Найти в Дзене
Фотолитограф

Архитектура современных процессоров: Arm vs Intel x86.

Мир современных микропроцессоров практически поделен между двумя цифровыми гигантами: американской Intel и британской Arm. В большинстве современных электронных устройств используются процессоры, архитектуры которых разработаны именно этими двумя компаниями. Intel владеет собственной архитектурой набора команд х86 (ISA = Instruction Set Architecture), построенной на концепции проектирования CISC (Complex Instructions Set Computing), тогда как Arm построила свою архитектуру на концепции проектирования RISC (Reduced Instruction Set Computing). В целом процессоры Intel более производительны, чем Arm. В свою очередь, процессоры Arm более энергоэффективны. Связано это с тем, что процессоры CISC используют сложные инструкции, которые могут выполнять несколько операций в одной команде. А там, где сложность, там и температуры повыше, и энергоэффективность пониже. Процессоры RISC используют более простые инструкции фиксированной длины, которые выполняются за один такт. А простота — друг энергоэ

Мир современных микропроцессоров практически поделен между двумя цифровыми гигантами: американской Intel и британской Arm. В большинстве современных электронных устройств используются процессоры, архитектуры которых разработаны именно этими двумя компаниями. Intel владеет собственной архитектурой набора команд х86 (ISA = Instruction Set Architecture), построенной на концепции проектирования CISC (Complex Instructions Set Computing), тогда как Arm построила свою архитектуру на концепции проектирования RISC (Reduced Instruction Set Computing).

Процессор на платформе Arm Cortex. 2014 год. Изображение: commons.wikimedia.org
Процессор на платформе Arm Cortex. 2014 год. Изображение: commons.wikimedia.org

В целом процессоры Intel более производительны, чем Arm. В свою очередь, процессоры Arm более энергоэффективны. Связано это с тем, что процессоры CISC используют сложные инструкции, которые могут выполнять несколько операций в одной команде. А там, где сложность, там и температуры повыше, и энергоэффективность пониже. Процессоры RISC используют более простые инструкции фиксированной длины, которые выполняются за один такт. А простота — друг энергоэффективности.

Это и предопределило области их использования. Процессоры на архитектуре x86 доминируют в ноутбуках и настольных компьютерах: там, где требуется большая производительность, а Arm процессоры — в смартфонах, умных часах и планшетах: там, где большое время работы батареи является критическим.

«Системы на кристалле» Apple M3, M3 Pro и M3 для персональных компьютеров, исполненные на архитектуре Arm. 2023 год. Изображение: apple.com
«Системы на кристалле» Apple M3, M3 Pro и M3 для персональных компьютеров, исполненные на архитектуре Arm. 2023 год. Изображение: apple.com

х86 процессоры разрабатываются самой Intel и её главным конкурентом AMD, в своё время получившей у Intel лицензию. Процессоры на архитектуре Arm разрабатывает гораздо больше компаний, среди которых Qualcomm, Media Tek и южнокорейский Samsung. Это связано с тем, что Arm, в отличие от Intel, самостоятельно не разрабатывает собственные процессоры, а ограничивается продажей лицензий на использвание своей архитектуры многим сторонним разработчикам.

Следует отметить, что Intel и Samsung Electonics являются редкими компаниями-производителями, которые до сих пор действуют в классическом стиле: сами разрабатывает процессоры и сами же их производят. Большинство разработчиков процессоров, такие как Qualcomm или Media Tek, передают непостредственное производство микропроцессоров контрактным производителям, таким как тайваньская TSMC.

Высокопроизводительные процессоры для настольных ПК Intel Core Ultra-200V 4 cерии. Исполнены на х86 архитектуре. 2024 год. Изображение: Intel Corporation
Высокопроизводительные процессоры для настольных ПК Intel Core Ultra-200V 4 cерии. Исполнены на х86 архитектуре. 2024 год. Изображение: Intel Corporation

Надо сказать, что граница между процессорами Arm и х86 год от года стирается. Несколько лет назад американская Apple перешла с использования процессоров Intel на собственные процессоры, разработанные на Arm архитектуре. Что примечательно, речь идёт не только о традиционных для этой архитектуры мобильных процессорах, но и о процессорах для настольных компьютеров, и даже серверов.

Примеру Apple последовали и другие разработчики, в частности Qualcomm, который недавно начал выпуск процессоров Arm для ноутбуков. Но некоторое разделение всё равно сохраняется. И вызвано это, в том числе, наличием (точнее сказать отсутствием) соответствующего программного обеспечения. Ведь программы, разработанное для процессоров Intel изначально не работают на процессорах Arm, и наоборот. Конечно, разработчики не сидят без дела: создаются эмуляции, происходит портирование соответствующих программ, но до той поры, когда весь популярный софт станет универсальными и сможет одинаково хорошо работать во всех средах, ещё очень и очень далеко.

Intel
100,4 тыс интересуются