Mis on ARM protsessorid?

ARM protsessorid vs Inteli protsessorid.

Kas ARM asendab Inteli protsessorid?

Apple'i ARM arhitektuuril põhinev M1 protsessor (tegelikult terve kiipide komplekt) — Apple Silicon M1.

AMD vs INTEL'i töölaua protsessorid.

 

Protsessorite (CPU-de) tootmine on väga keeruline protsess ja siiani on ainult Intel ning AMD suutnud pakkuda kõrgete näitajatega protsessoreid. Nad mõlemad toodavad suure jõudlusega x86 arhitektuuriga ühilduvaid protsessoreid. Kui me räägime Inteli ja AMD kiipidest, siis me peame silmas keskprotsessoreid (CPU-sid) või mikroprotsessoreid. Kui Sa ostad tänapäeval kiibi - kas Intelilt või AMD-lt - siis saad tegelikult mitu mikroprotsessorit ühes pakis. (Varem oli kompuutrite emaplaadil mitu eraldi füüsiliselt kiipi.)

ARM (Advanced RISC Machines) protsessorid: Kuid tänapäeval minnakse üha rohkem üle ARM arhitektuuril põhinevatele protsessoritele, sest need on veelgi suurema jõudlusega. Apple ja Amazon toodavad neid ARM-il põhinevaid protsessoreid ja lisaks ka Microsoft hakkab ise seda ARM-põhist protsessorit välja töötama. ARM-protsessoreid kasutati varem ainult väikese võimsusega mobiilsetes kiipides, aga nüüd on need paremad kui Inteli (ja x86 arhitektuuriga) lauakompuutritel ja serveritel olevad protsessorid.

Amazon omab praegu Graviton2 protsessorit, mis pole küll kiirem kui Inteli serverite analoog, kuid Graviton2 on rohkem ökonoomsem ja kulutab vähem energiat ning hakkab pakkuma suurt konkurentsi serverite turul.

Apple lasi välja oma esimese mitte-mobiilse ARM arhitektuuril põhineva M1 protsessori (tegelikult terve kiipide komplekti) — Apple Silicon M1, mis töötab kiiremini kui lauaarvutitel olevad Inteli protsessorid ja peaaegu sama kiiresti kui AMD Ryzen 5000 seeria protsessorid (praegu kõige suurema jõudlusega protsessorid). See M1 kiip teeb Apple MacBook'id praegu kõige kiiremateks sülearvutiteks maailmas. Näiteks 'M1 Mac mini' kompuutrisse ($700) sisseehitatud M1 kiip on tõesti ülikiire.

Apple Silicon M1

Mac mini

M1 ei ole tegelikult protsessor! M1 on mitmest kiibist koosnev terve süsteem, mis on pandud ühte suurde ränipaketti. Protsessor on vaid üks neist kiipidest ehk mikroskeemidest. Põhimõtteliselt, M1 — see on kiibil asuv terve kompuuter. M1 sisaldab keskprotsessorit (CPU), graafilist protsessorit (GPU), mälu, sisend- ja väljundkontrollereid ning palju muud, mis moodustab kokku terve arvuti. See on see, mida me kutsume kiibil olevaks süsteemiks (SoC). Seega ARM protsessorit kutsutakse mitte "protsessoriks" või "keskprotsessoriks" (CPU), vaid kiibil asuvaks süsteemiks (SoC):

M1 ei ole tegelikult protsessor!

Kui Sa ostad tänapäeval kiibi - kas Intelilt või AMD-lt - siis saad tegelikult mitu mikroprotsessorit ühes pakis. Varem oli kompuutrite emaplaadil mitu eraldi füüsiliselt kiipi.

Kuna tänapäeval saab ühte ränikristalli panna palju transistoreid, siis hakkasid sellised ettevõtted nagu Intel ja AMD panema ühte kiipi mitu mikroprotsessorit. Me kutsume neid kiipe protsessori tuumadeks. Üks tuum on põhimõtteliselt täiesti sõltumatu kiip, mis suudab mälust juhiseid lugeda ja arvutusi teha.

See mängis kaua aega olulist rolli jõudluse suurendamise osas: lisa lihtsalt rohkem keskprotsessori tuumasid ja kogu lugu. Kuid nüüdseks on protsessorite turul üks mängija, kes kaldub sellest trendist kõrvale ja selleks on Apple. Selle asemel, et lisada üha enam keskprotsessori tuumasid, on Apple järginud teist strateegiat: nad on hakanud lisama üha rohkem spetsialiseeritud kiipe, mis täidavad ainult mõnda spetsiaalset ülesannet. Selle eeliseks on see, et sellised kiibid suudavad oma ülesandeid täita oluliselt kiiremini, kasutades selleks palju vähem elektrivoolu. Tegelikult ei ole selles midagi uut, sest näiteks ka Nvidia ja AMD graafikakaartidel kasutatakse juba aastaid spetsialiseeritud kiipe, näiteks nagu graafilised protsessorid (GPU-d). Kuid Apple on teinud lihtsalt rohkem radikaalsema nihke selles suunas.

 

Miks aga Intel ja AMD ei järgi sedasama strateegiat? Inteli / AMD ja ARM erinevad ärimudelid.

 

Inteli ja AMD ärimudelid:

Siin tuleb mängu Inteli ja AMD hoopis teine ärimudel. Nende ärimudelid põhinevad protsessorite müümisel, mille inimesed lihtsalt paigaldavad kompuutri suurele emaplaadile. Seega saavad arvutitootjad lihtsalt osta emaplaate, mälu, protsessoreid ja graafikakaarte erinevatelt müüjatelt ning integreerida need ühte lahendusse.

Inteli- või AMD põhise x86 kompuutri tootja ei projekteeri ise ja ei oma ühtegi osa keskprotsessori (CPU) intellektuaalomandist. Samuti ei saa arvuti tootja x86 intellektuaalomandit oma eesmärkidel esitada. "Intel Inside" on pitser, mis tõendab seadme tootja litsentsi Inteli protsessori ümber masina ehitamiseks.

Kuid Intel, AMD ega ka Nvidia ei kavatse oma intellektuaalomandi litsentsi anda üle näiteks Dell'ile või HP'ile, et nad saaksid oma masinatele kiibil asuvad süsteemid (SoC-id) luua. Muidugi võivad Intel ja AMD lihtsalt hakata müüma terveid valmis SoC-sid. Aga mida need peaksid sisaldama? Arvutitootjatel võivad olla erinevad ettekujutused selle kohta, et mida need peaksid sisaldama. Võimalik, et tekivad konfliktid Inteli, AMD, Microsofti ja arvutitootjate vahel selle üle, et milliseid spetsialiseeritud kiipe tuleks lisada, kuna need vajavad tarkvaratoetust.

Apple'i jaoks on see aga lihtne. Nad kontrollivad ise kogu "vidinat"... - sellest kohe siin edaspidi.

 

Arm Holdings, Ltd. ettevõtte ärimudel:

Kuid me eemaldume sellisest maailmast kiiresti. Uues SoC maailmas ei komplekteerita füüsilisi komponente erinevatelt müüjatelt. Selle asemel kogutakse erinevatelt müüjatelt IP-sid (intellectual property - intellektuaalomandeid). Ostetakse graafikakaartide, protsessorite, modemite, IO-kontrollerite ja muude asjade disain erinevatelt müüjatelt ning seejärel kasutatakse seda SoC-i projekteerimiseks (omaenda jõududega). Pärast seda teete need SoC-id oma tehases valmis.

Seega ARM protsessori arhitektuur mängib hoopis teist rolli mis tahes arvuti või kommunikatsiooniturul — nutitelefonides, personaalarvutites, serverites või muul viisil — ja selleks on: Arm Holdings, Ltd. firma, mis asub Suurbritannias ja mis töötab välja protsessorite komponendid, mida teised ettevõtted saaksid seejärel oma seadmetesse panna. Need protsessorite komponendid ja samuti nende käsustikukomplektide arhitektuur kuuluvad Arm Holdings, Ltd. ettevõttele. ARM firma ärimudeliks on nende komponentide intellektuaalse omandi või intellektuaalomandi (IP) teistele ettevõtetele litsentsimine, võimaldades neil ettevõtetel ehitada selle alusel omaendi süsteeme, mis hõlmavad nii nende endi kui ka Arm firma disainilahendusi. Nende klientide jaoks, kes ehitavad nende kiipide ümber süsteeme, on Arm ettevõte juba kõige raskema töö ära teinud.

Arm Holdings, Ltd. ei valmista ise kiipe, sest tal endal ei ole selleks tootmisvõimsusi. Selle asemel annab ta õigused teistele ettevõtetele, mida Arm Holdings nimetab "partneriteks". Nad kasutavad Arm firma arhitektuurimudelit omamoodi mallina, ehitades süsteeme, mis kasutavad ARM südamikku keskprotsessorina.

Nendel Arm partneritel on lubatud projekteerida selle alusel oma süsteemid, võib-olla need süsteemid toota -- või anda nende tootmine teistele -- ja siis müüa neid nagu endi omasid. Paljud Samsung'i ja Apple'i nutitelefonid ja tahvelarvutid ning sisuliselt kõik Qualcomm'i poolt toodetud seadmed kasutavad mõnda Arm'i intellektuaalset omandit. ARM-põhiste kiibisüsteemidega (SoC) toodetud serverite uus laine on juba saavutanud edusamme x86 arhitektuuriga konkureerimisel, seda eriti vähese energiatarbega või erikasutusega mudelite puhul. Iga ARM protsessorit sisaldav seade kipub olema tema enda ainulaadne süsteem, näiteks nagu Qualcomm Snapdragon 845 mobiilne protsessor. (Qualcomm teatas ka oma uuest 865 Plus 5G mobiilplatvormi väljatulekust.)

Näiteks Apple'i ja Arm Holdings'i omavahelised suhted said alguse juba 1990. aastal, siis kui Apple Computer UK sai üheks asutajatest (seal oli ka teisi kaasasutajaid). Täna on Arm Holdings 100% SoftBanki tütarettevõte.

Märkus: Muideks, Nvidia tahab seda ARM-i omandada ja kuigi see omandamisprotsess veel käib, on Microsoft, Google ning Qualcomm veriselt selle tehingu vastu. Paljud ARM litsentsiga ettevõtted, sealhulgas kolm viimast, paluvad monopolidevastastel organitel asjasse sekkuda. Eriti soovivad seda sekkumist Ameerika ettevõtted, et ametivõimud uuriksid seda asja konkurentsiõiguse rikkumise võimaliku riski tõttu. Selle "kisa" peale hakkas Nvidia aktsia kohe langema. Kuid esialgu pole miski lõplik, kuna USA ja Euroopa reguleerivad organid pole veel vastavat otsust teinud. Kuna see ülevõtmine saab toimuda ainult tingimusel, et need organid on ses asjas üksmeelselt nõus, siis on iseenesestmõistetav, et antud omandamise tehing on üha enam ohustatud.

 

Mille poolest need ARM ja x86 (Intel & AMD) protsesorid erinevad?

Tegelikult ei ole neil just väga suurt vahet. Sa võid rahulikult nii ARM kui ka x86 protsessoreid kasutada. Nutitelefonid või tahvelarvutid kasutavad kas Inteli või AMD protsessoreid või siis ARM arhitektuuril põihinevaid protsessoreid või siis Samsung Exynos, Qualcomm Snapdragon, Nvidia Tegra ja Apple A7 platvorme. Peaaegu kõik Android-seadmed ja kõik iPhone'id kasutavad seda ARM-põhist protsessorit.

Mõlemate, nii ARM kui ka x86, kiipide perekonnad on mõeldud vähese energiatarbega töötamiseks, et kindlustada mobiilseadmetele võimalikult pikk autonoomne töötamine. Kuid tehniliselt esindavad need aga erinevaid filosoofiaid: ARM arhitektuur on loodud võimalikult lihtsaks, et energia raiskamine oleks minimaalne, samas kui näiteks Inteli tootevalik kasutab rohkem keerukamat disaini, mis tuleb kasuks ettevõtte laua- ja sülearvutite protsessorite ühilduvusele.

ARM (Advanced RISC Machines) on juba aastakümneid kasutanud kaasaskantavaid seadmeid, samas kui Intel on selles valdkonnas suhteliselt uustulnuk. Praegu on ARM väga domineeriv arhitektuur: iPad ja iPhone kasutavad ainult ARM arhitektuuri ja seda kasutavad ka Windows Phone'i seadmed, seega ei ole neil platvormidel väga suurt vahet.

ARM protsessorid on teatud tüüpi arhitektuur ja seetõttu kasutavad seda mitu tootjat. Nii Apple kui ka Android tootjad kasutavad seda tehnoloogiat oma mobiilseadmetes, samas kui Inteli oma kasutatakse tavaliselt kompuutrites.

Erinevused on ka CISC (Complex Instruction Set) ja RISC (Reduced Instruction Set) arhitektuurides: Inteli protsessorid kasutavad arvutamiseks keerukamat instruktsioonide komplekti, samas kui ARM kasutab vähem keerukamat instruktsioonide komplekti ja see teeb ka ARM põhised protsessorid palju kiiremaks – sellest siin edaspidi natuke üksikasjalikumalt.

Mobiilseadmed v. lauaarvutid: Inteli protsessoreid kasutakse tavaliselt suuremates tehnoloogiates, näiteks nagu lauaarvutites, samas kui ARM protsessoreid kasutatakse rohkem mobiilseadmetes. Üks faktor, mis seda soodustab, on see et ARM protsessorid sõltuvad suures osas tarkvarast, et kindlustada suuremat jõudlust, samas kui kui Intel tugineb riistvarale.

Võimsuse kasutamine: ARM protsessoritel peab aku rohkem vastu ja neil on ka madalam töötemperatuur kui Inteli protsessoritel. Inteli protsessorid on keskendunud jõudlusele ja enamiku lauaarvuti- või sülearvutite kasutajate jaoks pole see üldse probleem, sest arvuti on pidevalt toiteallikaga ühendatud. ARM protsessorid sobivad seevastu ideaalselt mobiilseadmete jaoks.

Suurim erinevus on see, et vanemad rakendused, mis on ette nähtud x86 arhitektuuriga protsessorite jaoks, tuleb uuesti kompileerida, et need saaksid ka ARM protsessoritega töötada. Mõnel juhul ei tekita see probleeme, aga vananenud programme ei toetata. Kuid ka seda viga saab parandada käivitades need vananenud tarkvarad x86 emulatsiooni kaudu, mida Windows hakkab toetama. 64-bitiste rakenduste jooksutamine Windows 10 ja Arm seadmetes on veel arendamisel: paljud neist rakendustest töötavad uue 64-bitise emulatsiooniga väga hästi, kuid mõned rakendused peavad veel täiendavat tuge ootama.

Algselt sai Windows 10 (erinevalt Windows 10 Mobile'ist) töötada ainult arvutites, mille olid x86 ja x64 protsessorid. Nüüd saab Windows 10 töötada ka masinates, milles on ARM64 protsessorid ja seda alates Fall Creators Update'ist või uuemast Win 10 versioonist. Need kompuutrid tagavad rakenduste suurepärase ühilduvuse ja võimaldavad Sul enamikke olemasolevaid x86 win32 rakendusi ilma muutmiseta käivitada.

Märkus: Näiteks tänapäeva Android ja üldse mobiilsetes seadmetes kasutatakse praegu kolme peamist protsessori (CPU) arhitektuuri. ARM (ARM32) protsessor on neist võib-olla kõige levinum. ARM64 on aga originaalse ARM arhitektuuri edasiarendus, mis toetab 64-bitist töötlemist ja sellest saab kiiresti uuemate seadmete standard; seega kui lähitulevikus tuleb juttu ARM seadmetest, siis on tegemist juba nende ARM64 seadmetega. Peale nende eeltoodute, on praegu veel ka Intel/AMD x86 arhitektuuriga protsessorid, aga need on mobiilsetes seadmetes kõige vähem levinud ja need kaovad arvatavasti mobiilseadmetest üldse ära.

 

Aga kuidas see ARM arhitektuuril põhinev protsessor töötab kiiremini?

Nii ARM kui ka x86 (Intel / AMD) protsessorid sisaldavad instruktsioonide ehk käskude komplekti, tuntud ka kui arhitektuurid, mis on põhimõtteliselt mikrokoodi “programmide” loend, mida protsessor toetab. Sa võid Windowsi rakenduse käivitada konkreetsel AMD või Inteli protsessoril, need mõlemad on x86 arhitektuuriga ühilduvad protsessorid ja kuigi nende ehitused on erinevad (ja töötavad erinevalt), toetavad need mõlemad samu instruktsioone ehk juhiseid. See tähendab, et iga x86 jaoks kompileeritud programm toetab üldiselt mõlemat protsessorit.

Märkus: Tänapäeval kasutatakse x64 arhitektuuri laialdaselt nii nutitelefonides kui ka arvutites. Praegu toetavad nii AMD, Intel kui ka ARM seda 64-bitti (x64), kuid mobiilseadmetesse ilmus see x64 hiljem.

Protsessorid täidavad neid toiminguid põhimõtteliselt järjestikku, nagu masin, kellele on antud ülesannete loend. Iga instruktsioon (tuntud kui käsukood - opcode) ja x86 arhitektuur sisaldavad palju käsukoode, eriti kui arvestada seda et need on olnud kasutusel juba aastakümneid. Selle keerukuse tõttu on x86 tuntud kui "Complex Instruction Set" või CISC.

CISC (Complex Instruction Set) arhitektuur kasutab tavaliselt lahendust, mis pakib palju asju ühte käsku kokku - kõik on ühesainsas instruktsioonis. Protsessori "kapoti all" pakitakse see juhend lahti paljudesse "mikrooperatsioonidesse", mida hakkabki see protsessor täitma. CISC eeliseks on mälu kasutamine ja kuna varem oli mälu väga kallis, siis oli ka CISC tollal parem lahendus.

Kuid see mälu pole enam probleem ja siin tuleb ARM protsessorite puhul mängu RISC (Reduced Instruction Set). RISC ehk vähendatud instruktsioonide komplekt kaotab põhimõtteliselt keerukad mitmeosalised juhised. Igat käsku saab enamasti täita ühe taktitsükliga, kuigi paljude pikkade operatsioonide puhul tuleb oodata protsessori või mälu muude piirkondade tulemusi.

Kuigi tundub, et see on tagasikäik, tähendab see protsessori ehitusele tohutut mõju. Protsessorid peavad laadima kõik oma juhised füüsilisest mälust (RAM-ist) ja täitma need nii kiiresti kui võimalik. Selgub, et seda on palju lihtsam teha siis kui Sul on palju lihtsaid instruktsioone, aga mitte palju keerukaid instruktsioone. Protsessor töötab kiiremini, kui käskude puhvrit saab täita ja seda on palju lihtsam teha, kui instruktsioonid on väiksemad ning neid on lihtsam töödelda.

RISC (Reduced Instruction Set)

RISC omab ka sellist eelist, mida nimetatakse Out-of-Order execution'iks (OoOE). Põhimõtteliselt on protsessoris üksus, mis korraldab ja optimeerib sinna saabuvaid juhiseid. Näiteks kui mingi rakendus peab arvutama kahte asja, kuid need ei sõltu üksteisest, siis saab protsessor mõlemat paralleelselt täita. Näiteks Apple'i firma ARM arhitektuuril põhinev M1 kiip kasutab suurepäraselt seda OoOE-d.

 

Milliseid ARM protsessoreid tänapäeval (2021. a.) toodetakse?

Konkurentsis püsimiseks pakub ARM erinevaid protsessori südmike disaine või seeriaid. Mõnda protsessorit turustatakse mitmesuguste kasutusjuhtumite jaoks; teised on ette nähtud ainult üheks või kaheks asjaks. Siinkohal on oluline märkida, et Intel kasutab terminit "mikroarhitektuur" ja mõnikord laiemas mõttes "arhitektuur", et viidata protsessorite funktsioonide ning funktsionaalsuse konkreetsele arengutasemele. Kuid ARM arhitektuur hõlmab kogu ARM RISC protsessorite ajalugu. Selle arhitektuuri igat iteratsiooni on nimetatud erinevalt, kuid viimasel ajal seeriateks.

Intel toodab Celeron, Core ja Xeon protsessoreid väga erinevatele klientide kategooriatele; AMD toodab Ryzen protsessoreid laua- ja sülearvutitele ning Epyc toodab neid serveritele. Sellest erinevalt, Arm firma toodab disainilahendusi terviklike protsessorite jaoks, mida partnerid võivad kasutada nii nagu need on või siis kohandada need vastavalt oma eesmärkidele.

Arm Holdings, Ltd. ettevõtte peamised projektid: Cortex-A (Armide perekonna tööhobune...); Cortex-R (protsessorite klass, millel on palju kitsamad kasutusjuhtumid: peamiselt mikrokontrolleri rakendused, mis vajavad reaalajas töötlemist); Cortex-M (see on rohkem miniatuursem vormitegur ja seetõttu sobib see piiratud ruumidesse, näiteks autode juhtimis- ja pidurisüsteemid ning kõrglahutusega digitaalkaamerad); Ethos-N (see on protsessorite seeria, mis on mõeldud spetsiaalselt rakendustele, mis võivad hõlmata masinõpet või mõnda muud närvivõrgu töötlemise vormi; Arm ise nimetab seda seeriat närviprotsessoriks); Ethos-U (see on Ethos-N protssesorite lihtsustatud versioon, mis on mõeldud töötama pigem nagu kaasprotsessor, seda eriti koos Cortex-A protsessoriga); Neoverse (need on ette nähtud serverite ja andmekeskuste jaoks) ja SecurCore [(see on protsessorite klass, mille Arm on välja töötanud eranditult kiipkaartide (smart card), USB-põhiste sertifikaatide ja sisseehitatud turvarakenduste jaoks].

Need on seeriad, mille disainilahendused on teiste jaoks litsentsitud protsessorite ja mikrokontrollerite tootmiseks. Kusjuures Arm litsentsib (litsentseerib) ka oma arhitektuuri teatavaid kohandatud ja poolkohandatud versioone, võimaldades sellega oma klientidel ehitada unikaalseid protsessoreid, mis pole saadaval kellelegi teisele tootjale. Nende spetsiaalsete klientide hulka kuuluvad: Apple (ARM-põhised disainilahendused iPhone'i ja iPad'i jaoks...); Marvell (ThunderX protsessorite seeria jaoks); Nvidia (töötas koos Arm firmaga välja kaks protsessorite seeriat, neist kõige uuemat kutsutakse CArmel-iks, mille disaini kasutatakse 64-bit Tegra Xavier SoC kiibi tootmiseks; seda kiipi kasutatakse väikese vormiteguriga 'Jetson AGX Xavier' servtöötluse seadmete jaoks); Samsung (toodab mitmesuguseid 32- ja 64-bitiseid ARM protsessoreid kogu oma olmeelektroonikasarja jaoks; Samsung toodab oma Galaxy Note, Galaxy S ja Galaxy A seeria nutitelefonide variatsioone kas omaenda Exynos SoC-idega või siis Qualcomm Snapdragons-iga); Qualcomm (kelle uusimad Snapdragon SoC mudelid kasutavad tuuma nimega Kryo; analüütikute hinnangul hõlmavad Snapdragon 855, 855 Plus ja 865 kokku enam kui poole maailma 5G nutitelefonide tuumast) ja Ampere Computing (see toodab ülimalt suure tuumade hulgaga serveriprotsessorite liini nimega Altra).

 

ARM protsessorid vs Inteli protsessorid. Kas ARM asendab Inteli protsessorid?

Intel Corp. ja Apple Inc. on sõjajalal! Kas ARM asendab Inteli protsessorid? Kõigi eelduste kohaselt asendab küll, seda eriti just mobiilsetes seadmetes. Apple'i on x86 protsessoreid kasutanud juba 15 aastat ja Microsoft üle 30 aasta. Apple'i teatas, et loobub Inteli protsessoritest ja läheb üle ARM põhistele protsessoritele. Ka Microsoft investeerib ARM põhistesse personaalarvuti kiipidesse ja Windowsi jaoks mõeldud arvutitesse ning kavatseb tarkvara üleviimise tõkked kõrvaldada aastaks 2021 või selle aasta jooksul. Intelil on juba mitu aastat kehvad ajad ja ega ka AMD, kes on küll viimastel aastatel jõudluse osas tublisti edasi jõudnud, ei ole kaugel ees.

Selle ülemineku peamisteks põhjusteks on madalamad tootmiskulud, elektrienergia vähenemine ja ühine platvorm, mis võimaldab rakendustel töötada nutitelefonides, tahvelarvutites ja lauaarvutites. Omakorda võimaldab see universaalne platvorm tarkvara- ja riistvarauuendusi kiiremini kasutusele võtta ning toob lõppkasutajatele kaasa suurema tootlikkuse. Pealegi on ARM-põhine arvuti praegu kiirem ja suurema jõudlusega kui x86 arvuti ning ARM protsessor nõuab ka vähem energiat.

Microsoftil on Apple'iga sarnane eesmärk. Microsoft soovib oma praeguse personaalarvuti platvormi üle viia ARM-põhistele protsessoritele, mis pakuvad paremat hinna ja jõudluse suhet, pidevat ühenduvust ning täiustatud arhitektuure Matrixi rakenduste jaoks. Samuti soovib Microsoft, et Windows käivitaks ARM-põhiseid rakendusi, mis töötavad praegu iOS-is ja Android seadmetes.

Microsofti SQ1 Arm-põhine protsessor, selle protsessori väljatöötamine oli Qualcomm'iga ühisprojekt (valmistatud Qualcomm Snapdragon 8cx SoC baasil):

Microsofti SQ1 Arm-põhine protsessor

Nii Apple kui ka Microsoft tahavad personaalarvutite pideva languse tagasi pöörata ja näha taas arvutite müügi kasvu. Mõlemad soovivad ARM-põhise kompuutri jaoks müüa täiendavat tarkvara ja teenuseid, kuigi mõlemad platvormid toetavad neid x86 arvuteid veel pikka aega (see ARM põhistele protsessoritele üleminek võtab aega).

See ei tähenda aga kaugeltki seda et x86 sureb lähemal ajal välja, kuid on selge, et ARM-il on rohkem potentsiaali. RISC arhitektuuri eelised on selgelt näha ja arvestades sellega et kui palju paremaks on see Apple'i M1 kiip läinud, näib tööstuse tulevik paljutõotav.

Apple M1 kiip

Lisaks sellele ei ole ARM ainus olemasolev RISC arhitektuur. See on endiselt patenteeritud ja ARM annab oma litsentsi ka kolmandate osapoolte arendajatele, näiteks nagu Qualcomm, Samsung ja Apple. Kuid RISC-V on avatud lähtekoodiga ja see samamoodi väga paljulubav.

Kuid AMD ja Inteli õnneks ei müü Apple ise oma kiipe turul. Seega peavad arvutikasutajad lihtsalt leppima kõigega, mida pakutakse. PC kasutajad võivad laevalt lahkuda, aga see on väga aeglane protsess. Sa ei jäta kohe platvormi, millega Sa oled harjunud ja kuhu Sa oled palju raha paigutanud. Enamik inimesi ei kavatse oma Inteli- või AMD protsessoriga Windowsi opsüsteemiga arvutilt minna üle Apple firma uue M1 kiibiga macOS opsüsteemiga arvutile. Praegu müüb Apple endiselt Inteli kiipe enamikus oma mobiilsetes seadmetes ja müüb neid vähemalt järgmised poolteist aastat.

Kui keegi kavatseb praegu (2021. a.) osta kõige paremini toimiva arvuti, siis otsib ta kõigepealt just AMD protsessoriga arvutit. Personaalarvutite ökosüsteem sisaldab ka muid ARM-kiipe, näiteks Qualcomm'i poolt valmistatuid. Mõlemad on Intelile palju suuremaks ohuks kui see Apple'i üleminek omaenda Apple Silicon M1 kiipidele. Tõenäoliselt saab Apple turuosa M1 kiipidest, kuid see ei ole Intelile eksistentsiaalne oht - seda vähemalt mõned aastad. Pealegi võivad need Inteli, AMD ja ARM-põhised protsessorid veel pikka aega koos eksisteerida ning omavahel madistada...

 

AMD vs INTEL'i töölaua protsessorid (veebruar, 2021)

Kuid Inteli ja eriti just AMD protsessorite fännidel ei ole praegu veel vaja muretseda, sest nende mõlemate firmade protsessorid sobivad töötamiseks ning mängmiseks väga hästi.

AMD on viimastel aastatel teinud suuri edusamme nii töölaua protsessorite kui ka graafikakaartide osas. AMD pakub nüüd väga häid Ryzeni protsessoreid, mis on Inteli protsessoritest kiiremad, nõuavad vähem jahutamist ja tarbivad vähem energiat. Intel üritab iga hinna eest AMD-st mitte maha jääda, aga AMD Ryzen 5000 seeria protsessorid (Zen 3 arhitektuuriga) on Inteli uusimatest 10. põlvkonna Intel Core protsessoritest selgelt paremad. Kuid nii AMD-l kui ka Intelil on sobivad protsessorid, selles ei ole mingit kahtlust.

AMD vs INTEL töölaua protsessorid

 

AMD: AMD Ryzen 5000-seeria protsessorid on praegu (veebruar, 2021) väga populaarsed ja seda põhjusega. AMD läks üle 7-nanomeetrisele tootmisprotsessile ja seda nii Zen 2 kui ka Zen 3 protsessorite jaoks. Samal ajal kasutab Intel endiselt 14-nanomeetrit oma viimase 10. põlvkonna protsessorite jaoks ja jätkab seda ka järgmise 11. põlvkonna protsessorite puhul, mis peaksid välja ilmuma 30.03.2021. See toob kaasa AMD Ryzen'i protsessorite eelised võrreldes Inteli protsessoritega. Väiksema tootmisprotsessi tõttu on Ryzeni protsessoritel suurem transistorite tihedus mm² kohta, need protsessorid toodavad vähem soojust ja vajavad vähem elektrienergiat kui seda analoogsed Inteli protsessorid.

Intelil on lauaarvuti ühetuumalised protsessorid uskumatult kiired ja see kehtib ka Inteli 10. põlvkonna protsessorite suhtes. Kuid tänu väiksemale tootmisprotsessile saavutasid AMD ühetuumalised protsessorid sama kiiruse ja jõudluse ning pakkudes samas ka rohkem tuumasid ning lõimesid kui seda vastavad Inteli protsessorid.

AMD Ryzen'i Zen 3 ja Zen 2 protsessorid tarnitakse PCI Express 4.0-ga, samal ajal kui Intel kasutab endiselt PCI Express 3.0-d. See tähendab, et AMD protsessorite jaoks on saadaval palju suurem läbilaskevõime.

Zen 3 ja Zen 2 Ryzens toetavad DDR4 RAM-i, mis töötavad 3200 MHz sagedusega kahekanalilises režiimis. Inteli 10. põlvkonna protsessorid jõuavad vaid 2933 MHz sagedusini. See on jällegi AMD protsessorite eelis.

Teisest küljest on aga paljudel Intel Core protsessoritel ka integreeritud graafikakiibid, samas kui enamikul lauaarvutite jaoks mõeldud AMD Ryzen protsessoritel seda ei ole. See protsessorisse integreeritud graafikakiip võib olla mugav näiteks kontoritöös kasutatavate kompuutrite jaoks.

Kui läheb juba ostmiseks, siis võiks praegu osta näiteks AMD Ryzen 7 või Ryzen 9 protsessori, sest need pakuvad võrreldes Inteli protsessoritega paremat hinna ja kvaliteedi suhet.

Ühesõnaga Ryzen 5000 seeria protsessorid on muljetavaldavad, kuid valik ei ole veel suur, odavaim protsessor maksab 300 dollarit (juhul kui leiad selle kusagilt). AMD tagasitulek viimase paari aasta jooksul on oma Ryzen 5000 protsessoritega jõudnud uuele tasemele. Lauaarvuti protsessoritest on juba teatatud alates Ryzen 5 5600X protsessorist kuni meeletult võimsa Ryzen 9 5950X protsessorini ja tulemused on vapustavad. Ryzen 5000 mobiilsed analoogid on peagi ka sülearvutite jaoks saadaval.

Ettevõtte uusim protsessor sai kättesaadavaks 6. novembril 2020 ja nende protsessorite hinnad on siis järgmised: Ryzen 5600X [$299; tuumasid on 6 ja threads (lõimed) - 12], Ryzen 5800X ($449; tuumasid on 8 ja threads - 16), Ryzen 5900X ($549; tuumasid on 12 ja threads - 24) ja Ryzen 9 5950X ($799; tuumasid on 16 ja threads - 32).

Näiteks üleminek Ryzen 9 3900X protsessorilt sellele Ryzen 9 5900X protsessorile, suurenes jõudlus tervelt 20,7%. Võrreldes Inteli kümnenda põlvkonna Core i9-10900K protsessoriga, teeb AMD uusim protsessor konkurendile tuule alla.

Ryzen 9 -1

Ryzen 9 - 2

 

AMD laseb nüüd välja ka uued Ryzen PRO 5000 seeria mobiilsed protsessorid ja neid pakutakse professionaalidele, kes veedavad rohkem aega oma sülearvutite ees ning kus on näiteks ka Zoom Call'i ning kontoripakettide rakendused. AMD firma kolm uut Ryzen PRO 5000 seeria mobiilse liini protsessorit:

AMD laseb nüüd välja ka uued Ryzen PRO 5000 seeria mobiilsed protsessorid

AMD on avaldanud suhteliselt palju teste, mis võrdlevad neid uusi kiipe Inteli firma Tiger Lake Core i7-1185G7 kiibiga ja nii Ryzen 7 PRO kui ka Ryzen 5 PRO näitavad suurt edumaad. AMD väidab ka seda et Ryzen 7 PRO 5850U protsessor töötab Microsoft Office'i rakendustega 10% kiiremini näiteks siis kui Zoom Call'i kasutab korraga 49 osalejat - pilt.

AMD väitel töötab aku autonoomselt "kuni 17,5 tundi" (arvuti tavalise kasutamisega). Need uued kiibid saavad oleam HP'i EliteBook 845 G8, ProBook Aero 635 G2 ja ProBook x360 435 G8 riistvaras, aga samuti ka Lenovo ThinkPad T14S, ThinkBook 16P ja ThinkBook 14S seadmetes.

AMD lasi äsja turule ka oma 3. põlvkonna EPYC 7003 protsessorite seeria, mis on mõeldud serveritele. See väga võimas EPYC (tuntud ka kui Milan) värskendus toob AMD "Zen3" arhitektuuri andmekeskustesse koos oma suurema tõhususe, kiirema jõudluse ja suurendatud turvalisusega - pilt.

PS! Kuulduste kohaselt pakub Microsoft oma uue Surface 4 sülearvuti puhul, mis peaks turule ilmuma aprillis 2021, kahte valikuvõimalust: Sa võid osta kas AMD või siis Inteli protsessoriga Surface 4 sülervuti.

Kuid 2021. aastal on ka need väiksemad 13,5-tollised Surface'i sülearvutid saadaval kergelt modifitseeritud AMD Ryzen 5 4680U ja Ryzen 7 4980U protsessoritega. Juhul kui see kuulujutt vastab tõele, siis on see hea uudis neile, kes soovivad rohkem võimsama protsessoriga Surface'i sülearvutit.

 

Intel: Ka need Inteli kõrgema taseme töölaua protsessorid (koodinimega Comet Lake) on nii tõsisemaks tööks kui ka mängimiseks vägagi head. Inteli parimaks protsessoriks on praegu 10. põlvkonna Intel Core i9-10900K @ 3.70GHz protsessor (450,80 € kuni 549,10 €), mis sisaldab 10 tuuma; threads (lõimed): 20 ja protsessori graafika: Intel UHD Graphics 630. Kuid 30.03.2021 ilmuvad ka Inteli kõige uuemad 11. põlvkonna protsessorid turule, nendest siin edaspidi.

Intel Core i9-10900K

lisa 1

Uuendatud, märts 2021. Natuke ka Inteli kõige uuematest töölaua protsessoritest, mis ilmuvad turule 30.03.2021:

Intel teatas nüüd ka oma uuest 11. põlvkonna Rocket Lake töölaua protsessorite liini täielikust tootevalikust, mis sisaldab näiteks selliseid mudeleid nagu Intel Core i9-11900K (pilt), Core i7-11700K ja Core i5-11600K. Neid uusi protsessoreid saab osta kas eraldiseisvate protsessoritena või siis tervete lauaarvutite osana (selle emaplaadiga).

Koos Inteli 11. põlvkonna Rocket Lake'i protsessoritega lastakse emaplaatide jaoks välja ka neli 500-seeria kiibistikku (Z590, H570, B560 ja H510), mis kõik kasutavad sedasama LGA 1200 pesa nagu ka eelmised Inteli 10. põlvkonna Comet Lake'i protsessorid. Tõepoolest, paljud Z590-põhised emaplaadid on juba ostmiseks saadaval ja need töötavad Inteli 11. põlvkonna Rocket Lake'i protsessoritega otse karbist. Asus, MSI, Gigabyte, ASRock, Colorful ja teised on juba teatanud emaplaatide Z590 liinist, millest mõned on juba ka varem saadaval - pilt. Ja kõige lootustandvamad tulevased emaplaadid on need, mis on ehitatud odavamate H570, B560 ja H510 kiibistike ümber.

Need uued protsessorid ühilduvad ka eelmise aasta emaplaatidega. Kui Sa soovid ainult oma protsessorit uuendada, siis sobivad need Inteli uusimad Rocket Lake'i protsessorid ka vanematele Z490 ja H470 seeria emaplaatidele. Sa pead arvatavasti enne selle uue protsessori ühendamist ka oma BIOS'i värskendama, see annab Sulle vähemalt lisapaindlikkust. Selleks, et teada saada, kas Sinu emaplaat vajab seda BIOS'i värskendamist, kontrolli seda Inteli tugilehelt. Kuid kõik 400-seeria kiibistikud ei võimalda Sul seda siiski teha ja Intel on kinnitanud, et nende madalama klassi B460 ja H410 kiibistikud ei ühildu 11. põlvkonna Rocket Lake'i protsessoritega. (Loomulikult saad Sa parima jõudluse oma 11. põlvkonna Rocket Lake'i protsessoriga siis kui Sa ühendad selle ühe uuema 500-seeria emaplaadiga.)

Kuid Rocket Lake toob tegelikult ka uue arhitektuuri ja kiibistiku koos vajaliku moderniseerimisega. See uus platvorm toob Inteli lauaarvutitesse ametliku PCI Express 4.0 toe ja (lõpuks) toetatakse ka DDR4 3200 mälu. Inteli kasutajad saavad nüüd nautida ka nende Gen4 SSD ketaste väga suuri kiirusi. Nende protsessorite jõudluse kohta ilmub info alles mõne nädala pärast, aga praegu on teada nende hinnad, spetsifikatsioon ja mudelid. Need uusimad protsessorid ilmuvad müüki alates 30.03.21.

Entusiastidele ja mängijatele võivad erilist huvi pakkuda just need kolm peamist K-seeria lukustamata (unlocked) mudelit: Intel Core i9-11900K hinnaks saab olema $539, Core i7-11700K – $399 ja Core i5-11600K – $262. Vaata nende uute protsessorite spetsifikatsioone ja hindu – pilt.

uued prosed

Näiteks see Intel Core i9-11900K @ 3.5 GHz töölaua protsessor toetab 'Intel Turbo Boost 2.0' tehnoloogiat, mis lubab protsessoril joosta kuni 5.1 GHz. See protsessor toetab samuti 'Intel Turbo Boost Max 3.0' tehnoloogiat, mis lubab sel protsessoril joosta kuni 5.2 GHz. Lisaks sellele toetab see protsessor ka 'Intel Thermal Velocity Boost' tehnoloogiat, mis võimaldab tal saavutada ühe südamiku puhul 5,3 GHz või kõigi südamike puhul 4,8 GHz. Intel väidab ka, et see i9-11900K protsessor võib pakkuda kuni 14% paremat mängujõudlust võrreldes seda tema eelmise i9-10900K protsessoriga.

 

Kuid mõnda nendest uusimatest Inteli protsessoritest on jõutud juba ka testida:

1) Näiteks nüüd ilmus välja ka esimene täielik ülevaade lähiajal jaemüüki ilmuvast 11. põlvkonna Intel Core i7-11700K @ 3.60GHz töölaua protsessorist. Anandtech'i tehnikakeskusel õnnestus kätte saada üks jaemüügi kiipidest ja seejärel tehti sellele uuele Inteli protsessorile rida põhjalikke testimisi. Saksa jaemüüja Mindfactory lasi kogemata (!?) väikese partii neid protsessoreid enneaegselt tehasehinnaga müüki - 470 eurot tükk. Kuid need uued Inteli protsessorid tulevad turule alles märtsi lõpus.

Inteli nüüdsest kõige uuemast Intel Core i7-11700K protsessorist

Anandtech'i tehnikakeskuse sõnul vajab see Inteli uus protsessor veel jõudluse väiksemaid parandusi. Intel võib seda teha veel nädalaid enne oma uue protsessori ametlikku turule toomist, kuna ettevõte pole selle protsessori lõplikku mikrokoodi veel juurutanud.

Selle Inteli uusima protsessori eelneva testimise kokkuvõtteks: Intel Core i7-11700K töölaua protsessor on märksa parema jõudlusega kui seda võrrelda Inteli eelmise lipulaeva Intel Core i9-10900K protsessoriga.

Kuid selle testimiste tulemused näitavad ka seda et Inteli konkurendi AMD Ryzen 5800X protsessor on endiselt KIIREM peaaegu kõigis kasutatud CPU-spetsiifilistes jõudlusnäitajate testides. Ainus Inteli protsessori pluss on AVX-512, kuid see toob kaasa enneolematu energiatarbimise kasvu, mis muudab Intel Core i7-11700K protsessori märksa ebaefektiivsemaks kui see varem oli. (Inteli uue protsessori jõudlus kasvas keskmiselt ainult 10%.)

Mis puutub mängude jõudlusse, siis jääb uusim Intel Core i7-11700K protsessor mõningate mängude puhul selgelt alla AMD Ryzen 7 5800X protsessorile. Kuid Intel üritab edaspidi seda L3 vahemälu suurenenud tsüklite probleemi lahendada – mikrovärskenduste abiga ja ka BIOS'i värskendamisega.

Lõpuks on andmed ka selle protsessori võimsuse ja temperatuuri kohta. Intel Core i7-11700K (Rocket Lake) 8 tuumaga protsessor kuumeneb kuni 81 Celsiuseni (°C) ja energiatarve on seejuures 225W. Kuid selle AVX-512 kasutamisega tõuseb protsessori temperatuur 104 Celsiuseni ja ka energiatarve jõuab šokeeriva maksimumini - 290W. Seega näeme, et see uus Rocket Lake protsessor saab olema tõeliselt kõrge temperatuuriga ja energiat õgiv ning see nõuab kindlasti võimsa AIO (All-In-One) vesijahutuse ostmist ja ka head toiteplokki.

Seega Core i7-11700K on osutunud väikeseks pettumuseks ja seda eriti mängude osas. Kuid Intel võib enne oma protsessori ametlikku turule toomist veel suurendada teatud määral seda protsessori jõudlust.

Core i7-11700K

 

2) Testida on juba jõutud ka neid uusi CORE I9-11900K ja I5-11600K töölaua protsessoreid:

Ka nende protsessorite testimine näitab, et see pole ikka päris see mida Intel ise oleks soovinud. Kuigi nende uute protsessorite jõudlus on hea, jäävad nad ikkagi AMD protsessoritele alla. Kuid Inteli protsessorid on see-eest odavamad (just need eelmised 10. põlvkonna Comet Lake'i protsessorid) ja need on ka märksa paremini kättesaadavad – seega väga heaks alternatiiviks nendele AMD protsessoritele. Ka Inteli protsessorite sisseehitatud graafika on väga hea ja arvestades, et praegu on neid eraldi iseseisvaid häid graafikakaarte väga raske hankida, siis ka see tuleb Inteli protsessoritele kasuks.

Loomulikult tuleb neid kõige uuemaid Inteli protsessoreid veelgi rohkem testida, et täielikku ülevaadet saada.

 

Kuid Intel ei mõtlegi veel alla anda vaid kavatseb oma kadumaläinud mainet uuesti tõsta:

USA ettevõte Intel asutati juba 1968. aastal ja see oli mitu aastakümmet liider ülemaailmsel mikroprotsessorite turul, tootes kõige arenenumaid tooteid. Kuid praegu kaotab Intel paljudele konkurentidele, sealhulgas Taiwan Semiconductor Manufacturing (TSMC) ja Lõuna-Korea Samsung Electronics'ile, nii tootmise kui ka oma kiipide edasiarendamise osas. Konkurendid pigistavad Intelit igast küljest. Intel on Nvidiale juba loovutanud kõige kallima kiibitootja tiitli. AMD on viimase paari aasta jooksul kahekordistanud oma osa protsessorite turul. Qualcomm'ist on saanud Android-nutitelefonide kiipide turul peaaegu täielik monopol. Isegi Apple, kes on aastaid oma seadmetes kasutanud Inteli protsessoreid, teatas 2020. aasta juunis, et ta loobub neist Maci arvutites ja kavatseb aastaks 2022 täielikult oma ARM-protsessoritele üle minna.

Kuid Intel tahab oma endise hiilguse taastada ja uuesti liidriks tõusta. Intel teatas nüüd suurtest kavatsevatest strateegilistest muudatustest, mis on seotud firma tootmisvõimalustega ja oma kiipide veelgi agressiivsema tootmisega. Intel kavatseb viivitamatult eraldada tervelt 20 miljardit dollarit kahe uue tipptasemel tehase ehitamiseks Arizona osariiki ... seda alustuseks. (Arizona kuberner kukkus selle peale "vaimustunult kiljuma ja oleks suurest rõõmust vaata et koomasse langenud"...) Lisaks sellele kavatsetakse rajada veel ka täiendavaid tehaseid ja laiendada tootmist USA-s, Euroopas ning mujal maailmas.

Intelil on praegu kokku 15 kiipide tootmise tehast ja seda maailma 10 asukohas (USA's on Inteli tehased neljas osariigis). Intel opereerib Arizonas nelja tehast, sealhulgas USA suurimat kiipide tootmise tehast (Fab 42), mis on väidetavalt maailma kõige arenenum tehas sel alal – pilt.

Kuid pikemas perspektiivis on võib-olla olulisem hoopis teine ​​otsus – ettevõte kavatseb pöörata rohkem tähelepanu teadus- ja arendustegevusele. Intel annab osa toimingutest, mis pole otseselt seotud kiipide tootmisega, oma partneritele üle ja hakkab ise tootma kiipe teiste ettevõtete jaoks (lepingute alusel). Intel loodab nüüd rohkem välistele firmadele, sealhulgas TSMC, Samsung ja GlobalFoundries, kes hakkavad tootma "Inteli ettepanekutele vastavaid tooteid" ja seda alates 2023. aastast.

Intel loob turundusprobleemide lahendamiseks ka Intel Foundry teenuse. Selle teenuse abil avab Intel oma uksed x86, Arm ja RISC-V kiipide tootmise juhtmiseks teiste klientide jaoks. Mainitakse selliseid partnereid nagu IBM, Qualcomm, Microsoft, Google, aga Intel soovib sealjuures ka teiste poole pöörduda, näiteks Apple jt. Ühesõnaga Intel avab ukse siin eelpool mainitud avatud lähtekoodiga RISC-V tehnoloogia käivitamiseks. SiFive idufirma, mis tegeleb intellektuaalomandi väljatöötamisega kiipide jaoks, mis põhinevad RISC-V standardile, teatas, et hakkab tegema koostööd Inteliga.

Intel kinnitas ametlikult, et firma uuteks protsessoriteks saavad tulevikus olema Meteor Lake'i protsessorid. Täielik lauaarvutite ja mobiiliplatvormide valik ilmub välja aastal 2023.

 

lisa
Lisa: Inteli protsessorite tähised. Väike ülevaade Inteli protsessorite tähistamisest ehk markeerimisest. | Integreeritud (sisseehitatud) graafikaprotsessorid. | Diskreetsed (iseseisvad / sihtotstarbelised) graafikaprotsessorid ehk graafikakaardid ehk videokaardid ——> link.

 

hi-hii
Ja lisaks veel ka üks aprillinali, mis ilmus 01.04.2021 ja seda Kasper Andersen'ilt. Jätkuva graafikaprotsessorite nappuse ajal ei suutnud Andersen nalja viskamata jätta, väites, et ta sai varajase juurdepääsu Nvidia järgmise põlvkonna RTX 4090 graafikakaardile (st sellele hiiglaslikule imeloomale) ——> link.

Etteotsa