ARMv8: příští generace úsporných čipů

Společnost ARM, která vyvíjí stejnojmenné čipy například pro mobilní zařízení, představila osmou generaci architektury - ARMv8, která přináší 64bitovou podporu.

Pokud se dnes řekne ARM, asi každému technologicky zdatnému uživateli se okamžitě vybaví čipy a procesory v moderních mobilních zařízeních, které již mají i několik jader a jejich frekvence už přesáhla hranici 1 GHz.

Se vzrůstajícími nároky na výkon i v mobilních zařízeních, stoupá i zde potřeba podpory pokročilejších technologií a také větší kapacity paměti. Tento trend jsme z pohledu domácích počítačů již samozřejmě zažili v rámci přechodu z 32bitových na 64bitové procesory, ať už se jednalo například o Athlon 64 nebo Pentium 4.

ARM s více RAM

Omezení 32bitových procesorů umožňuje adresovat maximálně 4 GB operační paměti (jsou způsoby, jak tento limit obejít, ale znamená to snížení výkonu). Tato kapacita byla na desktopech pro některé náročné uživatele nedostatečná již před několika lety, takže se objevily první 64bitové procesory.

V mobilním segmentu se ale i kapesní zařízení dostávají do stádia, kdy již mají operační paměť s kapacitou 1 GB, což je pro srovnání čtyřikrát více, než byly minimální požadavky pro operační systém Windows XP při jeho uvedení v roce 2001.

Klepněte pro větší obrázek

Všechny současné moderní platformy s ARM čipy jsou založeny na nejnovější architektuře ARMv7 (Cortex), tedy sedmé generaci, která je pouze 32bitová. U trochu starších nebo levnějších mobilních zařízení se lze setkat ještě také s šestou generací (ARMv6 s modelovými označeními jako ARM11, ARM1176JZ(F)-S atd.).

Nutno podotknout, že nástupce současného Cortex-A9 s označením Cortex-A15, který bude na jedno jádro opět výrazně výkonnější při stejné spotřebě, bude ještě stále založen na 32bitové architektuře ARMv7. První čipy s Cortex-A15 se objeví pravděpodobně již příští rok a dvoujádrové řešení by mělo nabízet stejný výkon, jako čtyři jádra Cortex-A9. Efektivita tak bude výrazně lepší.

Klepněte pro větší obrázek

Cortex-A15 podporuje LPAE (Large Physical Address Extensions) a lze tak částečně obejít maximální kapacitu operační paměti 4 GB. Osmá generace, na které pracují inženýři ARMu již od roku 2007 a která se objeví až v roce 2014/2015, však již bude mít 64bitotvé rozšíření.

Největší změna architektury a serverový segment

Sám ARM uvádí, že osmá generace bude největší změnou architektury od jejího vytvoření v devadesátých letech. A taková změna si pochopitelně žádá i dostatek času pro implementaci především z pohledu vývojářů aplikací a software. Sami si jistě vzpomínáte na první 64bitovou verzi operačního systému Windows a první 64bitové aplikace. Výkon je lepší sice pouze ve specifických oblastech výpočtů, ale hlavní výhodou je možnost alokovat velké množství paměti.

A tady právě přichází serverový segment, kde donedávna vládly procesory Intel, AMD, IBM a další specializované čipy s podporou i terabajtů paměti. Zatímco dříve se hledělo především na co největší výkon, teď je jednou z důležitých oblastí také spotřeba a tím pádem i efektivita platformy. Ať už se jedná o výkon za jeden watt energie nebo cenu za GLOPS či podobně, společnosti čím dál více hledí na více kritérií, protože moderní datacentra musí „uživit“ spousty systémů „zdarma“ z pohledu konkurence se tak hraje hra na mnohem delší běh, než kdy dříve. Vše ve stylu efektivnější přežije.

Klepněte pro větší obrázek

Do tohoto segmentu ale začínají razantně vstupovat zcela noví hráči, kteří pomalu mění složení superpočítačů a nejvýkonnějších datových center. Výpočetní grafické karty, ať už od Nvidie nebo AMD, mají totiž vysoký paralelní výkon a v mnoha případech jsou tak několikanásobně efektivnější a výkonnější, než současné serverové procesory.

V případě jednovláknových aplikací, které nelze snadno paralelizovat, však stále mají klasické procesory své místo. Do této oblasti proto pomalu míří procesory, respektive SoC (System On Chip) čipy, které obsahují nejen samotná procesorová jádra, ale také veškeré další části na jednom kusu křemíku, a to vše s extrémně nízkou spotřebou, velikostí a především nízkou cenou.

První servery ARM platformou chystá HP, kompletní řešení chce poskytovat i Nvidia v rámci své platformy Tegra. Frekvence jader by se v tomto segmentu měla dostat i na bájnou hranici 4 GHz, čip je totiž mnohem menší než klasické procesory.

Osmá generace přinese také hardwarovou podporu šifrování AES (dvě enkódovací a dekódovací instrukce), včetně podpory SHA-1 a SHA-256 (dva 128bitové registry).

Budoucnost s Windows 9

Čipy s architekturou ARMv8 se pravděpodobně neobjeví dříve, než v roce 2014. V té době by se měla pomalu objevit i nová verze Windows, která přijde po Windows 8 (třetí čtvrtletí 2012). Windows 8 budou poprvé podporovat architekturu ARM, i když stále ještě pouze 32bitovou. V další generaci ale jistě můžeme očekávat i podporu AArch64 a tedy 64bitových ARMv8 čipů.

Nesmíme zapomenout ani na Nvidii, Samsung, Apple, Texas Instruments a další výrobce, kteří na této architektuře a procesorech budou vyrábět své čipy a platformy. Jak už bylo mnohokrát řečeno, ARM žádné procesory nevyrábí, pouze prodává licence. To mu dává volnost a možnost soustředit se na samotný vývoj, o rozšíření a prodej se tak postarají stovky výrobců.

Proti této přesile tak teoreticky bude muset bojovat Intel, i když nelze předpokládat, že se do serverového segmentu pustí i někdo další kromě Nvidie. Jsou ale mnohem jednodušší a větší segmenty, které může tento „spolek vyznavačů ARMu“ obsadit – desktopy, notebooky. V současnosti si tito výrobci drží mobilní segment i běžnou spotřební elektroniku, během následujících let se ale jistě mnoho z nich bude postupně snažit dostat i do dalších segmentů, kde doposud vládne Intel doplněný AMD. Celý trh se tak může s nižší cenou, nižší výdrží i menšími rozměry platforem s ARM čipy velmi rychle a během několika let změnit k nepoznání.

Témata článku: Hardware, Technologie, Čipy, Arma, Segment

6 komentářů

Nejnovější komentáře

  • Pierun2 31. 10. 2011 17:49:24
    Článek co článek týkajíce se ARM architektury čtu o tom jak je levná a jak...
  • Filip Flídr 31. 10. 2011 10:05:56
    už se těším
Určitě si přečtěte

Operační systém běžným počítačům nedal Bill Gates, ale Gary Kildall

Operační systém běžným počítačům nedal Bill Gates, ale Gary Kildall

** Gary Kildall pochopil, že levné výpočetní čipy mohou posloužit jako univerzální počítače pro všechny ** Připravil pro ně proto první operační systém ** Později mu systém vyfoukl Microsoft a nazval ho MS DOS

23.  4.  2017 | Pavel Tronner | 57

Umělá inteligence je sice v plenkách, už teď ale přestáváme rozumět, jak vlastně funguje. To je problém

Umělá inteligence je sice v plenkách, už teď ale přestáváme rozumět, jak vlastně funguje. To je problém

** Už je to tady, lidé přestávají chápat počítače ** Systémy neuronových sítí začínají pracovat tak, že ani jejich tvůrci přesně neví, co se uvnitř děje ** Do budoucna to může být závažný problém

24.  4.  2017 | Jakub Čížek | 112

Před 35 lety měl premiéru legendární počítač ZX Spectrum. Připomeňte si „Gumáka“

Před 35 lety měl premiéru legendární počítač ZX Spectrum. Připomeňte si „Gumáka“

** Slavný osmibitový počítač Sinclair ZX Spectrum byl uveden právě před 35 lety ** Připomeňte si tento průkopnický počítač v tematických článcích ** Podívejte se, jak funguje dnes

23.  4.  2017 | Pavel Tronner | 13

Acer chrlí novinky: levný a tenký Predator, nové Switche a další notebooky

Acer chrlí novinky: levný a tenký Predator, nové Switche a další notebooky

** Acer na konferenci v New Yorku představil velkou spoustu novinek z oblasti počítačů, notebooků i monitorů ** Notebookové novinky se dotkly řad Predator, Swift, Switch i Aspire ** Herní notebooky dostaly nový typ chlazení

27.  4.  2017 | Karel Javůrek | 8

Správný počítač má alespoň dva monitory. Anebo je to jinak?

Správný počítač má alespoň dva monitory. Anebo je to jinak?

** David si nedokáže představit práci bez dvou a více monitorů ** Kubovi naopak stačí jeden a ve více displejích se ztrácí ** Jaký přístup je lepší?

23.  4.  2017 | Jakub Čížek | 59


Aktuální číslo časopisu Computer

Supertéma: moderní cestování

Kdy opravdu přijdou nové baterie?

Velké testy: 6 herních notebooků a 8 volantů

Recenze: AMD Ryzen řady 5