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Il processore è il cervello di qualsiasi computer ed è in continua evoluzione per migliorare l'efficienza. Il design di un processore determina quante istruzioni può eseguire e quanto velocemente ed efficientemente può eseguirle. RISC, RISC-V e ARM sono termini utilizzati nella progettazione del processore per indicare un tipo di processore che utilizza un tipo specifico di architettura del set di istruzioni (ISA).
Sebbene non siano comunemente utilizzati nei computer tradizionali, questi processori alimentano smartphone, microcontrollori, computer a scheda singola e tutti i tipi di dispositivi IoT. Continua a leggere per saperne di più su di loro e sulle loro differenze.
Spiegazione dell'architettura del set di istruzioni e RISC
Può essere difficile capire la differenza tra RISC, RISC-V e ARM se non lo sai come funzionano le CPU ed eseguono il codice
. Quindi, prima di iniziare a confrontare i termini, parliamo prima dell'architettura del set di istruzioni e di come differisce da ciò che utilizza il normale processore del computer.Che si tratti di un microprocessore, un microcomputer o un normale computer desktop, i loro processori utilizzano tutti un'architettura del set di istruzioni (ISA). Un ISA è la parte del processore che contiene tutte le istruzioni di base che un processore può eseguire. Queste istruzioni sono gli elementi costitutivi di un programma per computer. Di solito non sono più complessi delle tue addizioni e sottrazioni di base.
In generale, sul mercato circolano due tipi di ISA. Sono le architetture RISC e CISC. RISC sta per Reduced Instruction Set Computer, mentre CISC sta per Complex Instruction Set Computer. Entrambe le architetture sono prevalenti oggi, con x86 (processori Intel e AMD) che è il processore principale che utilizza CISC e ARM (processori Qualcomm e MediaTek) come l'architettura RISC più popolare.
Fondamentalmente, RISC è un'architettura di computer progettata e ottimizzata per utilizzare meno istruzioni rispetto alle sue controparti CISC. Queste poche istruzioni e altre tecnologie di ottimizzazione utilizzate nell'architettura RISC consentono questi tipi di processori per utilizzare meno energia, rendendoli ideali per smartphone, fotocamere, smartwatch e tutti i tipi di IoT dispositivi.
Cos'è ARM?
Abbiamo stabilito che i processori ARM sono tra le migliori architetture RISC sul mercato. Quindi, cos'è esattamente ARM e perché sono i processori RISC più popolari?
Prima di RISC-V (di cui parleremo tra poco), i processori basati su ARM erano l'unica opzione per chiunque volesse realizzare un prodotto elettronico utilizzando i propri processori personalizzati.
Arm (con la “rm” minuscola) Ltd. è una società che progetta e concede in licenza chip per vari produttori di hardware, come Apple, MediaTek, Qualcomm e aziende più piccole come PINE64. Usano il proprio ARM ISA closed-source per progettare microprocessori altamente efficienti e System-on-a-chip (SoC). Tutti i progetti realizzati da Arm sono noti come processori Advanced RISC Machine o semplicemente processori ARM (tutto maiuscolo).
Oltre ad essere una delle prime aziende a vendere e realizzare progetti di chip personalizzati, Arm è riuscita a diventare il progettista di chip RISC dominante grazie alle sue continue innovazioni con il processore ARM ISA e ARM disegni.
Proprio come l'APU di AMD, che combina CPU e GPU in un unico die, è noto che i processori ARM combinano CPU, GPU, memoria, DSP e vari modem in un unico die o chip, questo è chiamato Sistema su chip (SoC). Questa stretta integrazione di più moduli ha permesso ai processori ARM di essere veloci ed efficienti.
Cos'è RISC-V?
RISC-V è un ISA a standard aperto sviluppato presso l'Università della California, Berkeley. Questo ISA non introduce alcuna nuova tecnologia sul mercato, eppure molti ipotizzano che sia il futuro dei processori basati su RISC. Allora perché è così?
RISC-V ha attirato l'attenzione di aziende come Amazon, Google, Qualcomm, Intel, Rockchip, SiFive, Sony, ZTE e Western Digital. Questo perché RISC-V è un ISA a standard aperto. RISC-V International (un'associazione senza scopo di lucro per RISC-V) consente a chiunque di utilizzare RISC-V ISA sui propri processori senza pagare una tariffa.
La cosa grandiosa di RISC-V è la sua capacità di espandere il set di istruzioni in base a qualsiasi processo di cui il tuo chip avrà bisogno per un determinato prodotto. RISC-V inizia solo con un set di istruzioni di base di 47 istruzioni. Queste istruzioni includono tutte le funzionalità di base necessarie a un chip per funzionare e svolgere le attività di base.
I progettisti saranno quindi liberi di scegliere quali istruzioni aggiungere al set di istruzioni di base per fornire al chip tutte le funzionalità di cui ha bisogno senza alcuna funzionalità extra gonfia che non userebbe.
Sebbene RISC-V sia ancora un ISA relativamente nuovo, il suo potenziale di fornire chip specializzati economici e altamente efficienti per varie applicazioni è ciò che lo rende un ISA speciale.
ARM o RISC V? Che è migliore?
ARM e RISC-V sono ISA che seguono la filosofia di progettazione RISC, quindi qual è il migliore?
Per confrontare, ecco il confronto delle prestazioni tra il processore P670 di SiFive vs. Processore Cortex-A78 di Arm:
Come potete vedere nell'illustrazione, il Cortex-A78 è leggermente più avanti del P670 per quanto riguarda le massime prestazioni single-thread. Anche se il Cortex-A78 vince in termini di prestazioni grezze, il P670 raddoppia la densità di calcolo del Cortex-A78. Ciò significa che il processore P670 di SiFive fornisce prestazioni single-thread di picco comparabili rispetto al Cortex-A78, che è il doppio delle dimensioni fisiche del P670.
In questo confronto, il processore P670 di SiFive vince su Cortex-A78 di Arm per offrire prestazioni single-thread comparabili a metà delle dimensioni. Tuttavia, dovresti anche notare che il Cortex-A78 è stato rilasciato a dicembre 2020 tramite Vivo X60 e X60 Pro, mentre il P670 è stato appena annunciato il primo novembre 2022.
Si tratta di una differenza di circa due anni in termini di ricerca e sviluppo. Gli ultimi processori di Arm ora funzionano su ARMv9 ISA, migliorando significativamente ARMv8 utilizzato da Cortex-A78. Per metterlo in prospettiva, i più recenti processori ARMv9 forniscono circa il 30% in più di prestazioni e sono il 50% più efficienti dal punto di vista energetico.
Quindi, in termini di prestazioni grezze, i processori ARM sono ancora in testa. Ma con il P670 di SiFive che fornisce il doppio della densità di calcolo rispetto al Cortex-A78, i processori RISC-V sembrano avere un vantaggio rispetto ai processori ARM per quanto riguarda le tecnologie indossabili che traggono grande vantaggio dall'utilizzo di dimensioni più ridotte processori.
RISC, RISC-V e ARM sono diverse architetture di set di istruzioni
In sintesi, RISC è una filosofia di progettazione che utilizza meno istruzioni di quelle che potresti trovare su un normale processore desktop come l'x86. Avere istruzioni più brevi e meno numerose consente ai processori RISC di essere altamente efficienti dal punto di vista energetico.
ARM è un ISA closed-source basato su RISC concesso in licenza alle aziende per i loro processori e SoC. ARM ISA consente ad Arm di progettare processori RISC ad alte prestazioni come i chip M1 di Apple. D'altra parte, RISC-V è un ISA a standard aperto basato su RISC che chiunque può utilizzare per progettare i propri chip senza pagare costi di licenza. La sua natura open source consente di modificare ed espandere ulteriormente RISC-V ISA per creare chip specializzati per compiti specifici.
Anche se potrebbe non sembrare così importante, questa competizione in corso tra ARM e RISC-V andrà sicuramente a vantaggio di tutti i consumatori, soprattutto quando si tratta di dispositivi IoT, microcontrollori, computer a scheda singola e dispositivi palmari come smartphone e tablet. E chissà, con i chip M1 di Apple come prova, i processori basati su RISC potrebbero effettivamente competere con i processori x86 prima del previsto.
