Шта је архитектура рачунара?

Између презентација технолошких компанија као што су АМД, Аппле или Интел и спецификација за одређене уређаје и друге производе, скоро сигурно сте барем слушао реч архитектура. Аппле се хвали да његови М1 и М2 чипови користе то АРМ архитектура, а АМД истиче да је његова Зен 4 архитектура боља од Интелове Раптор Лаке архитектуре. Али у целом маркетингу, никада није објашњено шта је заправо „архитектура“. Ево свега што треба да знате о архитектури и зашто су оне важне.

Архитектура: основа процесора

Архитектура је нејасна реч у техници, али овде говорим о архитектури скупа инструкција (ИСА) и микроархитектурама. И ИСА и микроархитектуре су скраћене од архитектуре јер је необично мешати ИСА и микроархитектуре. Поред тога, углавном ћу говорити о архитектури процесора, али други процесори попут ГПУ-а користе и ИСА и микроархитектуре.

ИСА је добра полазна тачка јер је најосновнији део процесора и оно што садржи његове најосновније аспекти, као што су упутства (као што су сабирање и множење) и функције (као што је могућност рада са бројевима који имају 32 децимале места). Процесори који користе одређени ИСА могу да покрећу само код дизајниран за тај ИСА (иако је емулација заобилазно решење). Зато је била велика ствар када је Аппле почео да продаје Мац рачунаре са Аппле силицијумом јер је мацОС направљен за Интелове процесоре који користе

к86 ИСА а Аппле-ови чипови користе АРМ ИСА.

Микроархитектуре могу имати значајан утицај на играње игара, професионални рад или чак повремену употребу рачунара.

Укратко, микроархитектура је оно што повезује различите делове процесора и начин на који се они међусобно повезују и интероперишу за имплементацију ИСА. Дакле, ако су ИСА као различити језици, онда су микроархитектуре дијалекти. Дизајнирање потпуно новог чипа не захтева избацивање ИСА, а креирање новог процесора без промене ИСА резултира новом микроархитектуром. Микроархитектуре изграђене на истом ИСА могу бити знатно различите, али покрећу исти код, чак и ако је један чип очигледно бољи од другог. Компаније имају тенденцију да праве нове микроархитектуре како би повећале перформансе, додале нове инструкције (познате као екстензије пошто нису у оквиру основне ИСА) или циљале на одређену апликацију.

Данас имамо прегршт ИСА, од којих су главни к86 (у сувласништву Интел и АМД), АРМ (у власништву Арма, али лиценциран другим компанијама као што су Аппле и Самсунг), РИСЦ-В (ИСА отвореног стандарда који свако може да користи бесплатно) и ПоверПЦ (у власништву ИБМ-а и углавном се користио за ствари центара података и раније много конзола као што су ПС3 и Вии). Постоје најмање стотине, ако не и хиљаде микроархитектура, од којих су неке познате укључујући Зен серију од АМД-а, Лаке серију од Интел-а и Цортек серију од Арм-а.

ИСА су дефинисале границе унутар технологије

Чињеница да програмери морају да направе код посебно за одређене ИСА да би се покренули нативно (то јест, без потребе да користи заобилазно решење као што је емулација, која често ради лоше) је нужно створило много зидова када је у питању компјутери. Програмери имају тенденцију да се фокусирају на само један ИСА, а та готово нераскидива веза између хардвера и софтвера је дефинисала ко производи процесоре за одређене врсте уређаја.

к86 се скоро искључиво користи у десктоп рачунарима, лаптоповима и играћим конзолама, а ти уређаји заузврат скоро искључиво користе к86. АРМ, РИСЦ-В и ПоверПЦ су се сви бавили овим областима, али к86 доминира њима. Није ни то довољно Мицрософт је направио АРМ верзију Виндовс-а јер програмери софтвера трећих страна треба да направе АРМ верзије њихових апликација, а врло мало њих има. С друге стране, Аппле-ово власништво над мацОС-ом учинило је много лакшим (иако још увек изазовним) прелазак са к86 Интел чипова на сопствене.

Слично томе, АРМ има заглавље на телефонима и таблетима, и то је тачно већ око две деценије. У време Интел је почео да производи к86 чипове за телефоне у касним 2000-им, практично цело тржиште је годинама користило АРМ, а Интел је имао потешкоћа да убеди компаније да пређу.

Данас се чини да су се границе које су ИСА створиле углавном учврстиле. Изузетно је мало вероватно да ће АРМ чипови икада престићи к86 на стоним и лаптоп рачунарима (иако Аппле овде бележи значајан напредак) и сасвим је извесно да ће паметни телефони увек користити АРМ. Међутим, постоји значајна конкуренција на тржиштима у развоју, као што су центри података и уређаји Интернета ствари (ИоТ). РИСЦ-В такође даје убедљив аргумент да би многе компаније радије направиле сопствене РИСЦ-В чипове за апликације где потреба за компатибилношћу у широком екосистему није стварна брига. Можда ће у далекој будућности неки од ових ИСА испасти из употребе, али изгледа да ће само неколико главних ИСА икада бити релевантно у било ком тренутку.

Микроархитектуре могу да побољшају или покваре ваше искуство на уређају

Иако се маркетинг компанија не може узети без резерве, истина је да микроархитектуре могу имати значајан утицај на играње игара, професионални рад или чак повремену употребу рачунара. Ако се питате да ли вам је потребна најновија микроархитектура у вашем уређају или не, ево неколико ствари које треба узети у обзир.

Игре често немају користи од свега што нова микроархитектура процесора може да понуди, као што је повећање броја инструкција по такту (ИПЦ), пошто игре заправо не користе толико сирових ресурса. Међутим, микроархитектуре могу имати повећање брзине такта, додатну кеш меморију и друге карактеристике које би могле бити боље за играње. Ако играте видео игре са великом брзином кадрова, ваше искуство би могло бити значајно побољшано коришћењем најновијег процесора. Можда је време да размислите о надоградњи ако је ваш ЦПУ старији од пет година.

Надоградња на нови ГПУ са новом микроархитектуром такође може бити добра идеја. Нове графичке картице понекад уводе нове функције као што је Нвидијин ДЛСС (који је доступан само на РТКС брендираним картицама и ДЛСС 3 само на серија РТКС 40) и АВ1 кодирање присутни су само на најновијим ГПУ-овима РТКС 40, РКС 7000 и Арц Алцхемист. Поред тога, перформансе игара шарке на графичкој картици, а нове микроархитектуре су често упарене са картицама које имају много више сирових коњских снага и ВРАМ-а од старијих оне.

Да ли би требало да надоградите на ЦПУ са новом архитектуром?

Када је реч о професионалном и креативном раду као што су рендеровање, уређивање видео записа и други задаци, набавка новог ЦПУ-а или ГПУ-а се често исплати због нових функција и генерално већих перформанси. Додатне ЦПУ инструкције као што је АВКС су понекад корисне, на пример. Међутим, потенцијално повећање перформанси може увелико варирати у зависности од апликације и требало би да истражите свој софтвер да бисте видели да ли може имати користи од новијег хардвера.

За обичне кориснике, предности новијег хардвера нису толико очигледне, јер основне апликације могу да раде на скоро свему направљеном у последњој деценији. Међутим, посебно за кориснике лаптопа, микроархитектура често доноси повећану ефикасност, а боља ефикасност обично значи нижу потрошњу енергије, што заузврат значи и бољи век батерије.