ARM CPU’lar Nedir ve x86 (Intel) Yerini Değiştirecekler mi? – CloudSavvy BT

Shutterstock / Gorodenkoff

Bugünlerde herkes ARM’e geçiyor – Amazon ve Apple çılgın performans artışlarıyla şirket içi CPU’lar gönderiyorlar ve Microsoft’un kendi CPU’larını geliştirdiği söyleniyor. ARM tarihsel olarak düşük güçlü mobil yongalar için kullanılmıştır, öyleyse ARM neden masaüstünde ve sunucu alanında x86’yı eziyor?

Bu Günlerde Herkes ARM Olacak

İşlemci dünyası karmaşık bir endüstridir ve birkaç şirketten yalnızca birkaç tasarım, en üst düzey performans için rekabet edebilir. Genellikle, Intel veya AMD, her ikisi de x86 CPU üretirken performansın zirvesini elinde tutar. Ancak son zamanlarda, Apple ve Amazon’un ARM tabanlı CPU’ları Intel’e (ve x86 mimarisine) paralarının karşılığını veriyor.

Amazon, Intel’in sunucu muadillerinden daha hızlı olmayan, ancak daha uygun maliyetli ve daha az güç kullanan Graviton2 CPU’suna sahiptir. Graviton1 üzerinde ne kadar bir iyileştirme olduğu düşünüldüğünde, bir sonraki yinelemeleri muhtemelen sunucu alanında şiddetli rekabet olacaktır.

Apple, ilk mobil olmayan CPU’su, masaüstü Intel CPU’lardan daha hızlı ve neredeyse AMD’nin şu anki performans tacı olan Ryzen 5000 serisi kadar hızlı çalışan Apple Silicon M1 işlemcisi ile parkın dışına çıktı. Apple Macbook’ları dünyanın en hızlı dizüstü bilgisayarları yapan, PC meraklılarının (ben de dahil) büyük üzüntüsünü veren özel silikon.

Aslında, dizüstü bilgisayar alanında o kadar ilerideler ki, M1 Macbook’taki Windows, yalnızca ARM’de Windows çalışmasına rağmen Surface Pro X’ten daha hızlı çalışıyor bir emülatör aracılığıyla. Ve bu yeterince aşağılayıcı değilmiş gibi, Yüzey’in 802 ile karşılaştırıldığında Geekbench Tek Çekirdekli 1.390 puanıyla kesinlikle eziyor, ki bu kıyaslandığında gülünç derecede kötü. M1 çok hızlı.

Microsoft’un kendi şirket içi ARM işlemcisini geliştirdiği de söyleniyor ve bu söylenti Azure sunucu alanından gelse de, Apple’ın performansıyla eşleşebiliyorlarsa Surface için muhtemelen aynı yongayı kullanacaklar.

ARM ve x86 Arasındaki Fark Nedir?

Günün sonunda ARM ile x86 arasında çok fazla fark yok. Yine de Google Chrome’u çalıştırabilir ve her ikisinde de YouTube’u izleyebilirsiniz. Aslında, hemen hemen tüm Android’ler ve her iPhone ARM tabanlı bir işlemci kullandığından, bunu şu anda yapıyor olabilirsiniz.

Çoğu insan için en büyük fark, x86 için tasarlanan eski uygulamaların da ARM üzerinde çalışacak şekilde yeniden derlenmesi gerekmesidir. Bazı şeyler için bu kolaydır, ancak her şey, özellikle eski yazılımlar desteklenmeyecektir. Ancak, bu bile genellikle Windows’un desteklemeye başladığı x86 öykünmesi aracılığıyla çalıştırılabilir.

Geliştiriciler için, uygulamaların nasıl derlendiği konusunda pek çok farklılık vardır, ancak bu günlerde çoğu derleyici, ana komut setlerini destekleme konusunda iyi bir iş çıkarmaktadır ve birden fazla platform için derlemek için pek çok değişiklik yapmanız gerekmeyecektir. .

Ancak ARM Nasıl Daha Hızlı Çalışıyor?

Bu soruyu cevaplamak için, CPU’ların kaputun altında nasıl çalıştığını daha derinlemesine incelememiz gerekecek.

ARM ve x86’nın ikisi de komut setleri, Ayrıca şöyle bilinir mimariler temelde CPU’nun desteklediği mikro kod “programlarının” bir listesidir. Bu nedenle, belirli bir AMD veya Intel CPU üzerinde bir Windows uygulaması çalıştırma konusunda endişelenmenize gerek yoktur; her ikisi de x86 CPU’lardır ve tam tasarımlar farklı olsa da (ve farklı performans gösterirken), ikisi de aynı talimatları destekler. Bu, x86 için derlenen herhangi bir programın genel olarak her iki CPU’yu da destekleyeceği anlamına gelir.

İşlemciler temelde, yapılacak görevler listesi verilen bir makine gibi işlemleri sıralı olarak yürütür. Her talimat bir opcode, ve x86 gibi mimariler, özellikle onlarca yıldır var oldukları düşünüldüğünde, birçok işlem koduna sahiptir. Bu karmaşıklık nedeniyle x86, “Karmaşık Komut Seti” veya CISC olarak bilinir.

CISC mimarileri genellikle birçok şeyi tek bir talimatta paketlemenin tasarım yaklaşımını alır. Örneğin, bir çarpma talimatı, verileri bir hafıza bankasından bir kayda taşıyabilir, ardından çarpma için adımları gerçekleştirebilir ve sonuçları hafızada karıştırabilir. Hepsi bir arada talimat.

Yine de, bu talimat, CPU’nun yürüttüğü birçok “mikro işlem” içinde açılır. CISC’nin faydası bellek kullanımıdır ve o günden beri birinci sınıf olduğu için CISC daha iyiydi.

Ancak artık darboğaz bu değil ve RISC burada devreye giriyor. RISC veya İndirgenmiş Komut Seti, temelde karmaşık çok parçalı talimatları ortadan kaldırır. Her bir komut çoğunlukla tek bir saat döngüsünde yürütülebilir, ancak birçok uzun işlemin CPU’nun veya belleğin diğer alanlarından gelen sonuçları beklemesi gerekir.

Bu geriye doğru gidiyor gibi görünse de, CPU tasarımı için büyük etkileri var. CPU’ların tüm talimatlarını RAM’den yüklemeleri ve bunları olabildiğince hızlı yürütmeleri gerekir. Anlaşılan o ki, birçok basit talimatınız olduğunda, birçok karmaşık talimatınız olduğunda bunu yapmak çok daha kolay. Komut tamponu doldurulabildiğinde CPU daha hızlı çalışır ve komutlar daha küçük ve işlenmesi daha kolay olduğunda bunu yapmak çok daha kolaydır.

RISC ayrıca, Out-of-Order yürütme veya OoOE adı verilen bir şeyin avantajına da sahiptir. Esasen, CPU’nun içinde, içine gelen talimatları yeniden düzenleyen ve optimize eden bir birim vardır. Örneğin, bir uygulamanın iki şeyi hesaplaması gerekiyorsa, ancak bunlar birbirine bağlı değilse, CPU her ikisini de paralel olarak yürütebilir. Genellikle, paralel kod geliştiricilerin yazması için çok karmaşıktır, ancak CPU’nun en düşük seviyelerinde, işleri hızlandırmak için çoklu görevlerden faydalanabilir. Apple M1 çipi, harika bir etki için OoOE kullanır.

İç işleyişle ilgileniyorsanız, Erik Engheim’ın Apple M1 çipini bu kadar hızlı yapan şeyle ilgili bu harika yazısını okumalısınız. Kısacası, özel silikon, sıra dışı yürütme ve hızını desteklemek için çok daha fazla komut kod çözücüsüne sahip olmaktan yoğun bir şekilde yararlanır.

ARM x86’yı Değiştirecek mi?

Dürüst cevap, muhtemelen. Intel, yıllardır Moore yasasının sonunu hissediyor ve AMD son yıllarda performans sıçramaları yapabilse de, çok ileride değiller.

Bu, x86’nın yakın zamanda öleceği anlamına gelmez, ancak ARM’ın sadece bir mobil mimari olmaktan daha fazla potansiyele sahip olduğu açıktır – sektörün mevcut yönü göz önüne alındığında artık geçerli olmayan bir damgalama. RISC mimarilerinin faydaları açıktır ve Apple M1 çipinin halihazırda ne kadar geliştiği ile sektörün geleceği umut verici görünüyor.

Artı, ARM piyasadaki tek RISC mimarisi değil. ARM, tasarımlarını Qualcomm, Samsung ve Apple gibi üçüncü taraf tasarımcılara lisanslasa da hala tescillidir. RISC-V açık kaynaktır ve benzer şekilde umut vericidir. Kesin uygulamaları üreticiye bırakan standartlaştırılmış bir komut seti mimarisidir. Sektör genel olarak RISC’ye doğru hareket ederse, açık ve kapalı kaynak uygulamaları mevcut olacaktır.