پنج شنبه 19/2/1392 - 13:39
-0 تشکر
602475
داستان پردازنده ها: تفاوت میان ARM و X86 چیست؟
در این میان انواع جدیدی از ابزارها چون تلفن های هوشمند و تبلت ها به میدان آمده اند که از تکنولوژی متفاوتی با نام ARM استفاده می کنند. اگر چه این تکنولوژی همپای x86 عمر دارد، اما توانسته خود را بهتر با اوضاع سازگار سازد. دائما هم در دنیای تکنولوژی خبرهایی از رقابت این دو تکنولوژی و جلو افتادن یکی از دیگری می شنویم. اینکه اینتل برای رسوخ پردازنده های x86 (اتم) خود در قلب اسمارت فون ها و تبلت ها نقشه کشیده. از آن سو برخی شرکت ها لپ تاپ های ARM راهی بازار می کنند و مانند آن.
جدا از اینکه آینده دنیای پردازنده به کدام سو می رود و آینده بزرگانی چون اینتل و AMD چه خواهد شد، بهتر است ابتدا به سوال دیگر پاسخ دهیم. اصولا معماری این دو تکنولوژی رقیب چگونه است، تفاوت آنها در چیست، و هر کدام چه مزایا و معایبی دارند؟
اگر این موضوع برای شما هم جالب است، در ادامه مطلب با ما همراه باشید.
درک اصطلاحات
اجازه دهید قبل از هر چیز به این موضوع بپردازیم که هنگام صحبت درباره ARM و x86، واقعا داستان چیست و هر یک از این عبارات چه معنایی دارند.
معمولا هرگاه صحبت از ARM و x86 می شود، به کلمه معماری اشاره می کنیم. اما حقیقت این است که این دو در واقعیت و به شکل مشخص معماری پردازنده نیستند و مانند هنگامی نیست که شما سندی بریج یا ایوی بریج اینتل را مثال می زنید، یا باب کت AMD را نام می برید.
هنگامی که از عبارت معماری برای اشاره به یک محصول نهایی مشخص استفاده می کنید، در واقع طراحی کلی آن پردازنده را مد نظر دارید. در این میان بخش های فراوانی همچون کش، هسته های پردازنده و غیره مورد شمول عنوان معماری پردازنده قرار می گیرند.
اما ARM و x86 این گونه نیستند و آنها را بیشتر به عنوان «معماری مجموعه دستورالعمل» یا Instruction set architecture می شناسیم. این بخشی از پردازنده کامپیوتر است که مربوط به برنامه نویسی است. به طور کلی، این مترجمی است که کد اجرا شده توسط ماشین را به دستورالعمل هایی تبدیل می کند تا پردازنده بتواند آنها را فهمیده و اجرا کند. اینها دستورالعمل های بسیار ساده ریاضی برای جمع و ضرب و تقسیم و... هستند. اما میلیون ها مورد از آنها در هر ثانیه انجام می شود. اجرای دائمی این دستورالعمل ها توسط پردازنده باعث خلق یک کامپیوتر کاربردی می شود.
شاید بهتر باشد هر کدام از این دو گروه را یک خانواده یا گروه مافیایی جداگانه بدانیم که اصلا زبان هم را نمی دانند و همیشه با هم سر ستیز دارند. اما درون خود خانواده اعضای فراوان و شاید بسیار متفاوتی دارید.
اگر بخواهید برنامه طراحی شده برای یک نوع از «معماری مجموعه دستورالعمل» خاص را روی دیگری اجرا کنید، به نتیجه چندانی نخواهید رسید. زیرا پردازنده شما نمی داند سعی دارید چه بگویید و اصلا زبان شما را نمی فهمد تا بخواهد به شما جواب دهد. «معماری مجموعه دستورالعمل» بخش خارق العاده مهمی از یک پردازنده است و تعیین می کند کدام سیستم عامل ها و اپلیکیشن ها بر روی آن قابل اجرا خواهند بود.
ARM در مقابل x86: نیروی پردازش و راندمان
ARM و x86 در اصل هدف یکسانی را دنبال می کنند: خلق یک «معماری مجموعه دستورالعمل» قدرتمند و انعطاف پذیر تا بتواند در کامپیوترهای شخصی مدرن مورد استفاده قرار گیرد. البته این دو تکنولوژی در ابتدا کاملا انشعاب یافتند و به هر حال، هنگامی که x86 در دنیای کامپیوترهای شخصی برنده شد، ARM در این فضا به گوشه ای رانده شد.
این می توانست پایان کار ARM و نابودی این خانواده باشد. اما در عوض، ARM نیروهای خود را جمع کرده و با قدرت در فضایی شروع به رشد و گسترش نموده که اینتل با x86 چندان تلاشی برای حضور در آن نکرده بود: سیستم های جاسازی شده.
اگر چه اینتل قابلیت های x86 را گسترش می داد و به توسعه پردازنده هایی روی می آورد که به شکل روز افزونی قدرتمند بودند، اما این فرآیند تکامل در یک دوره زمانی توجه چندانی به راندمان مصرف انرژی و بهینه سازی آن نداشت. علاوه بر این، اینتل در آن زمان و حتی اکنون به شکل خارق العاده ای از حق امتیاز و لیسانس خود محافظت می کند. و این یعنی توسعه تکنولوژی شدیدا محدود به جهتی است که اینتل می خواهد برود. و تا چندی پیش حضور x86 در قلب سیستم های جاسازی شده یا ابزارهای همراه برای این شرکت محلی از اعراب نداشت.
و به همین دلیل، ARM امروزه «معماری مجموعه دستورالعمل» ساده تری دارد. برای یک پردازنده با معماری بر اساس ARM بسیار ساده است با سرعت یک گیگاهرتز، مصرف انرژی خود را به کمتر از ۲ وات TDP برساند. اما پردازنده های اتم اینتل با بهترین راندمان هنوز برای رسیدن به اعداد کمتر از ۵ وات TDP با مشکل روبرو هستند. شاید این موضوع چندان مهمی به نظر نرسد، اما هنگامی شما درباره ابزارهایی به کوچکی یک تلفن هوشمند صحبت می کنید، تاثیر تفاوت نیروی مصرفی با توجه به کمبود فضا چندین برابر می شود. طراحی هایی که نیروی بیشتری مصرف کنند باید این مشکل را با باتری بزرگ تر حل کنند و این دردسر بزرگی در شکل کلی ابزار کار و اندازه آن است. در صورتی که این مشکل در ابزارهای بزرگتر، همچون لپ تاپ ها، کمتر به چشم می آید.
به هر حال، ریزپردازنده های x86 اینتل هنوز به شکل واضحی، رهبر بلامنازع داستان کارایی هستند. پشتیبانی از دستورالعمل های پیچیده بیشتر توسط x86 ممکن است پردازنده های آنها را بزرگتر و با راندمان انرژی کمتر نشان دهد؛ اما نتیجه کار، CUPهای بسیار سریع تر است. همچنین x86 اکنون به شکل موثری از «معماری مجموعه دستورالعمل» ۶۴ بیتی هم بهره می برد. در این میان باید ممنون AMD باشیم، زیرا پیشگام داستان ۶۴ بیتی ها بود. اما ARM هنوز در این زمینه هیچ گامی بر نداشته و تنها ۳۲ بیتی است (البته ۱۶ بیتی آن هم در برخی ابزارهای سطح پایین دیده می شود). تاثیر این تفاوت ها را به خوبی می توان در سیستم عامل های مورد پشتیبانی هر یک از «معماری مجموعه دستورالعمل»ها دید: ARM پایگاه اندروید، آی او اس، گوگل کروم و مانند آن است. در حالی که x86 با ویندوز، مک، لینوکس و... دم خور است.
ARM در مقابل x86: مجوزها و محبوبیت
تفاوت مهم دیگر میان این دو تکنولوژی، به شیوه ثبت و صدور مجوز آنها بر می گردد. اگر چه مشخصا لایسنس هیچ تاثیر مشخصی بر کارایی ندارد، اما می تواند راهی را که این تکنولوژی ها در مسیر توسعه و تولید محصولات جدید می پیمایند، به کلی تغییر دهد.
x86 اینتل به شکل کاملا موثری تقریبا فقط اینتلی است. این شرکت با حسودی هر چه تمام تر از خانواده خود (معماری مجموعه دستورالعمل) محافظت کرده است. البته AMD و VIA هم هر دو قادر به توسعه و تولید پردازنده های جدید x86 هستند، اما خوش شانسی آنها، در کسب توافقنامه های بسیار قدیمی است. AMD تنها به دلیل توسعه و ابداع شاخه ۶۴ بیتی ها و افزودن آن به خانواده x86 توانست مجوز استفاده از x86 را کماکان در اختیار خود نگه داشته و از آن استفاده کند. زیرا این اهرم فشار قدرتمندی در برابر اینتل بود.
در دهه ۸۰ میلادی هم AMD تنها به دلیل یک خوش شانسی تمام و کمال توانست مجوز x86 را به دست آورد. زیرا اینتل می خواست اولین پردازنده x86 دنیا (اینتل ۸۰۸۶) را به IBM بفروشد. اما آبی بزرگ تنها به شرطی زیر بار این قرارداد بزرگ می رفت که این پردازنده بیش از یک تولید کننده داشته باشد!
اما ARM به شکل کاملا متفاوتی کار می کند. مجوز استفاده از این «معماری مجموعه دستورالعمل» را هر کسی می تواند با پرداخت هزینه ای دریافت کرده و پردازنده خود را بر اساس آن طراحی و تولید نماید. این شکل کار دو تاثیر مهم دارد. اول اینکه قیمت کلی، پایین می آید. زیرا برای شما به عنوان تولید کننده پردازنده، خرید مجوز «معماری مجموعه دستورالعمل» بسیار به صرفه تر از توسعه یک خانواده مجزای ویژه خودتان است. این موضوع باعث شده که طراحی ARM برای ابزارهای کوچکتر و کم قیمت تر، کاملا کاربردی باشد.
خرید مجوز باعث می شود شرکت ها قادر باشند تا راه حل ها و طرح های ویژه خود را برای سخت افزارهای شان پیاده کنند. در نتیجه راندمان مصرف انرژی بهتر خواهد شد و قیمت هم پایین تر خواهد آمد. اما از آنجایی که اینتل مجوز x86 را در اختیار هیچ کس قرار نمی دهد، لذا هر کس یک پردازنده x86 می خواهد، باید یک پردازنده کامل از اینتل (AMD یا VIA ) بخرد. از طرفی پردازنده های ARM می توانند به صورت اختصاصی در خور محصولات ویژه تغییر یابند.
و به این دلیل است ARM Holdings، شرکتی که مجوزهای «مجموعه دستورالعمل ARM» را صادر می کند، همواره رجزخوانی می کند: پردازنده های ARM محبوب تر و فراگیرتر از x86 هستند. و این ادعا، از نظر تعداد محصول، درست است. تعداد پردازنده های ARM بسیار زیاد است و درون محصولات مختلف مورد استفاده قرار می گیرند. زیرا پردازنده های ARM می توانند بر حسب کاربرد تغییر یافته و نقش های بسیار متفاوتی را بر عهده گیرند. و در مکان هایی جاسازی شوند که حتی فکرش را هم نمی کنیم: برای مثال درون اتومبیل ها.
نتیجه گیری
تفاوت میان ARM و x86 چندان که به نظر می آید عظیم و چشمگیر نیست. به گونه ای که اگر قرار به انتخاب برنده باشد، فکر می کنید به نتیجه برسیم؟
احتمالا تا اکنون خیر. با اینکه ARM و x86 هر دو محبوبیت خاص خود را دارند، اما جنگ میان آن دو، اینقدرها هم که رسانه ها به آن دامن می زنند، داغ نشده است و چندان جدی نیست. این دو «معماری مجموعه دستورالعمل» برای چند دهه است بر روی بازارهایی کاملا متفاوت تمرکز کرده اند. اگر چه به نظر می رسد با افزایش اهمیت تبلت ها و اسمارت فون ها در بازار و افزایش سهم آنها نسبت به کامپیوترهای شخصی، این رقابت سخت تر هم می شود. لذا باید منتظر رویارویی های شدیدتری باشیم. 
قدرت کلماتت را بالا ببر نه صدایت را!
این باران است که باعث رشد گل ها می شود نه رعد و برق!!!
