Cet article traite de l'architecture du processeur ARM Cortex A7. Les produits semi-conducteurs basés sur celui-ci peuvent être trouvés dans les smartphones, les routeurs, les tablettes PC et autres appareils mobiles, où il occupait jusqu'à récemment une position de leader dans ce segment de marché. Maintenant, il est progressivement remplacé par des solutions de processeur plus récentes et plus récentes.
Brèves informations sur ARM
L'histoire d'ARM a commencé en 1990 lorsqu'elle a été fondée par Robin Saxby. La base de sa création était une nouvelle architecture de microprocesseur. Si auparavant la position dominante sur le marché des CPU était occupée par x86 ou CISC, alors après la formation de cette société, une alternative valable est apparue sous la forme de RISC. Dans le premier cas, l'exécution du code du programme était réduite à 4 étapes:
- Obtenir les instructions de la machine.
- Exécution de la conversion du microcode.
- Obtenir des micro-instructions.
- Exécution pas à pas des microinstructions.
L'idée principale de l'architecture RIS' était que le traitement du code de programme peut être réduit à 2 étapes:
- Obtenir les instructions RISC.
- Traitement des instructions RISC.
Dans le premier et dans le second cas, il y a à la fois des avantages et des inconvénients importants. x86 a conquis avec succès le marché des ordinateurs, et RISC (y compris ARM Cortex A7, introduit en 2011) - le marché des appareils mobiles.
L'histoire de l'apparition de l'architecture Cortex A7. Caractéristiques principales
Cortex A8 a servi de base au Cortex A7. L'idée principale des développeurs dans ce cas était d'augmenter les performances et d'améliorer considérablement l'efficacité énergétique de la solution de processeur. C'est ce qui est finalement arrivé aux ingénieurs d'ARM. Une autre caractéristique importante dans ce cas était qu'il était devenu possible de créer un processeur avec la technologie big. LITTLE. C'est-à-dire qu'un cristal semi-conducteur pourrait inclure 2 modules de calcul. L'un d'eux visait à résoudre les tâches les plus simples avec une consommation d'énergie minimale et, en règle générale, les cœurs Cortex A7 remplissaient ce rôle. Le second était conçu pour exécuter les logiciels les plus complexes et était basé sur les unités de calcul Cortex A15 ou Cortex A17. Officiellement, "Cortex A7" a été présenté, comme indiqué précédemment, en 2011. Eh bien, le premier processeur ARM Cortex A7 est sorti un an plus tard, c'est-à-dire en 2012.
Technologie de production
Initialementles produits semi-conducteurs à base d'A7 ont été fabriqués selon les normes technologiques de 65 nm. Maintenant, cette technologie est désespérément dépassée. Par la suite, deux autres générations de processeurs A7 ont été lancées selon les normes de tolérance de 40 nm et 32 nm. Mais maintenant, ils sont devenus inutiles. Les derniers modèles de CPU basés sur cette architecture sont déjà fabriqués selon les normes 28 nm, et ce sont eux que l'on trouve encore en vente. Une nouvelle transition vers des processus technologiques plus récents avec de nouvelles normes de tolérance et une architecture obsolète n'est guère à prévoir. Les puces basées sur A7 occupent désormais le segment le plus budgétaire du marché des appareils mobiles et sont progressivement remplacées par des gadgets basés sur A53, qui, avec presque les mêmes paramètres d'efficacité énergétique, ont un niveau de performance plus élevé.
Architecture du cœur du microprocesseur
1, 2, 4 ou 8 cœurs peuvent faire partie d'un processeur basé sur ARM Cortex A7. Les caractéristiques des processeurs dans ce dernier cas indiquent que la puce se compose essentiellement de 2 grappes de 4 cœurs. Pendant 2-3 ans, les produits de processeurs d'entrée de gamme étaient basés sur des puces avec 1 ou 2 modules de calcul. Le niveau intermédiaire était occupé par des solutions à 4 cœurs. Eh bien, le segment premium était derrière les puces à 8 cœurs. Chaque cœur de microprocesseur basé sur cette architecture comprenait les modules suivants:
- Unité à virgule flottante (FPU).
- Niveau de trésorerie 1.
- Bloc NEON pour l'optimisation du CPU.
- Module de calcul ARMv7.
Il y avait aussi les points communs suivantscomposants pour tous les cœurs du CPU:
- Cash L2.
- Unité de contrôle centrale CoreSight.
-
Contrôleur de bus de données AMBA avec une capacité de 128 bits.
Fréquences possibles
La fréquence d'horloge maximale pour cette architecture de microprocesseur peut varier de 600 MHz à 3 GHz. Il convient également de noter que ce paramètre, qui indique l'impact maximum sur les performances du système informatique, est variable. De plus, la fréquence est influencée par trois facteurs à la fois:
- Le niveau de complexité du problème à résoudre.
- Degré d'optimisation logicielle pour le multithreading.
- Valeur actuelle de la température du cristal semi-conducteur.
A titre d'exemple, considérons l'algorithme de la puce MT6582, qui est basé sur A7 et comprend 4 unités de calcul, dont la fréquence varie de 600 MHz à 1,3 GHz. En mode veille, ce dispositif processeur ne peut comporter qu'une seule unité de calcul, et il fonctionne à la fréquence la plus basse possible de 600 MHz. Une situation similaire se produira lorsqu'une application simple est lancée sur un gadget mobile. Mais lorsqu'un jouet gourmand en ressources avec optimisation pour le multithreading apparaît dans la liste des tâches, les 4 blocs de traitement de code de programme à une fréquence de 1,3 GHz commenceront automatiquement à fonctionner. Au fur et à mesure que le processeur chauffe, les cœurs les plus chauds abaisseront la valeur de fréquence ou mêmeéteindre. D'une part, cette approche offre une efficacité énergétique et, d'autre part, un niveau acceptable de performances des puces.
Cache
Seuls 2 niveaux de cache sont fournis dans ARM Cortex A7. Les caractéristiques du cristal semi-conducteur, à leur tour, indiquent que le premier niveau est nécessairement divisé en 2 moitiés égales. L'un d'eux doit stocker des données et l'autre - des instructions. La taille totale du cache au 1er niveau selon les spécifications peut être égale à 64 Ko. En conséquence, nous obtenons 32 Ko pour les données et 32 Ko pour le code. Le cache de 2e niveau dans ce cas dépendra du modèle de processeur spécifique. Son plus petit volume peut être égal à 0 Mo (c'est-à-dire absent) et le plus grand - 4 Mo.
Contrôleur RAM. Fonctionnalités
Le contrôleur de RAM intégré est fourni avec n'importe quel processeur ARM Cortex A7. Les caractéristiques du plan technique indiquent qu'il est axé sur le travail en conjonction avec la RAM LPDDR3. Les fréquences de fonctionnement recommandées de la RAM dans ce cas sont 1066 MHz ou 1333 MHz. La taille maximale de RAM que l'on peut trouver en pratique pour ce modèle de puce est de 2 Go.
Graphiques intégrés
Comme prévu, ces dispositifs à microprocesseur ont un sous-système graphique intégré. ARM recommande l'utilisation de sa propre carte graphique Mali-400MP2 avec ce CPU. Mais ses performances ne suffisent souvent pas à libérer le potentieldispositif à microprocesseur. Par conséquent, les concepteurs de puces utilisent des adaptateurs plus efficaces en combinaison avec cette puce, par exemple, Power VR6200.
Fonctionnalités du logiciel
Trois types de systèmes d'exploitation ciblent les processeurs ARM:
- Android du géant de la recherche Google.
- iOS par APPLE.
- Windows Mobile par Microsoft.
Tous les autres logiciels système n'ont pas encore reçu beaucoup de distribution. Comme vous pouvez le deviner, la plus grande part de marché de ces logiciels est occupée par Android. Ce système a une interface simple et intuitive et les appareils d'entrée de gamme basés sur celui-ci sont très, très abordables. Jusqu'à la version 4.4 incluse, il était 32 bits et depuis la version 5.0, il a commencé à prendre en charge les calculs 64 bits. Ce système d'exploitation fonctionne avec succès sur n'importe quelle famille de processeurs RISC, y compris ARM Cortex A7. Le menu d'ingénierie est une autre caractéristique importante de ce logiciel système. Avec son aide, vous pouvez reconfigurer de manière significative les capacités du système d'exploitation. L'accès à ce menu peut être obtenu à l'aide d'un code individuel pour chaque modèle de CPU.
Une autre caractéristique importante de ce système d'exploitation est l'installation automatique de toutes les mises à jour possibles. Par conséquent, même de nouvelles fonctionnalités peuvent apparaître sur les puces de la famille ARM Cortex A7. Le firmware peut les ajouter. Le deuxième système est destiné aux gadgets mobiles APPLE. Ces appareils occupent principalement le segment haut de gamme et ont des niveaux de performance et de coût correspondants. Le dernier OS face à Windows Mobile n'a pas encore reçugrande diffusion. Il existe des appareils basés sur celui-ci dans n'importe quel segment de gadgets mobiles, mais une petite quantité de logiciels d'application dans ce cas a un effet dissuasif sur sa distribution.
Modèles de processeurs
Les plus abordables et les moins productives dans ce cas sont les puces à 1 cœur. Le plus répandu d'entre eux était le MT6571 de MediaTek. Les processeurs ARM Cortex A7 Dual Core sont d'un cran. Un exemple est le MT6572 du même fabricant. Un niveau de performance encore plus élevé a été fourni par Quad Core ARM Cortex A7. La puce la plus populaire de cette famille est la MT6582, que l'on trouve désormais même dans les gadgets mobiles d'entrée de gamme. Eh bien, le plus haut niveau de performances a été fourni par les processeurs centraux à 8 cœurs, auxquels appartenait le MT6595.
Nouvelles perspectives de développement
Jusqu'à présent, vous pouvez toujours trouver des appareils mobiles dans les rayons des magasins basés sur un processeur à semi-conducteur basé sur 4X ARM Cortex A7. Ce sont MT6580, MT6582 et Snapdragon 200. Toutes ces puces intègrent 4 unités de calcul et présentent un excellent niveau d'efficacité énergétique. De plus, le coût dans ce cas est très, très modeste. Mais encore, les meilleurs moments de cette architecture de microprocesseur sont derrière nous. Le pic des ventes de produits basés sur celui-ci est tombé en 2013-2014, alors qu'il n'avait pratiquement aucune alternative sur le marché des gadgets mobiles. De plus, dans ce cas, nous parlons d'appareils économiques avec 1 ou 2modules informatiques, et avec des gadgets phares avec un processeur à 8 cœurs. À l'heure actuelle, il est progressivement chassé du marché par Cortex A53, qui est essentiellement une version 64 bits modifiée d'A7. Dans le même temps, elle a conservé complètement et complètement les principaux avantages de son prédécesseur, et l'avenir lui appartient définitivement.
Avis d'experts et d'utilisateurs. Avis réels sur les puces basées sur cette architecture. Forces et faiblesses
Certainement, l'apparition de l'architecture ARM Cortex A7 des appareils à microprocesseur est devenue un événement important pour le monde des appareils mobiles. La meilleure preuve en est que des appareils basés sur celui-ci sont vendus avec succès depuis plus de 5 ans. Bien sûr, les capacités du processeur basé sur A7 ne suffisent plus, même pour résoudre des tâches de niveau intermédiaire, mais le code de programme le plus simple sur de telles puces fonctionne toujours avec succès. La liste de ces logiciels comprend la lecture vidéo, l'écoute d'enregistrements audio, la lecture de livres, la navigation sur le Web, et même les jouets les plus simples dans ce cas démarreront sans aucun problème. C'est ce sur quoi se concentrent les principaux portails thématiques dédiés aux gadgets et appareils mobiles, à la fois les principaux experts de ce type et les utilisateurs ordinaires. Le principal inconvénient d'A7 est le manque de prise en charge de l'informatique 64 bits. Eh bien, ses principaux avantages incluent la combinaison parfaite d'efficacité énergétique et de performance.
Résultats
Certainement, l'architecture ARM Cortex A7 est un toutère dans le monde des appareils mobiles. C'est avec son avènement que les appareils mobiles sont devenus abordables et assez productifs. Et le simple fait qu'il soit vendu avec succès depuis plus de 5 ans en est une autre confirmation. Mais si au début, les gadgets basés sur celui-ci occupaient les segments moyen et haut de gamme du marché, il ne leur reste plus que la classe budgétaire. Cette architecture est obsolète et devient progressivement une chose du passé.
