यह लेख ARM Cortex A7 प्रोसेसर आर्किटेक्चर पर चर्चा करेगा। इस पर आधारित सेमीकंडक्टर उत्पाद स्मार्टफोन, राउटर, टैबलेट पीसी और अन्य मोबाइल उपकरणों में पाए जा सकते हैं, जहां यह हाल ही में इस बाजार खंड में अग्रणी स्थान रखता था। अब इसे धीरे-धीरे नए और नए प्रोसेसर समाधानों द्वारा प्रतिस्थापित किया जा रहा है।
एआरएम के बारे में संक्षिप्त जानकारी
एआरएम का इतिहास 1990 में शुरू हुआ जब इसकी स्थापना रॉबिन सैक्सबी ने की थी। इसके निर्माण का आधार एक नया माइक्रोप्रोसेसर आर्किटेक्चर था। यदि इससे पहले सीपीयू बाजार में प्रमुख स्थान x86 या CISC का था, तो इस कंपनी के गठन के बाद, RISC के रूप में एक योग्य विकल्प दिखाई दिया। पहले मामले में, प्रोग्राम कोड का निष्पादन 4 चरणों में घटाया गया था:
- मशीन निर्देश प्राप्त करें।
- माइक्रोकोड रूपांतरण करना।
- सूक्ष्म निर्देश प्राप्त करना।
- सूक्ष्म निर्देशों का चरण-दर-चरण निष्पादन।
RISС आर्किटेक्चर का मुख्य विचार यह था कि प्रोग्राम कोड की प्रोसेसिंग को 2 चरणों में कम किया जा सकता है:
- आरआईएससी निर्देश प्राप्त करें।
- आरआईएससी निर्देशों को संसाधित करना।
पहले और दूसरे मामले दोनों में प्लस और महत्वपूर्ण कमियां दोनों हैं। x86 ने सफलतापूर्वक कंप्यूटर बाजार पर विजय प्राप्त की, और RISC (ARM Cortex A7 सहित, 2011 में पेश किया गया) - मोबाइल डिवाइस बाजार।
कॉर्टेक्स ए7 आर्किटेक्चर की उपस्थिति का इतिहास। मुख्य विशेषताएं
Cortex A8 ने Cortex A7 के आधार के रूप में कार्य किया। इस मामले में डेवलपर्स का मुख्य विचार प्रदर्शन को बढ़ाना और प्रोसेसर समाधान की ऊर्जा दक्षता में काफी सुधार करना था। आखिरकार एआरएम के इंजीनियरों के साथ यही हुआ। इस मामले में एक और महत्वपूर्ण विशेषता यह थी कि बड़ी. LITTLE तकनीक के साथ सीपीयू बनाना संभव हो गया। अर्थात्, एक सेमीकंडक्टर क्रिस्टल में 2 कंप्यूटिंग मॉड्यूल शामिल हो सकते हैं। उनमें से एक का उद्देश्य न्यूनतम बिजली की खपत के साथ सबसे सरल कार्यों को हल करना था, और, एक नियम के रूप में, कॉर्टेक्स ए 7 कोर ने इस भूमिका में काम किया। दूसरा सबसे जटिल सॉफ्टवेयर चलाने के लिए डिजाइन किया गया था और यह कॉर्टेक्स ए15 या कोर्टेक्स ए17 कंप्यूटिंग इकाइयों पर आधारित था। आधिकारिक तौर पर, "कॉर्टेक्स ए 7" प्रस्तुत किया गया था, जैसा कि पहले उल्लेख किया गया था, 2011 में। खैर, पहला ARM Cortex A7 प्रोसेसर एक साल बाद यानी 2012 में जारी किया गया था।
उत्पादन तकनीक
शुरुआत मेंA7 पर आधारित सेमीकंडक्टर उत्पादों का उत्पादन 65 एनएम के तकनीकी मानकों के अनुसार किया गया था। अब यह तकनीक निराशाजनक रूप से पुरानी हो चुकी है। इसके बाद, A7 प्रोसेसर की दो और पीढ़ियों को 40 एनएम और 32 एनएम के सहिष्णुता मानकों के अनुसार जारी किया गया था। लेकिन अब वे अप्रासंगिक हो गए हैं। इस वास्तुकला पर आधारित नवीनतम सीपीयू मॉडल पहले से ही 28 एनएम मानकों के अनुसार निर्मित हैं, और यह वे हैं जो अभी भी बिक्री पर पाए जा सकते हैं। नए सहिष्णुता मानकों और पुरानी वास्तुकला के साथ नई तकनीकी प्रक्रियाओं में एक और संक्रमण की उम्मीद नहीं की जा सकती है। A7 पर आधारित चिप्स अब मोबाइल डिवाइस बाजार के सबसे बजटीय खंड पर कब्जा कर लेते हैं और उन्हें धीरे-धीरे A53 पर आधारित गैजेट्स द्वारा प्रतिस्थापित किया जा रहा है, जो लगभग समान ऊर्जा दक्षता मापदंडों के साथ उच्च स्तर का प्रदर्शन करते हैं।
माइक्रोप्रोसेसर कोर की वास्तुकला
1, 2, 4 या 8 कोर एआरएम कोर्टेक्स ए7 आधारित सीपीयू का हिस्सा हो सकते हैं। बाद के मामले में प्रोसेसर की विशेषताओं से संकेत मिलता है कि चिप में अनिवार्य रूप से 4 कोर के 2 क्लस्टर होते हैं। 2-3 वर्षों के लिए, एंट्री-लेवल प्रोसेसर उत्पाद 1 या 2 कंप्यूटिंग मॉड्यूल वाले चिप्स पर आधारित थे। मध्य स्तर पर 4-कोर समाधानों का कब्जा था। खैर, प्रीमियम सेगमेंट 8-कोर चिप्स के पीछे था। इस आर्किटेक्चर पर आधारित प्रत्येक माइक्रोप्रोसेसर कोर में निम्नलिखित मॉड्यूल शामिल हैं:
- फ्लोटिंग पॉइंट यूनिट (FPU)।
- नकद स्तर 1.
- सीपीयू अनुकूलन के लिए नीयन ब्लॉक।
- ARMv7 कंप्यूट मॉड्यूल।
निम्नलिखित सामान्य भी थेसीपीयू में सभी कोर के लिए घटक:
- नकद L2.
- कोरसाइट कोर कंट्रोल यूनिट।
- 128 बिट क्षमता वाला अंबा डेटा बस नियंत्रक।
संभावित आवृत्तियों
इस माइक्रोप्रोसेसर आर्किटेक्चर के लिए अधिकतम घड़ी आवृत्ति 600 मेगाहर्ट्ज से 3 गीगाहर्ट्ज तक भिन्न हो सकती है। यह भी ध्यान दिया जाना चाहिए कि यह पैरामीटर, जो कंप्यूटिंग सिस्टम के प्रदर्शन पर अधिकतम प्रभाव को इंगित करता है, भिन्न होता है। इसके अलावा, आवृत्ति एक साथ तीन कारकों से प्रभावित होती है:
- समस्या की जटिलता का स्तर हल किया जा रहा है।
- मल्टीथ्रेडिंग के लिए सॉफ्टवेयर अनुकूलन की डिग्री।
- अर्धचालक क्रिस्टल तापमान का वर्तमान मूल्य।
एक उदाहरण के रूप में, MT6582 चिप के एल्गोरिथ्म पर विचार करें, जो A7 पर आधारित है और इसमें 4 कंप्यूटिंग इकाइयां शामिल हैं, जिनकी आवृत्ति 600 मेगाहर्ट्ज से 1.3 गीगाहर्ट्ज़ तक भिन्न होती है। निष्क्रिय मोड में, इस प्रोसेसर डिवाइस में केवल एक गणना इकाई हो सकती है, और यह 600 मेगाहर्ट्ज की न्यूनतम संभव आवृत्ति पर संचालित होती है। ऐसी ही स्थिति तब होगी जब मोबाइल गैजेट पर एक साधारण एप्लिकेशन लॉन्च किया जाएगा। लेकिन जब कार्यों की सूची में मल्टीथ्रेडिंग के लिए अनुकूलन के साथ एक संसाधन-गहन खिलौना दिखाई देता है, तो 1.3 गीगाहर्ट्ज़ की आवृत्ति पर प्रोग्राम कोड प्रोसेसिंग के सभी 4 ब्लॉक स्वचालित रूप से काम करना शुरू कर देंगे। जैसे ही सीपीयू गर्म होता है, सबसे गर्म कोर आवृत्ति मान या यहां तक कि कम कर देंगेबंद करें। एक ओर, यह दृष्टिकोण ऊर्जा दक्षता प्रदान करता है, और दूसरी ओर, चिप प्रदर्शन का एक स्वीकार्य स्तर।
कैश
ARM Cortex A7 में केवल 2 कैश लेवल दिए गए हैं। अर्धचालक क्रिस्टल की विशेषताएं, बदले में, इंगित करती हैं कि पहला स्तर आवश्यक रूप से 2 बराबर हिस्सों में विभाजित है। उनमें से एक को डेटा स्टोर करना चाहिए, और दूसरा - निर्देश। विनिर्देशों के अनुसार प्रथम स्तर पर कुल कैश आकार 64 केबी के बराबर हो सकता है। नतीजतन, हमें डेटा के लिए 32 केबी और कोड के लिए 32 केबी मिलता है। इस मामले में दूसरा स्तर कैश विशिष्ट सीपीयू मॉडल पर निर्भर करेगा। इसका सबसे छोटा आयतन 0 एमबी (अर्थात अनुपस्थित) के बराबर हो सकता है, और सबसे बड़ा - 4 एमबी।
रैम नियंत्रक। विशेषताएं
बिल्ट-इन रैम कंट्रोलर किसी भी एआरएम कोर्टेक्स ए7 प्रोसेसर के साथ आता है। तकनीकी योजना की विशेषताओं से संकेत मिलता है कि यह LPDDR3 RAM के साथ मिलकर काम करने पर केंद्रित है। इस मामले में रैम की अनुशंसित ऑपरेटिंग आवृत्तियां 1066 मेगाहर्ट्ज या 1333 मेगाहर्ट्ज हैं। इस चिप मॉडल के लिए व्यवहार में पाया जा सकने वाला अधिकतम RAM आकार 2 GB है।
एकीकृत ग्राफिक्स
जैसा कि अपेक्षित था, इन माइक्रोप्रोसेसर उपकरणों में एक एकीकृत ग्राफिक्स सबसिस्टम है। एआरएम इस सीपीयू के साथ अपने स्वयं के माली-400MP2 ग्राफिक्स कार्ड के उपयोग की सिफारिश करता है। लेकिन इसका प्रदर्शन अक्सर क्षमता को अनलॉक करने के लिए पर्याप्त नहीं होता हैमाइक्रोप्रोसेसर डिवाइस। इसलिए, चिप डिजाइनर इस चिप के साथ संयोजन में अधिक कुशल एडेप्टर का उपयोग करते हैं, उदाहरण के लिए, पावर VR6200।
सॉफ्टवेयर सुविधाएँ
तीन प्रकार के ऑपरेटिंग सिस्टम एआरएम प्रोसेसर को लक्षित करते हैं:
- खोज दिग्गज Google की ओर से Android।
- एप्पल द्वारा आईओएस।
- माइक्रोसॉफ्ट द्वारा विंडोज मोबाइल।
अन्य सभी सिस्टम सॉफ़्टवेयर को अभी तक अधिक वितरण नहीं मिला है। इस तरह के सॉफ़्टवेयर का सबसे बड़ा बाज़ार हिस्सा, जैसा कि आप अनुमान लगा सकते हैं, Android पर कब्जा कर लिया गया है। इस प्रणाली में एक सरल और सहज ज्ञान युक्त अंतरफलक है और इसके आधार पर प्रवेश स्तर के उपकरण बहुत, बहुत सस्ती हैं। संस्करण 4.4 तक समावेशी, यह 32-बिट था, और 5.0 के बाद से यह 64-बिट गणनाओं का समर्थन करना शुरू कर दिया। यह ओएस एआरएम कोर्टेक्स ए7 सहित आरआईएससी सीपीयू के किसी भी परिवार पर सफलतापूर्वक चलता है। इंजीनियरिंग मेनू इस सिस्टम सॉफ्टवेयर की एक अन्य महत्वपूर्ण विशेषता है। इसकी मदद से, आप ओएस की क्षमताओं को महत्वपूर्ण रूप से पुन: कॉन्फ़िगर कर सकते हैं। प्रत्येक सीपीयू मॉडल के लिए अलग-अलग कोड का उपयोग करके इस मेनू तक पहुंच प्राप्त की जा सकती है।
इस OS की एक और महत्वपूर्ण विशेषता यह है कि सभी संभावित अपडेट अपने आप इंस्टॉल हो जाते हैं। इसलिए, एआरएम कॉर्टेक्स ए 7 परिवार के चिप्स पर भी नई सुविधाएँ दिखाई दे सकती हैं। फर्मवेयर उन्हें जोड़ सकता है। दूसरी प्रणाली एप्पल मोबाइल गैजेट्स के उद्देश्य से है। इस तरह के उपकरण मुख्य रूप से प्रीमियम सेगमेंट पर कब्जा कर लेते हैं और प्रदर्शन और लागत के समान स्तर होते हैं। विंडोज मोबाइल के सामने नवीनतम ओएस अभी तक प्राप्त नहीं हुआ हैमहान वितरण। मोबाइल गैजेट्स के किसी भी सेगमेंट में इस पर आधारित डिवाइस मौजूद हैं, लेकिन इस मामले में एप्लिकेशन सॉफ़्टवेयर की थोड़ी मात्रा इसके वितरण में बाधक है।
प्रोसेसर मॉडल
इस मामले में सबसे किफायती और कम से कम उत्पादक 1-कोर चिप्स हैं। उनमें से सबसे व्यापक मीडियाटेक से MT6571 था। एक पायदान ऊपर एआरएम कॉर्टेक्स ए 7 डुअल कोर सीपीयू हैं। एक ही निर्माता से MT6572 एक उदाहरण है। क्वाड कोर एआरएम कोर्टेक्स ए7 द्वारा प्रदर्शन का और भी अधिक स्तर प्रदान किया गया। इस परिवार की सबसे लोकप्रिय चिप MT6582 है, जो अब एंट्री-लेवल मोबाइल गैजेट्स में भी पाई जा सकती है। खैर, उच्चतम स्तर का प्रदर्शन 8-कोर केंद्रीय प्रोसेसर द्वारा प्रदान किया गया था, जिसमें से MT6595 संबंधित था।
आगे विकास की संभावनाएं
अब तक आप 4X ARM Cortex A7 पर आधारित सेमीकंडक्टर प्रोसेसर डिवाइस पर आधारित स्टोर शेल्फ़ पर मोबाइल डिवाइस पा सकते हैं। ये हैं MT6580, MT6582 और स्नैपड्रैगन 200। इन सभी चिप्स में 4 कंप्यूटिंग इकाइयां शामिल हैं और इनमें ऊर्जा दक्षता का उत्कृष्ट स्तर है। इसके अलावा, इस मामले में लागत बहुत मामूली है। लेकिन फिर भी, इस माइक्रोप्रोसेसर आर्किटेक्चर का सबसे अच्छा समय हमारे पीछे है। इसके आधार पर उत्पादों की बिक्री का चरम 2013-2014 में गिर गया, जब मोबाइल गैजेट बाजार पर व्यावहारिक रूप से कोई विकल्प नहीं था। इसके अलावा, इस मामले में हम 1 या 2. वाले बजट उपकरणों के बारे में बात कर रहे हैंकंप्यूटिंग मॉड्यूल और 8-कोर सीपीयू के साथ फ्लैगशिप गैजेट्स के साथ। फिलहाल, इसे धीरे-धीरे कॉर्टेक्स ए 53 द्वारा बाजार से बाहर किया जा रहा है, जो अनिवार्य रूप से ए 7 का संशोधित 64-बिट संस्करण है। साथ ही, उसने अपने पूर्ववर्ती के मुख्य लाभों को पूरी तरह और पूरी तरह से बरकरार रखा, और भविष्य निश्चित रूप से उसका है।
विशेषज्ञों और उपयोगकर्ताओं की राय। इस वास्तुकला के आधार पर चिप्स के बारे में वास्तविक समीक्षा। ताकत और कमजोरियां
निश्चित रूप से, माइक्रोप्रोसेसर उपकरणों के एआरएम कोर्टेक्स ए7 आर्किटेक्चर की उपस्थिति मोबाइल उपकरणों की दुनिया के लिए एक महत्वपूर्ण घटना बन गई है। इसका सबसे अच्छा प्रमाण यह है कि इस पर आधारित उपकरणों को सफलतापूर्वक 5 वर्षों से अधिक समय से बेचा जा रहा है। बेशक, अब A7-आधारित CPU की क्षमताएं अब मध्य-स्तरीय कार्यों को हल करने के लिए भी पर्याप्त नहीं हैं, लेकिन ऐसे चिप्स पर सबसे सरल प्रोग्राम कोड अभी भी सफलतापूर्वक कार्य करता है। इस तरह के सॉफ्टवेयर की सूची में वीडियो प्लेबैक, ऑडियो रिकॉर्डिंग सुनना, किताबें पढ़ना, वेब सर्फिंग और यहां तक कि इस मामले में सबसे सरल खिलौने भी बिना किसी समस्या के शुरू हो जाएंगे। मोबाइल गैजेट्स और उपकरणों को समर्पित प्रमुख विषयगत पोर्टल इसी पर ध्यान केंद्रित करते हैं, इस तरह के प्रमुख विशेषज्ञ और सामान्य उपयोगकर्ता दोनों। A7 का मुख्य नुकसान 64-बिट कंप्यूटिंग के लिए समर्थन की कमी है। खैर, इसके मुख्य लाभों में ऊर्जा दक्षता और प्रदर्शन का सही संयोजन शामिल है।
परिणाम
निश्चित रूप से, ARM Cortex A7 आर्किटेक्चर संपूर्ण हैमोबाइल उपकरणों की दुनिया में युग। इसके आगमन के साथ ही मोबाइल उपकरण किफायती और काफी उत्पादक बन गए। और केवल तथ्य यह है कि इसे 5 से अधिक वर्षों से सफलतापूर्वक बेचा गया है, इसकी एक और पुष्टि है। लेकिन अगर पहले इस पर आधारित गैजेट्स ने बाजार के मध्यम और प्रीमियम सेगमेंट पर कब्जा कर लिया, तो अब उनके पास केवल बजट वर्ग ही रह गया है। यह वास्तुकला पुरानी हो चुकी है और धीरे-धीरे अतीत की बात होती जा रही है।
