რა არის კომპიუტერული არქიტექტურა?

ტექნიკური კომპანიების პრეზენტაციებს შორის, როგორიცაა AMD, Apple, ან Intel, და გარკვეული მოწყობილობებისა და სხვა პროდუქტების სპეციფიკაციების ცხრილებს შორის, თქვენ თითქმის ნამდვილად გაქვთ მოისმინა სიტყვა არქიტექტურა. Apple ტრაბახობს, რომ მისი M1 და M2 ჩიპები იყენებს ARM არქიტექტურა და AMD ხაზს უსვამს, რომ მისი Zen 4 არქიტექტურა უკეთესია, ვიდრე Intel-ის Raptor Lake არქიტექტურა. მაგრამ ყველა მარკეტინგში არასოდეს არის ახსნილი რა არის სინამდვილეში „არქიტექტურა“. აქ არის ყველაფერი, რაც თქვენ უნდა იცოდეთ არქიტექტურის შესახებ და რატომ არის ისინი მნიშვნელოვანი.

არქიტექტურა: პროცესორის საფუძველი

არქიტექტურა ბუნდოვანი სიტყვაა ტექნოლოგიაში, მაგრამ მე ვსაუბრობ ინსტრუქციების ნაკრების არქიტექტურებზე (ISA) და მიკროარქიტექტურებზე. ორივე ISA და მიკროარქიტექტურა შემოკლებით არის არქიტექტურები, რადგან უჩვეულოა ISA-ების და მიკროარქიტექტურების აღრევა. გარდა ამისა, მე ძირითადად ვისაუბრებ CPU არქიტექტურებზე, მაგრამ სხვა პროცესორები, როგორიცაა GPU, იყენებენ როგორც ISA-ებს, ასევე მიკროარქიტექტურებს.

ISA კარგი საწყისი წერტილია, რადგან ის არის პროცესორის ყველაზე ძირითადი ნაწილი და შეიცავს მის ყველაზე ფუნდამენტურ ნაწილს. ასპექტები, როგორიცაა ინსტრუქციები (როგორიცაა შეკრება და გამრავლება) და ფუნქციები (მაგალითად, 32 ათწილადიანი რიცხვების დამუშავების უნარი ადგილები). პროცესორებს, რომლებიც იყენებენ გარკვეულ ISA-ს, შეუძლიათ მხოლოდ ამ ISA-სთვის შექმნილი კოდის გაშვება (თუმცა ემულაცია გამოსავალია). ამიტომაც იყო დიდი საქმე, როდესაც Apple-მა დაიწყო Mac-ების გაყიდვა Apple-ის სილიკონით, რადგან macOS შეიქმნა Intel CPU-ებისთვის, რომლებიც იყენებენ x86 ISA და Apple-ის ჩიპები იყენებენ ARM ISA.

მიკროარქიტექტურას შეუძლია მნიშვნელოვანი გავლენა მოახდინოს თამაშზე, პროფესიულ მუშაობაზე ან თუნდაც კომპიუტერის შემთხვევით გამოყენებაზე.

მოკლედ, მიკროარქიტექტურა არის ის, რაც აკავშირებს პროცესორის სხვადასხვა ნაწილს და როგორ აკავშირებენ და ურთიერთთანამშრომლობენ ISA-ს განსახორციელებლად. ასე რომ, თუ ISAs ჰგავს სხვადასხვა ენებს, მაშინ მიკროარქიტექტურა არის დიალექტები. სრულიად ახალი ჩიპის დიზაინი არ საჭიროებს ISA-ს ამოგდებას და ახალი პროცესორის შექმნას ISA-ის შეცვლის გარეშე იწვევს ახალ მიკროარქიტექტურას. ერთსა და იმავე ISA-ზე აგებული მიკროარქიტექტურები შეიძლება იყოს რადიკალურად განსხვავებული, მაგრამ აწარმოებს იგივე კოდს, მაშინაც კი, თუ ერთი ჩიპი აშკარად უკეთ მუშაობს, ვიდრე მეორე. კომპანიები მიდრეკილნი არიან შექმნან ახალი მიკროარქიტექტურები, რათა გაზარდონ შესრულება, დაამატონ ახალი ინსტრუქციები (ცნობილია, როგორც გაფართოებები, რადგან ისინი არ არიან საბაზისო ISA-ს ფარგლებში), ან მიმართონ კონკრეტულ აპლიკაციას.

დღეს ჩვენ გვაქვს რამდენიმე ISA, რომელთაგან მთავარია x86 (თანამფლობელობაშია Intel და AMD), ARM (საკუთრებაშია Arm, მაგრამ ლიცენზირებულია სხვა კომპანიებისთვის, როგორიცაა Apple და Samsung). RISC-V (ღია სტანდარტების ISA, რომელიც ყველას შეუძლია გამოიყენოს უფასოდ) და PowerPC (საკუთრებაშია IBM და ძირითადად გამოიყენება მონაცემთა ცენტრის პერსონალისთვის და ადრე მრავალი კონსოლისთვის, როგორიცაა PS3 და Wii). სულ მცირე ასობით, თუ არა ათასობით მიკროარქიტექტურა არსებობს, ზოგიერთი ცნობილი მათ შორისაა Zen სერიები AMD-დან, Lake სერიები Intel-დან და Cortex სერიები Arm-დან.

ISA-ებმა განსაზღვრეს საზღვრები ტექ

ის ფაქტი, რომ პროგრამისტებმა უნდა შექმნან კოდი სპეციალურად გარკვეული ISA-ებისთვის, რათა გაუშვან ისინი (ანუ საჭიროების გარეშე) ემულაციის მსგავსი გამოსავლის გამოყენება, რომელიც ხშირად ცუდად მუშაობს) აუცილებლად შექმნა უამრავი კედელი, როცა საქმე ეხება კომპიუტერები. დეველოპერები, როგორც წესი, ფოკუსირებას ახდენენ მხოლოდ ერთ ISA-ზე და თითქმის ურღვევმა კავშირმა აპარატურასა და პროგრამულ უზრუნველყოფას შორის განსაზღვრა ვინ აწარმოებს პროცესორებს გარკვეული ტიპის მოწყობილობებისთვის.

x86 თითქმის ექსკლუზიურად გამოიყენება დესკტოპებზე, ლეპტოპებსა და სათამაშო კონსოლებში და ეს მოწყობილობები თავის მხრივ თითქმის ექსკლუზიურად იყენებენ x86-ს. ARM, RISC-V და PowerPC ყველა ამ ტერიტორიებზეა დანერგილი, მაგრამ x86 დომინირებს ყველა მათგანში. ესეც არ კმარა Microsoft-მა Windows-ის ARM ვერსია შექმნა რადგან მესამე მხარის პროგრამული უზრუნველყოფის შემქმნელებმა უნდა გააკეთონ მათი აპლიკაციების ARM ვერსიებიდა ძალიან ცოტა მათგანს აქვს. მეორეს მხრივ, Apple-ის მიერ macOS-ის მფლობელობამ გააადვილა (თუმცა მაინც რთული) x86 Intel ჩიპებიდან საკუთარზე გადასვლა.

ანალოგიურად, ARM-ს აქვს დახრჩობა ტელეფონებსა და ტაბლეტებზე და ეს ასეა დაახლოებით ორი ათეული წლის განმავლობაში. Ამ დროისთვის Intel-მა დაიწყო ტელეფონებისთვის x86 ჩიპების დამზადება 2000-იანი წლების ბოლოს, პრაქტიკულად მთელი ბაზარი წლების განმავლობაში იყენებდა ARM-ს და ინტელს გაუჭირდა კომპანიების გადართვა.

დღეს, როგორც ჩანს, საზღვრები, რომლებიც ISA-ებმა შექმნეს, ძირითადად გამყარდა. უკიდურესად საეჭვოა, რომ ARM ჩიპებმა ოდესმე გადალახოს x86 დესკტოპებსა და ლეპტოპებში (თუმცა Apple აქ მნიშვნელოვან წინსვლას აღწევს) და ეს ყველაფერი, მაგრამ დარწმუნებულია, რომ სმარტფონები ყოველთვის გამოიყენებენ ARM. თუმცა, მნიშვნელოვანი კონკურენციაა განვითარებად ბაზრებზე, როგორიცაა მონაცემთა ცენტრები და ნივთების ინტერნეტი (IoT) მოწყობილობები. RISC-V ასევე ამტკიცებს დამაჯერებელ არგუმენტს, რომ ბევრ კომპანიას ურჩევნია საკუთარი RISC-V ჩიპების შექმნა იმ აპლიკაციებისთვის, სადაც თავსებადობა ფართო ეკოსისტემაში ნამდვილად არ არის საზრუნავი. შესაძლოა, შორეულ მომავალში, ზოგიერთი ISA ამოვარდეს ხმარებიდან, მაგრამ, როგორც ჩანს, სავარაუდოა, რომ მხოლოდ რამდენიმე ძირითადი ISA იქნება აქტუალური ნებისმიერ მომენტში.

მიკროარქიტექტურას შეუძლია შექმნას ან გააფუჭოს თქვენი გამოცდილება მოწყობილობაზე

მიუხედავად იმისა, რომ თქვენ ვერ აიტანთ კომპანიების მარკეტინგის მარცვლის გარეშე, მართალია, მიკროარქიტექტურას შეუძლია მნიშვნელოვანი გავლენა მოახდინოს თამაშზე, პროფესიულ მუშაობაზე ან თუნდაც კომპიუტერის შემთხვევით გამოყენებაზე. თუ გაინტერესებთ, გჭირდებათ თუ არა უახლესი მიკროარქიტექტურა თქვენს მოწყობილობაში, აქ არის რამდენიმე რამ, რაც გასათვალისწინებელია.

თამაშები ხშირად არ სარგებლობს იმით, რასაც ახალი CPU მიკროარქიტექტურა გვთავაზობს, როგორიცაა ინსტრუქციების გაზრდა საათზე (IPC), რადგან თამაშები რეალურად არ იყენებს ამდენ ნედლეულ რესურსს. თუმცა, მიკროარქიტექტურებს შეიძლება მოჰყვეს საათის სიჩქარის გაძლიერება, დამატებითი ქეში და სხვა მახასიათებლები, რომლებიც შეიძლება უკეთესი იყოს თამაშებისთვის. თუ თქვენ თამაშობთ ვიდეო თამაშებს მაღალი კადრების სიჩქარით, თქვენი გამოცდილება შეიძლება მნიშვნელოვნად გაუმჯობესდეს უახლესი პროცესორის გამოყენებით. შესაძლოა დროა განიხილოთ განახლება, თუ თქვენი CPU ხუთ წელზე მეტია.

ასევე შეიძლება კარგი იდეა იყოს ახალ GPU-ზე განახლება ახალი მიკროარქიტექტურით. ახალი გრაფიკული ბარათები ზოგჯერ შემოგვთავაზებენ ახალ ფუნქციებს, როგორიცაა Nvidia-ს DLSS (რომელიც ხელმისაწვდომია მხოლოდ RTX ბრენდის ბარათებზე და DLSS 3 მხოლოდ RTX 40 სერია) და AV1 კოდირება წარმოდგენილია მხოლოდ უახლეს RTX 40, RX 7000 და Arc Alchemist GPU-ებზე. გარდა ამისა, სათამაშო შესრულება დამოკიდებულია გრაფიკულ ბარათზე და ახალი მიკროარქიტექტურები ხშირად წყვილდება ბარათებთან, რომლებსაც აქვთ ბევრად მეტი ნედლეული ცხენის ძალა და VRAM, ვიდრე ძველს. პირობა.

უნდა გადახვიდეთ პროცესორებზე ახალი არქიტექტურით?

როდესაც საქმე ეხება პროფესიულ და კრეატიულ მუშაობას, როგორიცაა რენდერი, ვიდეო რედაქტირება და სხვა ამოცანები, ახალი CPU ან GPU-ს მიღება ხშირად ღირს როგორც ახალი ფუნქციებისთვის, ასევე ზოგადად უფრო მაღალი შესრულებისთვის. CPU-ს დამატებითი ინსტრუქციები, როგორიცაა AVX, ზოგჯერ სასარგებლოა, მაგალითად. შესრულების პოტენციური მიღწევები შეიძლება მნიშვნელოვნად განსხვავდებოდეს აპლიკაციის მიხედვით, თუმცა, თქვენ უნდა გამოიკვლიოთ თქვენი პროგრამული უზრუნველყოფა, რომ ნახოთ, შეუძლია თუ არა მას ისარგებლოს ახალი აპარატურით.

ჩვეულებრივი მომხმარებლებისთვის, უახლესი ტექნიკის სარგებელი არც ისე აშკარაა, რადგან ძირითადი აპლიკაციები შეიძლება მუშაობდეს თითქმის ყველაფერზე, რომელიც დამზადებულია ბოლო ათწლეულის განმავლობაში. განსაკუთრებით ლეპტოპის მომხმარებლებისთვის, მიკროარქიტექტურას ხშირად მოაქვს გაზრდილი ეფექტურობა, ხოლო უკეთესი ეფექტურობა ჩვეულებრივ ნიშნავს ენერგიის დაბალ მოხმარებას, რაც თავის მხრივ ნიშნავს ბატარეის უკეთეს ხანგრძლივობას.