trạng thái thực thi, AArch32 AArch64 - Giống tên hai trạng thái này, ARMv8 chạy mã 32-bit AArch32 mã 64-bit AArch64 Điểm nhấn thiết kế ARM xử lý chuyển đổi qua lại hai trạng thái mượt suốt trình vận hành Bộ giải mã cho lệnh 64-bit hoàn toàn mới, không cần tương thích với giải mã 32-bit Tuy vậy, xử lý lại có vấn đề khả tương thích ngược 19 Điện Toán Không Đồng Nhất - Kiến trúc big.LITTLE (kiểu chơi chữ: ý nói nhỏ lớn, lớn nhỏ) ARM cải tiến mà Intel bắt kịp Trong big.LITTLE, nhân CPU không cần loại Trước nay, xử lý nhân đôi hay nhân tứ có nhân loại Vì vậy, xử lý Atom nhân đôi có hai nhân x86-64 giống nhau, có tốc độ xử lý sử dụng mức lượng Nhưng với big.LITTLE, ARM đưa khái niệm điện toán không đồng (heterogeneous computing) cho thiết bị di động Điều có nghĩa nhân khác tốc độ xử lý lẫn điện tiêu thụ Khi thiết bị di động làm nhiều việc nhân điện thấp chạy, tải ứng dụng nặng game nhân tốc độ cao vào - Nhưng điều kỳ diệu Khi nói thiết kế CPU, có loạt định quan trọng mặt thiết kế ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ xử lý lượng điện tiêu tốn xử lý Khi lệnh giải mã chuẩn bị đưa vào thực thi CPU (cả ARM lẫn Intel) sử dụng luồng pipeline, điều nghĩa phần quy trình giải mã lệnh xử lý song song Nên giai đoạn CPU lấy lệnh từ nhớ, sau giai đoạn lọc loại lệnh cần kiểm tra giải mã, giai đoạn lệnh thực thi, tiếp tục vòng lặp Điểm hay luồng xử lý pipeline lệnh giai đoạn lệnh nằm giai đoạn Khi lệnh giai đoạn lệnh thứ đến giai đoạn lệnh thứ giai đoạn 1, liên tục - Để đẩy nhanh tiến độ luồng pipeline chỉnh sửa để lệnh thực thi theo trật tự khác chương trình thông thường Có nguyên tắc logic để quy định lệnh dựa nội dung lệnh trước Cả Intel ARM đưa nguyên tắc logic riêng công nghệ phức tạp Phức tạp có ý tốn nhiều điện để xử lý Trên xử lý Intel, nhà thiết kế chọn cách áp dụng lệnh có cần xếp để thực thi hay không Nhưng với điện toán bất đồng không vấn đề Nhân ARM Cortex-A53 đưa hết lệnh vào thực thi mà không cần xếp, nghĩa tốn điện hơn; nhân Cortex-A57 xếp lệnh đầu vào, nghĩa chạy nhanh tốn nhiều điện 20 Trong xử lý big.LITTLE, có hai nhân Cortex-A53 Cortex-A57 hai nhân sử dụng tuỳ vào nhu cầu Bạn không cần đến lệnh thực thi cực nhanh để âm thầm đồng email bạn lại cần lệnh chơi game Vậy nhân thích hợp cần dùng thời điểm - Nguyên tắc sử dụng logic phức tạp xử lý để tăng tốc độ xử lý logic đơn giản để tiết kiệm điện không đơn áp dụng cho dòng lệnh pipeline Nguyên tắc áp dụng cho đơn vị tính toán dấu chấm động logic SIMD (như NEON ARM SSE/MMX Intel) cách mà đệm cache L1 L2 chạy Intel đưa giải pháp cho chip Atom SoC, ARM thông qua đối tác họ, đưa nhiều cấu hình nhân xử lý, nhiều nhân số đặt đồng thời silicon 21 Tính Tương Thích - ARM dẫn đầu thị trường xử lý di động Các đối tác ARM xuất khoảng 50 tỉ chip dựa thiết kế ARM cho thiết bị di động thiết bị nhúng thị trường Đối với Android, ARM chuẩn không thức thực tạo vấn đề Intel MIPS Mặc dù Android sử dụng Java ngôn ngữ lập trình chủ đạo cho phép nhà lập trình tận dụng mã nguồn (như C, C++) thời để tạo ứng dụng Nhưng nhìn chung, ứng dụng thiết kế riêng (native) biên dịch cho xử lý ARM, với Intel MIPS không Để giải điều này, Intel MIPS cần dùng phần mềm chuyển dịch chuyên biệt để chuyển đổi lệnh ARM thành mã nguồn cho xử lý họ Điều lại tác động đến hiệu Tính đến nay, MIPS Intel khẳng định tính tương thích chip họ với app Play Store đạt khoảng 90% Con số đạt gần đến 100% 150 app nằm top đầu Một mặt, dấu hiệu tốt mặt khác, lại cho thấy thống trị ARM mà nhà thiết kế xử lý khác cần phải tạo thêm lớp tương thích 22 Kết Luận - Tạo CPU ngành kinh doanh phức tạp ARM, Intel MIPS nỗ lực để mang thị trường công nghệ tốt cho thiết bị di động Tuy nhiên, rõ ràng ARM đầu Họ tập trung tốt điện tiêu tốn xử lý, thiết lập 64-bit gọn đẹp, điện toán không đồng họ gần trở thành chuẩn ngành điện toán di động 23 ... làm vi c nhiều nhớ CISC, xử lý RISC xử lý đơn giản hơn, có nghĩa tốn điện hiệu cao 13 Cấu Trúc Tập Lệnh Bộ xử lý arm ( Tập lệnh risc ) - Bộ xử lý có kích thước miếng bán dẫn nhỏ hơn: xử lý đơn... thái vi xử lý Có thể nói ARM2 vi xử lý 32-bit khả dụng đơn giản giới, với gồm 30.000 transistor (so với vi xử lý lâu bốn năm Motorola 68000 với khoảng 68.000 transistor) Sự đơn giản có nhờ ARM vi. .. dẫn .Bộ vi xử lý hệ thống chip dựa kiến trúc ARM bao gồm Qualcomm Snapdragon, nVidia Tegra, MediaTek Texas Instruments OMAP II INTEL X86 - Thuật ngữ x86 dùng để tới kiến trúc tập lệnh dòng vi xử lý