ARM против процессоров Intel: что лучше

Обзор и FAQ сервера на Kunpeng 920, Huawei Taishan 2280 V2

Чтобы взять на тестирование ARM-based сервер от компании Huawei, созданный на базе процессора Huawei с чипсетом Huawei и даже сетевой картой на NIC Huawei, я занимал очередь аж с конца августа. И только в декабре, в связи с близостью новогодних праздников, мне удалось урвать тестовый слот на 2 недели: тестовый парк Huawei Taishan совсем крошечный, а интерес к ним — огромный. Все хотят проверить, что это за новый зверь, который пришёл потягаться с Intel Xeon и AMD EPYC, и прежде всего, в очереди на тестирования рядом со мной толпились всякие ведомства, структуры и комитеты.

Где-то там, в других странах говорят об экономии электричества и выбросах CO2, кто-то считает, что x86 себя изжил в современном cloud-мире, а в России смотрят на политическую обстановку. Как ни крути, но Intel и AMD — корпорации «Наших американских партнёров», и пресловутый «Дядя Сэм» в любую минуту не то что может вскрыть все закладки, находящиеся в процессорах и чипсетах, но и просто ограничить поставки технологий в нашу страну. Разумеется, что политика импортозамещения и построения суверенного интернета не могут строиться только на оборудовании Intel: как минимум — нужна диверсификация, а как максимум — использование альтернативных решений. Это всё очень серьёзно, как бы странно оно ни звучало, мы посвятили этому вопросу отдельную статью и более того — во всём мире просто гигантский спрос на «не-американское» защищённое от взлома и закладок «айти». Вот только предложения почти нет. А учитывая, что недавно Huawei обмолвился о желании вложить в обучение в России около 100 млн$, чтобы тренировать специалистов в области ARM и Cloud, уже понятно, что этой компании здесь все дороги открыты.

Сервер предоставлен компанией ELKO (https://www.elko.ru/):

ELKO Group – международный дистрибьютор ИТ-продукции и бытовой техники. Российское представительство ELKO Group ведет деятельность с 1995 года. Штаб-квартира представительства находится в Москве, региональные офисы в Санкт-Петербурге и Красноярске, логистические центры в Москве и Санкт- Петербурге. Интересы группы в России представляют компании ELKO Russia (ИТ-продукция) и Торговый Дом «Абсолют» (бытовая техника). Свыше 500 сотрудников представительства обеспечивают работу более чем с 10 000 клиентами и партнерами компании.

С другой стороны, Huawei TaiShan — это сервер от «наших китайских братьев». Им мы доверяем чуть больше, чем «американским партнёрам так как Huawei самостоятельно разработала свои процессоры и сетевые карты, то есть уровень локализации — огромный. И помимо политической воли и курса на импортозамещение, это «тёмная лошадка», которая способна выстрелить вверх, оставив где-то в прошлом всю эту мышиную возню Intel vs AMD, особенно в высокопараллельных нагрузках.

ARM против Intel: разные истоки

Современные процессоры на базе Intel и ARM могут проследить свои технологии до первых чипов в компьютерах, выпущенных на рынок в начале 1980-х годов, в частности Acorn компьютеры BBC Micro и Intel 8088 нашел в первом ПК IBM. Это проложило путь для двух основных конструкций ЦП современности.

Важно отметить, что, хотя у них есть две отдельные эволюционные линии, они сходятся в том, что мы используем сегодня в этих процессорах.

ARM против x86

Чтобы лучше понять перспективы, открываемые Always Connected PC, стоит разобраться, чем же отличаются процессоры ARM от конкурирующих x86. И та, и другая маркировка означают не что иное, как архитектуру или, говоря другими словами, набор используемых логических команд. Обе они были разработаны еще на заре проектирования компьютеров (x86 в 1978 году, а ARM в 1985 году), в дальнейшем лишь модернизируясь. Процессоры x86 производят исключительно Intel и AMD, с ARM дела обстоят куда как интереснее. Создавшая ее компания Acorn Computers на начальных этапах также самостоятельно занималась разработкой процессоров, но со временем сменила род деятельности, была переименована в ARM Limited и теперь лишь продает лицензии на использование своей архитектуры. Одни производители покупают лицензию на готовые ядра, другие на выпуск процессоров с собственными ядрами и так далее. В числе клиентов значатся Qualcomm, Samsung, Apple, NVIDIA, HiSilicon и многие другие, создающие на базе разработок ARM свои продукты.

Различаются у технологий и подход к формированию готово чипа. Если на базе x86 разрабатываются процессоры, используемые в настольных компьютерах, ноутбуках, серверах и других требовательных к производительности решениях, то чипы архитектуры ARM, помимо процессорных ядер, имеют на борту контроллер оперативной памяти, графический ускоритель, видео- и аудиокодеки, а также модули беспроводной связи, называясь «система на кристалле» (SoC). Их основное применение — мобильный рынок, нуждающийся в максимальной компактности. Основным достоинством x86 процессоров является высокая производительность, в то время как ARM может похвастаться высокой энергоэффективностью. Сопоставимый вычислительный потенциал можно набрать как с помощью ядер x86, так и ARM. При этом вторые будут требовать существенно меньше энергии, не нуждаются в активном охлаждении и занимают значительно меньше места. Именно этими качествами и решили воспользоваться Qualcomm с Microsoft, разработав новую концепцию. Для создания готовых устройств тандем привлек партнеров в лице ASUS и HP, а первые продукты были продемонстрированы в декабре на Qualcomm Snapdragon Tech Summit 2017.

Графические ускорители Mali

Помимо процессоров, ARM также разрабатывает и графические ускорители семейства Mali. Подобно процессорам, графические ускорители характеризуются множеством параметров, например, уровнем сглаживания, интерфейсом шины, кэшем (сверхбыстрая память, используемая для повышения скорости работы) и количеством “графических ядер” (хотя, как мы писали в прошлой статье, этот показатель, несмотря на похожесть с термином, использующимся при описании CPU, практически не влияет производительность при сравнении двух GPU).

mali, mali graphics

Первым графическим ускорителем ARM стал ныне неиспользуемый Mali 55, который был использован в сенсорном телефоне LG Renoir (да-да, самом обычном сотовом телефоне). GPU не использовался в играх — только для отрисовки интерфейса, и обладал примитивными по нынешним меркам характеристиками, но именно он стал “родоначальником” серии Mali.

С тех пор прогресс шагнул далеко вперёд, и сейчас немалое значение имеют поддерживаемые API и игровые стандарты. К примеру, поддержка OpenGL ES 3.0 сейчас заявлена только в самых мощных процессорах вроде Qualcomm Snapdragon 600 и 800, а, если говорить о продукции ARM, то стандарт поддерживают такие ускорители, как Mali-T604 (именно он стал первым графическим процессором ARM, выполненным на новой микроархитектуре Midgard), Mali-T624, Mali-T628, Mali-T678 и некоторые другие близкие к ним по характеристикам чипы. Тот или иной GPU, как правило, тесно связан с ядром, но, тем не менее, указывается отдельно, а, значит, если вам важно качество графики в играх, то имеет смысл посмотреть на название ускорителя в спецификациях смартфона или планшета.

Mali, Mali Roadmap, GPU

Есть у ARM в линейке и графические ускорители для смартфонов среднего сегмента, наиболее распространёнными среди которых являются Mali-400 MP и Mali-450 MP, которые отличаются от своих старших братьев сравнительно небольшой производительностью и ограниченным набором API и поддерживаемых стандартов. Несмотря на это, указанные GPU продолжают использоваться в новых смартфонах, к примеру, Zopo ZP998, который получил графический ускоритель Mali-450 MP4 (улучшенную модификацию Mali-450 MP) вдобавок к восьмиядерному процессору MTK6592.

Предположительно, в конце 2014 года должны появиться смартфоны с новейшими графическими ускорителями ARM: Mali-T720, Mali-T760 и Mali-T760 MP, которые были представлены в октябре 2013 года. Mali-T720 должен стать новым GPU для недорогих смартфонов и первым графическим процессором этого сегмента с поддержкой Open GL ES 3.0. Mali-T760, в свою очередь, станет одним из наиболее мощных мобильных графических ускорителей: по заявленным характеристикам, GPU имеет 16 вычислительных ядер и обладает поистине огромной вычислительной мощностью, 326 Гфлопс, но, в то же время, в четыре раза меньшим энергопотреблением, чем упомянутый выше Mali-T604.

Софт и пользователи: или ты с Apple, или с нормальным софтом

Что-то аналогичное ждет Apple. Есть 2 варианта развития событий. Первый предполагает, что ARM-ноутбуки Apple станут продолжением iPad с iOS на борту и соответствующим набором приложений.

Второй предполагает объединение macOS и iOS в одну систему, чтобы запускать любые приложения. Причем одна из них станет основной, сохранив не только приложения, но и «подмоторные» особенности. Другая будет переписана для унификации, фактически — перестанет существовать.

Здесь компания столкнется с несовместимостью платформ на базовом уровне — каждая из них обращается к аппаратным ресурсам, использует их собственными командами. Фактически, разработчикам придется переписать код заново.

Возможно, Apple предложит удобный инструмент для миграции, перекомпиляции приложений в автоматическом режиме. К сожалению, многие пакеты это не спасет, поскольку в них слишком много костылей, чтобы не глядя доверить трансляцию одного языка работы с аппаратными ресурсами другому.

Условно так: если PUBG еще получится перевести с iOS на macOS, то условный AutoCAD/CAtia/Comsol или другой инженерные проект окажется неработоспособным или потеряет часть функций.

Поэтому Apple отказывается от 32-битных приложений, чтобы можно было хоть как-то унифицировать их для оптимизации под новые процессоры. Возможно, это у купертинцев получится лучше, чем у Microsoft.

Экран

К чему невозможно придраться — так это к экрану. Его соотношение сторон 3:2, а разрешение 2880 на 1920 пикселей. Диагональ составляет 13 дюймов. И дисплей реально крутой и рамки вокруг небольшие.

А где же ARM4 и ARM5?

Они никогда не производились, но ARM зарезервировала место для ARM4 и ARM5 в своей линейке на случай, если бы компания пошла по пути создания упрощенной продукции. Так как данная разработка переходила от Acorn к ARM Ltd., числовое обозначение процессоров было изменено. И, в итоге, номера 4 и 5 оказались пропущены.

Хотя процессор ARM создавался как заказное устройство для совершенно конкретной цели, разрабатывающая его команда чувствовала, что самый правильный путь – это путь производства процессоров с характеристиками, удовлетворяющими как можно более широкому кругу приложений. Однако надо отметить, что судьба архитектуры ARM сложилась случайно. В то время как большинство производителей процессоров с RISC архитектурой занималось конструированием сравнительно больших микросхем (SPARC RISC, Intel i860, AMD 29000 и т. д.), ARM предпочла создавать процессоры с малой степенью интеграции. Одной из причин такого решения, было то, что имеющихся у компании на тот момент средств разработки было недостаточно для создания больших и сложных устройств. Сейчас это является несомненным преимуществом ARM-процессоров, но начиналось все с того, что команде талантливых, но неопытных инженеров (большинство членов команды было программистами и разработчиками схем на уровне печатных плат) потребовалось создать процессор, используя новые для нее инструменты разработки, многие из которых, к тому же, давно устарели.

Несмотря на стесненные условия работы, мотивация и азарт у маленькой команды были высоки. Как и для большинства стартаповых компаний, главной целью ARM было выпустить свою первую готовую продукцию. В данном случае, таковой стал процессор ARM610, специально разработанный для Apple. Это устройство поддерживало полную 32-разрядную адресацию и обратный порядок байтов – одно из многочисленных требований компании Apple, необходимых для использования процессора ARM в ее будущих разработках. Были также разработаны улучшенный видеоконтроллер VIDC20 и сопроцессор с плавающей точкой. Целью Apple было использование их продукта в процессоре персонального карманного органайзера. От процессора, ставшего известным под названием ARM600, впоследствии произошел 20-мегагерцовый ARM610, использовавшийся в компьютерах Newton. Одновременно, команда разработчиков программного обеспечения из ARM создала межплатформенный кросс-инструментарий разработки, позволявший проектировщикам при работе на разных платформах применять средства разработки ARM, ассемблер, компиляторы, отладчики и эмуляторы.

Процессор ARM610
Процессор ARM610

Производились также аппаратные оценочные комплекты, с помощью которых разработчики могли экспериментировать с ARM6 и начинать разработку операционной системы и программ поддержки для своих приложений, не дожидаясь появления законченной системы. ARM разработала также оценочную кросс-платформу PIE (Platform Independent Evaluation), позволявшую конструктору проверять свои идеи, вставив кросс-плату ARM процессора в хост-компьютер и запустив инструментарий кросс-разработки.

Основная симметрия

Захватывающим преимуществом со стороны ARM является использование асимметричных ядер ЦП. Intel и другие процессоры x86 имеют несколько одинаковых ядер. Однако процессоры ARM часто имеют несколько, но разных ядер.

Например, 8-ядерный процессор ARM в смартфоне может иметь четыре ядра с низким энергопотреблением, которые достаточно быстры для повседневных задач, таких как просмотр веб-страниц, просмотр видео, прослушивание музыки и выполнение небольших фоновых задач. Как только вы запускаете видеоигру или начинаете выполнять работу по созданию контента, например редактирование фотографий, срабатывают четыре высокопроизводительных процессора.

Это означает, что вы можете получить преимущество в виде высокой пиковой производительности короткими импульсами по мере необходимости, а также наслаждаться длительным временем автономной работы, усредненным за цикл зарядки аккумулятора.

Процессоры x86

x86 — это совершенно другая архитектура, популярная у Intel. Процессоры, выполненные с использованием архитектуры x86, обычно используются на настольных компьютерах и ноутбуках. Даже AMD, конкурент Intel в процессорах для настольных ПК и ноутбуков, использует архитектуры Intel x86 и x64 (64-битная версия архитектуры x86) для создания своих процессоров. Процессоры на базе x86 соответствуют архитектуре CISC (сложный набор команд). Инструкции по процессорам x86 в основном сложные. Таким образом, они выполняют несколько циклов ЦП для выполнения каждой инструкции.

Корпорация Intel усердно работала над тем, чтобы сделать эти процессоры как можно более энергоэффективными, но x86 по своей конструкции не так уж и экономичен, как ARM. Хотя некоторые устройства Android работают на процессорах Intel Atom, основанных на архитектуре x86. Примерами могут служить Asus Zenfone, Zenfone 2, Lenovo K80 и т. д. Хотя процессоры ARM стали достаточно мощными для запуска полноценных настольных операционных систем, таких как Windows 10, они все еще сильно отстают.

Эти архитектуры существуют с 90-х годов в параллельных мирах. ARM всегда был для мобильных устройств с низким энергопотреблением, таких как телефоны и небольшие КПК. x86, с другой стороны, всегда была архитектурой процессора, которая обеспечивала большую мощность, используя больше электричества, подходящего для настольных компьютеров. Даже если в ближайшие 5 лет ARM станет архитектурой для процессоров ноутбуков, она, вероятно, никогда не сможет конкурировать с x86 на настольном компьютере, который всегда будет более мощным и, следовательно, более подходящим.

Это все, что мы можем сказать о разнице между ARM, ARM64 и x86 на данный момент. Мы надеемся, что эта статья поможет вам понять какой процессор используется на вашем устройстве Android.

Adblock
detector