קוראים כמוך עוזרים לתמוך ב-MUO. כאשר אתה מבצע רכישה באמצעות קישורים באתר שלנו, אנו עשויים להרוויח עמלת שותף.
המעבד הוא המוח של כל מחשב, והוא מתפתח כל הזמן כדי לשפר את היעילות. העיצוב של המעבד קובע כמה הוראות הוא יכול לבצע וכמה מהר וביעילות הוא יכול לבצע אותן. RISC, RISC-V ו-ARM הם מונחים המשמשים בתכנון מעבד לציון סוג מעבד המשתמש בסוג מסוים של ארכיטקטורת ערכת הוראות (ISA).
למרות שאינם בשימוש נפוץ במחשבים מיינסטרים, מעבדים אלה מניעים סמארטפונים, מיקרו-בקרים, מחשבים עם לוח יחיד וכל מיני מכשירי IoT. המשך לקרוא כדי ללמוד עוד עליהם ועל ההבדלים ביניהם.
הסבר על ארכיטקטורת ערכת הוראות ו-RISC
זה יכול להיות קשה להבין את ההבדל בין RISC, RISC-V ו-ARM אם אתה לא יודע כיצד מעבדים עובדים ומבצעים קוד. אז, לפני שנתחיל להשוות את המונחים, הבה נדבר תחילה על ארכיטקטורת ערכות ההוראות וכיצד היא שונה ממה שמעבד המחשב הרגיל שלך משתמש בו.
בין אם מדובר במיקרו-מעבד, מיקרו-מחשב או מחשב שולחני רגיל, המעבדים שלהם כולם משתמשים בארכיטקטורת ערכת הוראות (ISA). ISA הוא החלק של המעבד שמכיל את כל ההוראות הבסיסיות שמעבד יכול לבצע. הוראות אלו הן אבני הבניין של תוכנית מחשב. הם בדרך כלל לא מורכבים יותר מהחיבור והחיסור הבסיסיים שלך.
באופן כללי, ישנם שני סוגים של ISA המסתובבים בשוק. הם ארכיטקטורות RISC ו-CISC. RISC מייצג Reduced Instruction Set Computer, בעוד ש-CISC מייצג Complex Instruction Set Computer. שתי הארכיטקטורות נפוצות כיום, כאשר x86 (מעבדי אינטל ו-AMD) הוא המעבד המוביל המשתמש ב-CISC ו-ARM (מעבדי Qualcomm ו-MediaTek) כארכיטקטורת RISC הפופולרית ביותר.
ביסודו של דבר, RISC היא ארכיטקטורת מחשב שתוכננה ומותאמת לשימוש בפחות הוראות מאשר מקבילותיה ל-CISC. פחות הוראות אלה וטכנולוגיית אופטימיזציה אחרת המשמשת בארכיטקטורת RISC מאפשרים סוגים אלה של מעבדים כדי להשתמש בפחות חשמל, מה שהופך אותם לאידיאליים עבור סמארטפונים, מצלמות, שעונים חכמים וכל מיני IoT מכשירים.
מה זה ARM?
קבענו שמעבדי ARM הם חלק מארכיטקטורת RISC המובילה בשוק. אז מה זה בעצם ARM, ולמה הם מעבדי ה-RISC הפופולריים ביותר?
לפני RISC-V (עליו נדבר בקרוב), מעבדים מבוססי ARM היו האופציה היחידה עבור כל מי שרוצה לבנות מוצר אלקטרוני באמצעות מעבדים מותאמים אישית משלו.
Arm (עם האותיות הקטנות "rm") Ltd. היא חברה שמעצבת ורישיונות שבבים עבור יצרני חומרה שונים, כמו אפל, מדיהטק, קוואלקום וחברות קטנות יותר כמו PINE64. הם משתמשים ב-ARM ISA במקור סגור משלהם כדי לתכנן מיקרו-מעבדים יעילים ביותר ומערכת-על-שבב (SoC). כל העיצובים שנעשו על ידי Arm ידועים כמעבדי Advanced RISC Machine או פשוט מעבדי ARM (כל האותיות הגדולות).
מלבד היותה אחת החברות הראשונות למכור וליצור עיצובי שבבים בהתאמה אישית, Arm הצליחה להיות מעצב שבבי RISC דומיננטי בגלל החידושים המתמשכים שלו עם ARM ISA ומעבד ARM עיצובים.
בדומה ל-APU של AMD, המשלב מעבד ו-GPU לתוך קובייה אחת, ידוע שמעבדי ARM משלבים מעבד, GPU, זיכרון, DSP ומודמים שונים, כולם בקובייה או שבב אחד - זה נקרא מערכת על שבב (SoC). האינטגרציה ההדוקה הזו של מספר מודולים אפשרה למעבדי ARM להיות מהירים ויעילים.
מה זה RISC-V?
RISC-V הוא תקן פתוח שפותח באוניברסיטת קליפורניה, ברקלי. ISA זה לא מציג שום טכנולוגיה חדשה בשוק, ובכל זאת רבים משערים שזהו העתיד של מעבדים מבוססי RISC. אז למה זה?
RISC-V זכה לתשומת לב מחברות כמו אמזון, גוגל, קוואלקום, אינטל, Rockchip, SiFive, Sony, ZTE ו-Western Digital. הסיבה לכך היא ש-RISC-V הוא ISA בתקן פתוח. RISC-V International (עמותה ללא מטרות רווח עבור RISC-V) מאפשרת לכל אחד להשתמש ב-RISC-V ISA על המעבדים שלו מבלי לשלם עמלה.
הדבר הגדול ב-RISC-V הוא היכולת שלו להרחיב את מערך ההוראות בהתבסס על התהליכים שהשבב שלך יזדקק למוצר נתון. RISC-V מתחיל רק עם ערכת הוראות בסיסית של 47 הוראות. הוראות אלה כוללות את כל הפונקציונליות הבסיסית שהשבב צריך כדי לעבוד ולבצע משימות בסיסיות.
לאחר מכן, המעצבים יהיו חופשיים לבחור אילו הוראות להוסיף לערכת ההוראות הבסיסית כדי לתת לשבב את כל הפונקציונליות הדרושה לו ללא כל פונקציונליות נפיחות נוספת שבה הוא לא ישתמש.
למרות ש-RISC-V הוא עדיין ISA חדש יחסית, הפוטנציאל שלו לספק שבבים מיוחדים חסכוניים ויעילים ביותר עבור יישומים שונים הוא מה שהופך אותו ל-ISA מיוחד.
ARM או RISC V? איזה יותר טוב?
ARM ו-RISC-V הם ISAs העוקבים אחר פילוסופיית העיצוב של RISC, אז איזה מהם עדיף?
לשם השוואה, הנה השוואת הביצועים בין מעבד P670 של SiFive לעומת מעבד. מעבד Cortex-A78 של Arm:
כפי שניתן לראות באיור, ה-Cortex-A78 מקדים מעט את ה-P670 לגבי שיא ביצועי חוט בודד. למרות שה-Cortex-A78 מנצח בביצועים גולמיים, ה-P670 מכפיל את צפיפות המחשוב של ה-Cortex-A78. המשמעות היא שמעבד ה-P670 של SiFive מספק שיא ביצועי חוט בודד בהשוואה ל-Cortex-A78, שהוא פי שניים מהגודל הפיזי של ה-P670.
בהשוואה זו, מעבד ה-P670 של SiFive מנצח את ה-Cortex-A78 של Arm על כך שהוא מספק ביצועים דומים עם חוט בודד בחצי מהגודל. עם זאת, כדאי גם לשים לב שה-Cortex-A78 שוחרר בדצמבר 2020 דרך Vivo X60 ו-X60 Pro, בעוד שה-P670 הוכרז רק בראשון בנובמבר 2022.
זה בערך הבדל של שנתיים מבחינת מחקר ופיתוח. המעבדים האחרונים של Arm פועלים כעת על ARMv9 ISA, ומשפרים משמעותית את ה-ARMv8 שבו משתמש ה-Cortex-A78. כדי לשים את זה בפרספקטיבה, מעבדי ARMv9 העדכניים ביותר מספקים ביצועים גבוהים יותר בכ-30% וחסכוניים באנרגיה ב-50%.
אז במונחים של ביצועים גולמיים, מעבדי ARM עדיין נמצאים בראש. אבל עם P670 של SiFive שמספק פי שניים צפיפות מחשוב בהשוואה ל-Cortex-A78, נראה שלמעבדי RISC-V יש יתרון על פני מעבדי ARM לגבי טכנולוגיות לבישות אשר מרוויחות רבות משימוש במידות קטנות יותר מעבדים.
RISC, RISC-V ו-ARM הן ארכיטקטורות שונות של ערכות הוראות
לסיכום, RISC היא פילוסופיית עיצוב שמשתמשת בפחות הוראות ממה שהיית מוצא במעבד שולחני רגיל כמו x86. הוראות קצרות יותר ופחות מאפשרות למעבדי RISC להיות חסכוניים ביותר בצריכת החשמל.
ARM היא ISA עם קוד סגור המבוסס על RISC אשר מורשה לחברות עבור המעבדים וה-SoCs שלהן. ה-ARM ISA מאפשר ל-ARM לעצב מעבדי RISC בעלי ביצועים גבוהים כמו שבבי M1 של אפל. מצד שני, RISC-V הוא ISA בסטנדרט פתוח המבוסס על RISC שכל אחד יכול להשתמש בו כדי לעצב את השבבים שלו מבלי לשלם דמי רישיון. אופי הקוד הפתוח שלו מאפשר לשנות ולהרחיב את RISC-V ISA כדי ליצור שבבים מיוחדים עבור משימות ספציפיות.
למרות שזה אולי לא כל כך חשוב, התחרות המתמשכת הזו בין ARM ו-RISC-V תועיל בוודאי לכל הצרכנים, במיוחד כשמדובר במכשירי IoT, מיקרו-בקרים, מחשבים עם לוח יחיד ומכשירי כף יד כמו סמארטפונים וטאבלטים. ומי יודע, עם שבבי M1 של אפל כהוכחה, מעבדים מבוססי RISC עשויים למעשה להתחרות במעבדי x86 מוקדם מהצפוי.