Cortex что это

Небольшое знакомство с ARM-процессорами

Привет, Хабр! Сегодня хочется рассказать немного о семействе процессоров ARM Cortex. Почему? Потому не каждый знает, что вся линейка STM-контроллеров построена на базе данных процессоров, а имеено на процессорах Cortex-M, но помимо них есть и другие типы, поэтому перейдем к делу!

Итак, семейство ARM Cortex — это широко популярное поколение процессоров, выполненных по RISC-архитектуре (RISC — Reduced Instruction Set Computer — архитектура с набором простых инструкций, благодаря данной архитектуре увеличивается быстодействие выполнения команд). Семейство ARM Cortex подразделется на три вида:

ARM Cortex-A — это процессоры, предназначенные для высокопроизводительных применений. Данный тип процессоров используется в смартфонах, планшетах, а также игровых приставках. Линейка процессоров Cortex-A поддерживает следующие наборы инструкций: ARM, Thumb и Thumb-2. Рассмотрим где же все-таки применяются некоторые типы ядер данного семейства процессоров:

ARMv9

О тихой эволюции чипсетов ARM Cortex, которая назревала 10 лет с момента появления ARMv8.

Изображение ARM

Тема Cortex не слишком популярна среди обычных пользователей смартфонов. Все, на что они обращают внимание – это личные ощущения, а максимум, что они позволяют себе узнать из дополнительного материала – это просмотр результатов популярных бенчмарков. Все эти действия, как правило, связаны с принятием решения о приобретении нового смартфона или планшета. Но мы-то с вами не такие, товарищи, мы интересуемся начинкой и ПО наших электронных питомцев. Да, именно питомцев, так как современный человек все больше времени проводит, эмоционально теребя своего маленького дружка, гладя его по экрану и получая в ответ выплеск эмоций, сопровождающий процесс потребления контента. Действительно, во времена завернутой в газету колбасы другом человека была газета, а теперь это смартфон. Поэтому чего уж удивляться тому, что смартфоны с каждым годом становятся все лучше, растут их производительность и количество пикселей в экранах, емкость аккумуляторов и цена. В основе всего по-прежнему лежит производительность центрального процессора и видеочипа, модемы и прочие аппаратные устройства. Каждый год все производители чипсетов представляют новые, еще лучшие, чем раньше, чипсеты, и каждый раз мы слышим, что это очередная «революция». Производитель как-то забывает рассказать, что изменение количества и размера лопастей (ядер) водяной мельницы (чипсета) никакой революцией не является, хотя и дает большую производительность. Так что же можно считать настоящей революцией, когда мы говорим об ARM-чипах? И первое, что приходит на ум – это перенос типовых и самых востребованных функций из программного кода на аппаратный уровень, когда программист вместо полного описания операции вводит только данные для встроенной инструкции процессора. Трудозатраты для создания нового приложения сокращаются, а само оно выполняет задачи гораздо быстрее. Количество и актуальность инструкций, поддерживаемых процессором, является той красной чертой, которая отделяет старое поколение от нового и которую с оговорками можно назвать некоей «революцией» или знаковым переходом на новый качественный уровень.

Для примера, после выхода игры Mafia III владельцы ПК на базе процессоров AMD серии Phenom с ужасом наблюдали на своих мониторах черный экран, а затем и вылет игры, несмотря на мощные видеокарты и избыточный объем оперативной памяти. Камнем преткновения стала процессорная инструкция SSE4.2, которая отсутствовала в процессорах прошлого поколения. Со временем производитель игры добавил необходимый код, но ситуацию это исправило не сильно (видео выше). Из этой ситуации легко делается простой вывод: даже если программист реализует некий программный эмулятор новых аппаратных инструкций для старых чипсетов в софте, то быстро выполнять задачи приложение все равно не сможет. И подобная ситуация может повториться с нашими смартфонами в 2022 году. Может так случиться, что новые приложения будут работать очень медленно либо вообще откажутся запускаться на вполне еще бодрых бывших флагманах. Об очередном изменении набора инструкций в мобильных процессорах и поговорим в дальнейшем материале, а поводом, как и всегда, послужили новости от компании ARM.