Скандальное разоблачение x86: ARM врывается с двух ног |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
МЕНЮ Главная страница Поиск Регистрация на сайте Помощь проекту Архив новостей ТЕМЫ Новости ИИ Голосовой помощник Разработка ИИГородские сумасшедшие ИИ в медицине ИИ проекты Искусственные нейросети Искусственный интеллект Слежка за людьми Угроза ИИ ИИ теория Внедрение ИИКомпьютерные науки Машинное обуч. (Ошибки) Машинное обучение Машинный перевод Нейронные сети начинающим Психология ИИ Реализация ИИ Реализация нейросетей Создание беспилотных авто Трезво про ИИ Философия ИИ Big data Работа разума и сознаниеМодель мозгаРобототехника, БПЛАТрансгуманизмОбработка текстаТеория эволюцииДополненная реальностьЖелезоКиберугрозыНаучный мирИТ индустрияРазработка ПОТеория информацииМатематикаЦифровая экономика
Генетические алгоритмы Капсульные нейросети Основы нейронных сетей Распознавание лиц Распознавание образов Распознавание речи Творчество ИИ Техническое зрение Чат-боты Авторизация |
2022-08-04 23:28 На рынке микроэлектроники царствуют две архитектуры: x86 и ARM (Advanced RISC Machine). И до недавнего времени они сосуществовали в идиллии — с лёгкими нотками конкуренции. Но недавно Apple ткнула палкой в это… болото, показав Apple silicon M1. Все техноблогеры визжали от счастья и отправляли цветы в кабинет Кука. It's a revolution, Но Apple всего лишь ударила клюшкой туда, где шайба окажется, а не туда, где шайба находится сейчас. И не промахнулась. Но на самом деле революция случилась раньше — в серверном сегменте (об этом я расскажу в следующей статье из цикла). Да, ARM-архитектура давно пустила корни в сегменты рынка, где x86 годами удерживала монополию. Конъюнктура дуализма в микропроцессорных архитектурах начала разрушаться ещё до выхода M1 — уже были консьюмерские ARM ноутбуки (привет, Qualcomm), серверы и даже суперкомпьютеры. Об этом и поговорим в статье, ведь сейчас ARM на пороге глобальных перемен.x86 и ARM — двое из ларца Вряд ли я удивлю кого-то из читателей Хабра, сказав, что в мире есть две основные микропроцессорные архитектуры, от которых пошли почти все остальные: RISC и CISC.
Пожалуй, можно написать несколько книг про их различия, преимущества и недостатки. Некоторые авторы на Хабре уже публиковали интересные статьи (раз, два) на эту тему. Моя статья немного про другое, но чтобы общая картина сложилась, вкратце расскажу об отличиях x86 и ARM. Итак. Чаще всего разницу выискивают в способах проектирования, в длине команд, в энергоэффективности, в сложности ПО или в области применения. Тезисы звучат примерно так:
Окей, эти тезисы имеют место быть, но настоящая разница — в наборах инструкций.
Да, это не самое скандальное разоблачение на свете, но после разговоров со знакомыми сисадминами я понял, что далеко не все об этом знают. Разница в проектировании — вот в чём SoC Например, Intel Core i9-12900K или AMD Ryzen 7 4750G — это не CPU, как мы привыкли их называть, а APU (Accelerated Processor Unit), то есть процессор с интегрированной графикой (iGPU) на одном кристалле. Есть модели без встроенной графики, например, Intel Core i9-12900KF или AMD Ryzen 9 3900X — это как раз классические CPU. Но важно учесть, что даже классические CPU — не просто ядра с кэшем. Внутрь встроена логика северного моста, которую раньше на себя брал отдельный чип, распаянный на материнской плате. А вот на ARM чаще всего другая логика — SoC (System-on-a-Chip) или система на кристалле. Это подход к созданию вычислительного устройства, когда на одной интегральной схеме находится де-факто целый компьютер: ядра CPU общего назначения; ядра GPU; специализированные ядра для обработки изображений (ISP), цифровых сигналов (DSP) и нейронных задач (NPU); память GDDR; кэш; контроллер памяти; модем; многоканальный радиочастотный блок; MultiMedia Hardware Accelerator (аппаратное ускорение); AI Accelerator; IO (ввод/вывод) и многое другое. Различия связаны тем, что ПК или ноутбуки достаточно большие, чтобы установить в них платы расширения и чипсет, который включает в себя другие компоненты. Всё что нужно для быстрого выполнения команд встроено в процессор (кэш, северный мост), либо общается с ним по очень быстрым шинам PCI-e (видеоадаптеры, ОЗУ, южный мост). А почти вся площадь кристалла процессора выделяется под вычислительные нужды. Носимая электроника — компактная. Внутри корпуса места мало, а вдобавок туда нужно установить устройства ввода-вывода (дисплей, сенсорная панель, кнопки, динамики, вибромоторчики, камеры, сканеры и другое), сим-карту, а также аккумуляторы для автономной работы и антенны. Поэтому большую часть решили интегрировать прямо в процессор. Всё ради экономии места и быстрого межпроцессорного взаимодействия. Чем дальше в лес, тем больше компонентов интегрируют в SoC. Итого. Два основных различия современных x86 и ARM процессоров — в наборе инструкций и в физической реализации. Они мало чем отличаются с технической точки зрения, а при желании, если понизить вольтаж и частоты, срезать кэш, избавить от предсказателей переходов и выполнения команд вне очереди, их можно привести к одному знаменателю (вспоминаем x86 Android смартфоны на Intel Atom, и ведь работали). шARM маленьких процессоров: как Intel прогадала с рынком Синие долго упирались, не желая разрабатывать процессоры на ARM. Они прошляпили уходящий вагон сапсана, а когда выпустили собственную альтернативу на x86 (Intel Atom) — было поздно. Да, Android нормально работал на x86 процессорах, а некоторые производители, например Lenovo, выпускали годные смартфоны (K900). Если с технической точки зрения процессоры Atom вполне могли дать конкурентное энергопотребление и производительность на ватт, то софт… С его адаптацией были проблемы. А как мы помним, из-за этой же причины в своё время померла очень неплохая Windows Phone, которая также поздно ворвалась в игру. На самом деле у Intel было несколько вариантов выйти победителями:
Но случилось, что случилось. Сначала ARM захватила рынок телефонов, позже — смартфонов и носимой электроники, а дальше начались нападки на вотчину x86: ПК и серверы. Главная причина экспансии — ARM-процессоры быстрее прогрессируют. Не в последнюю очередь из-за модели лицензирования. Любая компания может купить у ARM лицензию на готовые ядра или архитектуру и создавать свои SoC, как это делают, например, Apple, Qualcomm и Samsung. Это даёт относительно низкий порог входа. Архитектура x86 является открытой и бесплатной. Но готовые ядра Intel или AMD вам никто не продаст. При этом для некоторых функций всё равно понадобится покупать лицензию от Intel и AMD. То есть понимаете, какой порог входа? Вы с нуля начинаете конкурировать с двумя гигантами, которые разрабатывали процессоры десятилетиями. Но вопрос, как мне кажется, не столько в самой архитектуре, а в том, сколько денег вкладывается в R&D (исследования и разработки). Сравните сами.
?CUT?
По таблице выше видно, что процессоры на ARM летели семимильными шагами, а вот x86 вальяжно развивались, никуда не торопясь. Я вижу несколько ключевых причин, почему так произошло. Во-первых, это деньги и конкуренция. Рынок процессоров для смартфонов в 2021 году вырос на 23% — до $30,8 млрд. В отдельную категорию выделяют рынок планшетов ($3 млрд), в котором 89% — это ARM, а остальное — x86. А за счёт нормальной модели лицензирования в лагере ARM огромная конкуренция: есть Apple Silicon, Qualcomm Snapdragon, MediaTek, Samsung Ex?nos, Nvidia Tegra и Grace, а также Fujitsu и другие. Все вендоры видят графики роста продаж и прибыли, а конкуренция побуждает их вкладываться в разработку, чтобы не вылететь с этого пира. С 2017-ого года по 2021-ый поставки выросли с 40 млн единиц до более чем 200 миллионов — динамика роста впечатляющая. Рынок x86 процессоров составил $74 млрд, но вырос не так значительно — всего на 11.6% за год. Здесь нужно учесть, что из-за COVID-19 смартфоны стали продаваться хуже, а ПК и ноутбуки для работы из дома — лучше. Intel и AMD вдвоём сидят на суку и без жёсткой конкуренции медленно пилят его (да есть ещё производители, но их доли ничтожно малы). Были годы, когда Intel почти монополизировала рынок x86 (как раз, когда ARM перевернула игру). AMD несколько лет работала с убытками, закрывала линейки процессоров и сокращала штат. А монополия всегда тормозит прогресс. Другая причина быстрой прогрессии — это цикл обновления устройств. Игровой ПК вполне может работать 5 и более лет без обновления процессора: Intel Core i7-6700K (2015 года) позволяет нормально играть в современные игры, если видеокарта на уровне (ссылка на видео). Да, с новым процессором FPS будет выше, но разница не в два раза — речь о нескольких десятках процентов. А теперь давайте взглянем на смартфоны флагманы 2015 года: iPhone 6S, Sony Xperia Z5, Samsung Galaxy S6, LG G4, Google Nexus 6P — ни один из них больше не обновляется, а встретить человека с семилетними смартфонами — непростая задача. Любая модель из среднебюджетного сегмента выиграет по всем параметрам. Вот и получаем, что нормальный цикл обновления в смартфонах (сейчас он замедлился) — около 2 лет. Поэтому и процессоры нужно обновлять быстрее и заметнее. Всё это позволило за 12 лет ARM-процессорам пройти огромный путь: от 200-кратного отставания до вполне себе конкурентного уровня. Могу ошибаться, но есть ощущения, что дальше начнётся игра на выживание. Прошу заметить, что я не говорю о полном исчезновении x86 или об абсолютном преимуществе ARM. Есть ряд задач, где ещё долго не будет смены парадигмы. Но уже сейчас Intel и AMD придётся шевелиться. Циклу быть В следующей статье я расскажу про суперкомпьютеры и серверы на ARM, затрону тему операционных систем и поближе посмотрю на серверные процессоры, которые сделали революцию в производительности за пару лет до Apple M1. Чего только стоит блейд-сервер HP, у которого 288 ARM процессоров и 1152 ядра :) Источник: habr.com Комментарии: |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||