تعرف على معمارية ARM ( الجزء الثاني )

أهلا بكم في الجزء الثاني من هذا الموضوع و الذي يتمحور حول معمارية ARM و استعمالاتها و أيضا التعريف بهذا النوع من المعالجات , و لكي تتعرف على دور المعالج أكثر في الحاسوب لا تنسا أن تقرئ أفهم كيف يعمل الكمبيوتر الخاص بك و طبعا إن لم تكن قد اطلعت على الجزء أﻷول من الشرح فأنصحك بذالك من هنا : تعرف على معمارية ARM ( الجزء الأول ) و الذي كنا قد تعرفنا فيه على تاريخ المعمارية و بدء إنتاج هذا النوع من المعالجات و كذالك على سبب انتشار هاته المعمارية بشكل كبير و كان استنتاجنا أن هذا انتشار بسبب المميزات الكبيرة التي تقدمها هاته المعمارية و أيضا بسبب ترخيص التي تمنحه شركة ARM للشركات أخرى من أجل صناعة معالجات بهاته المعمارية , و اليوم سنسلط الضوء أكثر على خصائص هاته المعمارية ؟ و أيضا سنتعرف على المعالجات التي تقدمها و كذالك أنواع أنوية ؟ و أيضا سنفهم لما لا نرى معالجات ARM تباع مثل معالجات Intel و AMD ؟ فتابعو معي .




خصائص معمارية ARM :

تتعدد خصائص هاته المعمارية و يمكن من فهم هاته الخصائص أن تفهم لماذا انتشرت هاته المعمارية بهذا الشكل الكبير و أيضا فهم السبب الذي يجعلها مميزة , و طريقة التعريف ستكون بذكر الخاصية مع شرحها و قد لا أتطرق إلى كل الخصائص فقط سأحرص على ذكر أهم منها :

الخطوط الخاصة بالأنوية : ARM7 و أنواع التي جاءت قبلها لديها خط واحد ثلاثي المراحل و المراحل هى بالتوالي جلب - فك شفرة - تنفيذ , أما أنوية الأحدث ذات الأداء العالي تستخدم مراحل أكثر فمثلا Cortex-A8 لديه 13 مرحلة مختلفة و لا تزال هته الخصية تتطور مع أجيال أنوية الحديثة .

بيئة تنفيذ Thumb : وهي خاصية تم إعلان عنها في 2005 و ظهرت في معالج Cortex-A8 و يتمثل دورها في أنها تقوم بعمل تغيير صغير على مجموعة توجيهات Thumb 2 و هذه التغييرات تؤدى إلى أن تكون مجموعة التوجيهات هذه مناسبة للشفرة التي تم بناؤها أثناء العمل في بيئة التنفيذ , فهذه الخاصية موجهه إلى لغات البرمجة مثل Java و تساعد على الخروج بشفرة مترجمة بدون التأثير على الأداء العام .

المعالجات المساعدة : معالجات ARM لا تستخدم توجيهات CPUID التي اخترعتها Intel عام 1993 إنما تستخدم شيء يسمى المعالجات المساعدة , فمعمارية ARM تقدم طريقة خاصة بها لتوسيع مجموعة التوجيهات من خلال المعالجات المساعدة و التي يمكن تناولها من خلال توجيهات MCR, MRC, MRRC, MCRR, و التوجيهات المشابهة لهذا , أيضا نذكر أن مساحة المعالج المساعد تقسم إلى 16 معالج مساعد بأرقام تبدأ من 0 و تنتهى برقم 15 .

التصحيح : جميع معالجات ARM الحديثة تحتوى على هذه الخاصية فبدونها لن يستطيع مبرمجين و معالجين السوفتوير من القيام بالأعمال البدائية كالوقف و الخطو و عمل الشفرة و اكتشاف الأخطاء و تصحيحه هذه الخاصية يتم بنائها من خلال دعم بروتوكول SWD الخاص بشركة ARM .

امتداد SIMD المتقدم : امتداد SIMD المتقدم هو عبارة عن مجموعة توجيهات 64bit و 128bit و التي تقدم زيادة أداء موحدة لتطبيقات معالجة الإشارات و هى توجد في جميع الأجهزة التي تستخدم Cortex-A8 مثل جهاز Apple IPhone 4 و لكنه اختياري في الأجهزة التي تستخدم Cortex-A9 مثل Apple IPhone 4S .

توجيهات DSP : لزيادة أداء معمارية ARM في مجال معالجة الإشارات الرقمية و تطبيقات الوسائط المتعددة تم وضع توجيهات زائدة و المعماريات الحاصلة على هذه الخاصية يتم كتابة حرف E في اسمها فمثلا معماريتين ARMv5TE و ARMv5TEJ تحتوى على هذه الخاصية .




أنواع المعالجات التي تقدمها ARM :

وجب التفريق في هذا الخصوص بين ثلاث أنواع الأساسية لي ARM Cortex و هي :

  • النوع اﻷول هو ARM M Series (Microcontroller Series) و هذا النوع ثمنه بخس جداً و هو موجة لسوق المتحكمات الدقيقة مثل AVR و PIC وسرعته تبدأ من 40 الى 200 MHz .
  • النوع الثاني هو ARM - A- Advanced Series و هذا النوع الخارق والموجود الهواتف المصنفة أنها Smart Phone و أيضا هو أكثر أنواع انتشارا هذا النوع سرعته تبدأ من 400 MHz إلى 2.5 GHz و أيضا هو متعدد ألأنويه مما يعني أنه يتوفر بي dual - quad - hexa - octa core , وهذا النوع موجود داخل لوحة الراسبيري باي و begalbone .
  • النوع اﻷخير هو ARM - RT (Real time) series هذا النوع مشابه لي FPGA و يستخدم في تطبيقات الوقت الحقيقي .
أما بالنسبة لأنواع أنوية ARM و عائلاتها فيمكن لهاته الصور أن تلخص الكثير في هذا الشأن :



في الشكلين السابقين يتبين لنا أنواع معالجات ARM و معمارياتها و خصائصهم و نجد أيضا أن عائلة Cortex هي حاليا أفضل معالجات ARM .


السبب الذي يمنع بيع معالجات ARM مثل Intel و AMD :

لقد سبق لنا وذكر هذا في الجزء أﻷول من الموضوع و كما سبق وذكرت السبب هو أن ARM لا تصنع و تبيع أجهزة المعالجة القائمة على تصميماتها الخاصة إنما ترخص معمارياتها للشركات الأخرى , و تقدم ARM العديد من شروط الترخيص تختلف من حيث السعر و التسليم و لكل من ترخص له ARM تعطيه الشركة شرح كامل للنواة و برامج تطوير سوفتوير و الحق لبيع أجهزة مصنعة تحتوى على معالج ARM و هذا من بين أهم هاته أسبب أيضا هناك سبب أخر وهو و بالرغم من قوة معالجات ARM في إصدارات أخيرة كإصدار Cortex-A15 إلى أنها لا تصبو للمعالجات العليا من Intel او AMD ذالك أن أقصى تردد لهذا إصدار هو 2.5 GHz قد يشفع تعدد أنوية و الذي يمكن أن يصل إلى octa core إلى أن هذا النوع من المعالجات تنقصه الخصائص و القوة التي تسمح له بالدخول في سوق الحواسيب و المنافسة بقوة .





كان هذا كل شيء لهذا اليوم أتمنا أن يكون هذا الدرس قد أفادكم بمعلومات أكثر عن هاته المعمارية و إن شاء الله سأعمل في بعض الدروس المستقبلية على شرح معماريات أخرى مثل SuperH أو s390x . شكرا على متابعتكم و إلى موضوع قادم بإذن الله .
تعرف على معمارية ARM ( الجزء الثاني ) Reviewed by Adnane Bakkach on 1/04/2017 Rating: 5

عدنان البقاش

طالب علم أقيم في المغرب مختص بإدارة أنظمة وتطوير الويب و أحب المطالعة و مهتم بنشر البرمجيات الحرة و نظام Gnu / Linux وأسعى لإثراء المحتوى العربي في هذا المجال.

هناك تعليق واحد: