Глобальне потепління, екологічні катастрофи, бунтівна то теплою зимою, то літніми ураганами природа. Технологічний прогрес. І все-таки життя в 21 столітті, що б не говорили партії «зелених», руху луддитів і інші прихильники єднання з природою, сповнена своїх принад. Розглянемо для прикладу «хвостатого» представника виду «людина розумна» - студента. Всього якихось десять років тому навчальний день середньостатистичного студента був насичений подіями: написання конспектів, підготовка шпаргалок - вже тільки два ці дії, легко здійснимі зараз за допомогою КПК, займали чимало часу. Що вже говорити про підготовку рефератів чи курсових - дні або тижні роботи в бібліотеці легко замінюються зараз годинами роботи за ПК або ноутбуком. Про комунікаційні можливості сьогоднішнього дня, думаю, вже можна і не згадувати. Словом, комп'ютери стали невід'ємною частиною сучасного життя - це відноситься не тільки до студентів, а й до бізнесменів, школярів, до всіх нас. У цій статті ми розповімо, що є процесори в мобільних пристроях і як вони влаштовані.
А що це - процесор?
Говорячи зубодробильним науковою мовою, процесор - частина апаратного забезпечення комп'ютера або програмованого логічного контролера, яка відповідає за виконання основної частки робіт з обробки інформації - обчислювальний процес. Говорячи простіше, процесор - це мозок комп'ютера (комунікатора, КПК), працювати без якого він просто не зможе.
Думаємо, сьогодні ніхто не має ілюзій запустити на комунікаторі Windows Mobile «програмку з-під Windows XP». Мозок звичайного комп'ютера і мозок мобільних пристроїв - речі кардинально різні.
Мобільний процесор - це не тільки обчислювальний ядро. На малюнку схема TI OMAP 850
По-друге: архітектура мобільних процесорів не дозволяє запускати програми, написані для x86 чіпів. І нехай не бентежить частота чіпа ARM в 400 МГц, скажімо, на новенькому комунікаторі. За продуктивністю це далеко не Pentium MMX 166 МГц. x86 - типові представники табору CISC-процесорів, зі складними наборами команд, архітектурою і серйозним енергоспоживанням.
RISC - благородна справа
Своєю появою RISC-процесори зобов'язані вченим з корпорації IBM. Спочатку в процесорах застосовувався набір команд CISC (ComplexInstructionCommandSet), тобто процесор зі складним набором команд. Такий чіп повинен був розуміти велике число команд різної складності і довжини, що, по ідеї, повинно було забезпечувати його гнучкість і збільшувати продуктивність. Так воно і було спочатку, потім же виявили цікаві факти. Виявилося, що функціональні можливості процесорів використовуються програмістами, як правило, в повному обсязі. Виною тому складність компіляторів - інструментів, за допомогою яких програми переводять на машинну мову. Крім того, практика показала, що багато операцій швидше виконуються за допомогою простих команд, ніж складних, що складаються з декількох дій.
В результаті на початку 80-х років в США були створені перші процесори з архітектурою RISC (Reduced Instruction Set Computing), побудовані на основі скороченого (50-100) набору команд. Пізніше ж на основі RISC створили процесори ARM і MIPS.
З назвою коротким - ARM
HTC Universal (Qtek 9000) - справжній комп'ютер на процесорі PXA XScale 520 МГц
Технології процесорів ARM
Набір інструкцій Thumb
Набір інструкцій DSP
Багатьом додатків необхідна висока швидкість обробки сигналів в реальному часі. Традиційно в таких ситуаціях розробники вдаються до використання цифрового сигнального процесора (DSP), що збільшує «ненажерливість» і вартість основного процесора. Для усунення цих недоліків в ряді ARM-процесорів інтегровані інструкції DSP, що виконують 16-розрядні і 32-розрядні арифметичні операції.
Технологія ARM Jazelle призначена для додатків з підтримкою мови програмування Java. Вона дозволяє домогтися від процесора поєднання високої продуктивності, малої системної вартості і невисоких запитів щодо споживання енергії. Це все не може бути досягнуто одночасно, якщо використовувати співпроцесор або спеціалізований Java-процесор.
Технологія ARM Jazelle дозволяє ARM-процесора виконувати Java-код на апаратному рівні. При цьому досягається максимальна швидкодія виконання Java-коду за допомогою ARM-архітектури. Технологія Jazelle - прорив в мобілобудування: з її відкриттям стало можливим широке використання Java-коду в додатках і операційних системах для мобільних пристроїв.
Технологія Intelligent Energy Manager (IEM)
Традиційний метод знизити енергоспоживання - використовувати економічні режими роботи. Наприклад, «холостий хід» (idle) або «сон» (sleep), які розрізняються глибиною деактивації внутрішніх елементів. Завідує цими процесами технологія інтелектуального управління енергоспоживанням (Intelligent Energy Manager, IEM) для процесорів ARM. Вона об'єднує апаратні і програмні компоненти, які спільно виконують динамічний розподіл харчування (power scaling).
Апаратна технологія, призначена для захисту пам'яті пристрою від критичних збоїв, викликаних вірусами і несправності в роботі програмного забезпечення. Технологія може стати в нагоді для безпечного функціонування систем електронної оплати і аутенфікаціі, криптографічних потреб.
Технологія завдяки новації Secure Monitor дозволяє пристрою працювати в двох режимах: захищеному і звичайному. У першому процесор стане пріоритетно виконувати підписані програми, і може проводити дії з підписами, процедури аутенфікаціі і здійснювати грошові перекази.