Che cos’è un processore ARM? Tutto quello che devi sapere

Quando si parla di smartphone, tablet e persino di alcuni laptop, è possibile che si sia sentito parlare di processori ARM. Questa tecnologia ha contribuito al rapido aumento dell'informatica portatile nei primi anni del 2010 e ha ancora un impatto significativo sui nostri dispositivi.

Man mano che acquisiamo maggiore familiarità con i prodotti basati su ARM, il processore tende a ricevere fatturazioni meno importanti ora che è uno standard comunemente accettato. Tuttavia, ciò non significa che non sia ancora degno di nota.

Le sfide del mobile computing

Tutti i computer, tablet, laptop e smartphone utilizzano un processore. Il termine comune per il processore del dispositivo è la CPU o l'unità centrale di elaborazione. Qui è dove viene eseguita la maggior parte del lavoro di elaborazione effettivo. Tuttavia, non è un singolo processore, ma molti su un singolo componente.

La CPU riceve istruzioni, le esegue e fornisce un output. Con il progredire della tecnologia, i produttori si sono spostati verso processori multi-core.

Laddove la CPU è una raccolta di processori su un singolo chip, i processori multi-core combinano più CPU su un singolo chip. Questo è uno dei motivi principali per cui i computer sono più potenti ora che in passato. Per maggiori dettagli, dai un'occhiata alla nostra guida su come funziona la CPU .

In genere, i computer desktop e portatili utilizzano processori Intel o AMD. Queste CPU sono progettate per offrire prestazioni desktop ottimali, dove l'alimentazione è affidabile, le batterie sono grandi e spesso c'è un processore grafico e un sistema di raffreddamento dedicati. Come tali, possono gestire calcoli complessi con molti processori che gestiscono gli input contemporaneamente.

Tuttavia, i progetti mobili richiedono considerazioni diverse. Per rimanere portatili, le batterie devono essere più piccole, non c'è spazio per una ventola o un sistema di raffreddamento e il dispositivo deve funzionare senza ritardi o problemi tecnici. Durante gli anni 2000, questa è stata una sfida comune durante la creazione di computer portatili.

I complessi progetti delle CPU desktop non si traducono bene in dispositivi mobili poiché i requisiti hardware sono molto diversi. Di conseguenza, gli smartphone, come li conosciamo oggi, non erano un concetto praticabile quando si utilizza l'architettura di elaborazione tradizionale.

Che cos'è un processore ARM?

Per superare queste sfide, i produttori hanno scelto di sostituire l'architettura della CPU desktop con qualcosa di più adatto al mobile computing. I processori ARM sono la scelta ideale in quanto utilizzano un metodo di elaborazione semplificato e meno dispendioso. Questo è rappresentato nel nome ARM, che sta per Advanced RISC Machine.

L'espansione dell'inizialismo rivela un altro, RISC o calcolo ridotto del set di istruzioni. Confusamente, RISC non è una tecnologia in sé. Invece, è un'ideologia del design. I processori ARM sono progettati per essere il più efficienti possibile, accettando solo le istruzioni che possono essere eseguite in un singolo ciclo di memoria. Il processo comune per le CPU è recuperare, decodificare ed eseguire le istruzioni.

Le unità RISC utilizzano un'architettura a 32 bit, uno standard ampiamente eliminato dal desktop computing. Ciò limita la quantità di informazioni che possono essere elaborate nella funzione fetch-decode-execute.

Ad esempio, i computer Windows ora usano comunemente l'architettura a 64 bit. Ciò rende disponibile una maggiore potenza di elaborazione per il sistema operativo, garantendo un'esperienza migliore. Se sei interessato a come questo influisce sul tuo computer, dai un'occhiata alle differenze tra Windows a 32 e 64 bit .

Come funzionano i processori ARM?

Può sembrare che i processori RISC, e quindi le unità ARM, siano un passo indietro. RISC, ad esempio, è stato originariamente sviluppato negli anni '80 ma non ha avuto un impatto sul mercato. Tuttavia, ARM Holdings, la società dietro i processori ARM, ha sviluppato un formato di istruzioni compresso.

Nonostante l'elaborazione di una sola serie di istruzioni in un singolo ciclo di memoria, le istruzioni possono essere più lunghe e complesse rispetto ai dispositivi RISC tradizionali. Sebbene siano ancora limitati rispetto alle loro controparti desktop, non ci aspettiamo che i nostri smartphone o tablet raggiungano gli stessi livelli di prestazioni.

I progetti RISC iniziali utilizzavano un'architettura a 32 bit, ma dal 2011 ARM Holdings ha incluso il supporto a 64 bit nei loro progetti. Ciò sarebbe stato impossibile solo con RISC, ed è possibile solo grazie all'architettura del set di istruzioni dell'azienda. Il design tecnico dei processori ARM semplifica anche la produzione e la progettazione fisica.

La ridotta complessità delle unità RISC significa che richiedono meno transistor su un chip. Generalmente, più transistor significano maggiori requisiti di potenza e maggiore produzione, e quindi costi di vendita. Per questo motivo, anche i processori ARM hanno un costo generalmente inferiore rispetto ai processori desktop tradizionali.

Utilizza per processori ARM

Poiché i processori ARM combinano design RISC ad alte prestazioni, minori costi di produzione e consumi energetici ridotti, sono ideali per dispositivi portatili come smartphone, tablet e persino alcuni laptop. Tuttavia, discutere dei processori ARM come collettivi può essere una sfida.

ARM Holdings non produce alcun processore stesso. Invece, la società compone la tecnologia, sviluppa lo standard di istruzione e quindi concede in licenza questi progetti ad altri produttori. Questo è il motivo per cui ci sono così tante varianti di processori ARM e perché ognuna sembra funzionare diversamente.

I produttori di hardware pagano ARM Holdings per la tecnologia di base, ma poi la adattano alle loro esigenze, requisiti software e design dell'hardware. Di conseguenza, molti prodotti contengono processori ARM. Tuttavia, è difficile confrontarli tra loro come faresti con i processori Intel.

A complicare ulteriormente le cose, il software deve essere progettato specificamente per l'hardware ARM e non è quindi compatibile o interoperabile con altre architetture. Le differenze operative tra i processori ARM e desktop sono uno dei principali fattori che rendono il telefono più lento del desktop .

Detto questo, poiché sono efficienti ea basso costo, è possibile trovare processori ARM su alcuni laptop. In particolare, molti Chromebook utilizzano processori ARM. Poiché i Chromebook eseguono Chrome OS, un sistema operativo a bassa risorsa basato sul browser Web Chrome, i prodotti ARM fanno la scelta ideale.

Il futuro dell'informatica

È grazie al processo ARM Holdings che i nostri telefoni sono leggeri, portatili, ad alte prestazioni e ragionevolmente convenienti. Senza le innovazioni nell'implementazione del RISC, non è chiaro che il mobile computing sarebbe stato fattibile come lo riconosciamo oggi.

Nonostante facciano il loro nome con smartphone e tablet, i processori ARM sono disponibili anche su laptop a basso costo come i Chromebook. Se non hai familiarità con il sistema operativo desktop di Google, consulta la nostra guida per principianti del Chromebook .

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