Само допреди няколко поколения процесори, мобилните чипове не можеха да се борят по производителност и възможности спрямо традиционните такива. Битката между ARM и x86 архитектурите започна да се усеща по-силно преди няколко години. Microsoft и Google, както и няколко други производители на достъпни лаптопи и хибриди се опитват да наложат мобилните процесори в по-големи и сериозни потребителски устройства.

Проблемите все по-малко зависеха от техническите ограничения на хардуера, а опират все повече по отношение на съвместимостта и производителността на софтуера. Дълго време, именно последното беше основната пречка, да имаме функционални приложения за ARM процесори, независимо от типа устройства, на които ще се ползват.

Истинският пробив дойде от Apple с новите им чипове M1 за лаптопи и компютри Mac. Процесорите от една страна показаха истинските си „зъби“ при правилен архитектурен дизайн, от друга – че софтуерната преграда започва постепенно да изчезва.

Apple не са сами в това начинание, но изглежда ще бъдат на гребена на истинска вълна на промяната, която ще доведе до нов ред в света на процесори. Към него добавяме и мегасделката на 2020 г. – придобиването на ARM от Nvidia – с което целият пазар има шансовете да се преобърне.

Двата свята

Основната причина за тази трансформация идва във факта, че вече технологиите са напреднали до такава степен, че разделението между процесорите за мобилни и високопроизводителни устройства започва да изчезва. ARM съществува от края на 80-те години, като концепция за нов PC чип, който да ползва по-ефективен в своите изчисления от наложената архитектура x86 по това време.

Разликата между двете е фундаментална, но за да я разберем трябва да навлезем малко по-надълбоко в начина по който работят процесорите. Има два типа серии от инструкции, които чиповете използват, за да обработят информацията. Това са комплексните (CISC) и намалените (RISC). Първите са по-подходящи за сложни операции и изчисления, докато вторите са насочени към по-прости такива и съответно по-енергоспестяващи.

ARM е най-ефективната и успешна RISC архитектура. През годините тя се налага, като основна в смартфоните и таблетите. Предимствата ѝ са, че процесорите, които я ползват са по-малки, компактни, отделящи по-малко топлина и изискващи много по-малко енергия.

От другата страна е x86, която се възприема повече като CISC, но задава различни инструкции за различните изчисления. Така, някои от операциите са сходни с RISC, но не всички. Процесорите базирани на x86 по принцип са по-производителни, особено за по-тежки процеси и изчисления. Но изискват много повече енергия, което също така добавя необходимостта от тяхното охлаждане.

Обръщане на тенденциите

Технологично, x86 винаги е била с едни гърди пред ARM. Втората архитектура възприе 64-битовите операции едва през 2011 г., докато първата ги ползваше успешно вече няколко години. Тестовете за производителност също бяха повече от десетилетие в полза на x86.

Нещата започнаха да се обръщат през последните няколко години. Архитектурата на ARM разви много успешно няколко концепции, които с времето еволюираха технологично до степен, че вече компенсират недостатъците на изцяло RISC платформа.

Първата е в използването на специализирани ядра и модули, които са разположени в рамките на един чип. Позната като System on a Chip (SoC), това е стандарт при мобилните устройства, заради високата си компактност. SoC позволява да се ползват специализирани модули за различни операции. От няколко години ARM процесорите се възползват от невронни процесори (за обработване на изчисления за изкуствен интелект), вградени графични модули и др.

Предимствата на SoC са, че са по-компактни и енергоспестяващи, но и, че информацията изминава по-малко разстояние спрямо решенията, в които модулите са компоненти изработени на отделни плочки силиций.

Втората технология е в миниатюризирането на архитектурата. ARM успешно изградиха през 2020 г. транзистори с размер 5nm, което позволява разполагането на повече компоненти в същото пространство до момента. За сравнение, Intel успява през същата година да пусне процесори с 10nm архитектура или с два пъти по-големи транзистори. Допреди няколко години разликата в това отношение беше пренебрежителна, като ARM и x86 вървяха ръка за ръка. Ако върнем лентата още по-назад, тогава предимството за втората архитектура ще е доста по-очевидна.

Третото голямо предимство на ARM е, че компанията само изгражда основата на архитектурата и я предоставя на различни производители сами да довършат своите решения. Това позволява на компании, като Qualcomm, Huawei, Mediatek, Apple и Microsoft да създават собствени процесори.

Мобилните технологии с приоритет

Комбинацията между SoC и 5nm технологии, позволява вече да се създават ARM чипове, които да започнат да конкурират по производителност някои класове x86 модели. Което поне в ниския и среден клас машини може да доведе до замяната с първия тип архитектура. Което е фундаментална промяна за пазара. Apple поема по този път, въпрос на време е и останалите производители да направят същото.

Подобна трансформация ще бъде осъществена и с крайните устройства. Лаптопите и таблетите, ще могат да са по-компактни и да имат по-издържлива батерия. В момента потребителите трябва да избират производителност или компактност с издръжливост. В бъдеще, подобни компромиси ще отпаднат.

SoC и ARM архитектурите няма да заменят x86 във всички устройства. Тези, от които се изисква максимална производителност, без да трябва да пестят енергия, ще запазят досегашната архитектура. Дългосрочно, може да станем свидетели на нови решения, които да наклонят везните в полза на ARM, но поне за момента пълна подмяна няма да е възможна, без жертви. Apple искат да я осъществят напълно, но ще видим какъв подход ще предложат те.

Изоставането на Intel

Един от факторите за добрите на пръв поглед резултати на процесорите M1 на Apple срещу x86 е в изоставането на Intel. Невъзможността на американския гигант да се адаптира към новите технологични реалности и да следва конкуренцията може да доведе до неговия залез. Както и до неговите най-големи съюзници от последните десетилетия да се обърнат срещу него.

Intel изпитва големи проблеми с развойната дейност за създаване на 7nm архитектура за x86 процесори. Компанията отложи подобни модели за 2021 г., като дори с новата дата не е сигурно, дали ще тя ще пусне такива в срок. Забавяне имаше дори при 10nm чипове на компанията, които се появиха едва през отиващата си 2020 г.

Отделно, Intel не успя да създаде 5G модеми за Apple, което забави последната в пускането на смартфон поддържащ новото поколение мобилни мрежи. Последният iPhone използва такъв на Qualcomm. Всичко това доведе до решението на „ябълковия“ гигант нарпаво да придобие звеното за модеми на производителя и да започне да създава собствени компоненти.

Сол в раната на Intel сложи дългогодишният им конкурент AMD, които пуснаха 7nm процесори през 2020 г. По този начин x86 архитектурата не позволи прекалено голямо откъсване от тази на ARM. Заслугата затова обаче не е на Intel, а в момента основните сравнения с чиповете на Apple се правят именно с процесорите на първата компания.

Потъване на кораба

Изоставането на лидера в PC чипове кара неговите основни съюзници един по един да търсят алтернативи. Microsoft се опитва още от 2013 г. да създаде таблети и хибриди с ARM процесори. Проблемите, тогава бяха не само в производителността, но и в липсата на поддръжка на много програми.

Едно от наследените предимства на x86 архитектурата е, че за нея има много и утвърден софтуер. Друг момент е, че производителността на RCIC решенията и по-конректно на ARM зависят много по-силно от софтуера, отколкото от хардуера.

Apple на пръв поглед преодолява това препятствие, като изгражда универсални приложения, които да могат да работят и за двете видове системи. Както и емулатор за тези, които не са в новия формат. Microsoft започна да прави същото през последната година. Просто, компанията от Купертино е с едни гърди напред. Софтуерният гигант от Редмънд скоро ще я настигне, като пусне 64-битовата емулация за ARM процесори.

Microsoft също така е засилила разработването на собствени чипове с тази архитектура. Като освен за таблети, вече върви дейността и по такива за сървъри.

Отливът на съюзниците

Microsoft и Apple са два от големите съюзници на Intel. Без тях, производителят на чипове губи гарантирани пазари. Изравняването на технологиите и лицензния модел на ARM дори ги превръща в конкуренти. Като добавим и напредъкът на AMD, от цялата трансформация, най-големия губещ е Intel. Като не говорим само за намаляване на пазарен дял, а дори и за физическото оцеляване на компанията.

Затова 2021 г. ще бъде критична за Intel. Ако компанията не успее бързо да навакса технологичното изоставане със 7nm и да продължи в скоростно пускане на 5nm архитектура, тя ще бъде задмината от ARM решенията. През 2022 г. се очаква британският разработчик да е готов с 3nm, което за много се смята за границата на физическите възможности за миниатюризация на процесорите. Въпреки това има планове и за 2nm решения, които ще очакваме след 2025 г.

Intel разполага с такива в своята пътна карта и така дава някаква утеха, че може да остане в играта. Проблемите са, че досега производителят до момента не успява да спази предишните си планове и се движи с няколко години закъснение спрямо тях. Това е по-притеснителното, защото виждаме, как ножицата между x86 и ARM се затваря, когато има разлика в размера на архитектурата и софтуерното оптимизиране.

Развитията от 2020 г. и тези от новата 2021 г. ще покажат дали Intel ще запази своята доминираща позиция при PC процесорите, както и дали изобщо ще има шанс да оцелее в дългосрочен план.

Новият властелин на ARM

Трансформацията на пазара за чипове се допълва от още една новина, която беше обявена през 2020 г. Става дума за продажбата на ARM от SoftBank към Nvidia за впечатляващите 40 млрд. долара. Последствията от нея са по-трудни за проследяване, най-малкото защото тя още не е одобрена от регулаторите. В този процес има и политически ефект, защото Nvidia трябва да получи зелена светлина от САЩ, Европа и Китай.

Да приемем, все пак, че тя ще мине без проблеми и допълнителни условия. Контролът върху ARM, нейната RSIC архитектура, лицензи, развойна дейност и модел на дистрибуция преминават в един от играчите на пазара. Nvidia не е производител на традиционни процесори, но е такъв за графични. Една от причините при предишната сделка за ARM да бъде одобрен SoftBank е, че тя не е пряк конкурент на пазара.

Сега, почти целият бизнес с процесорите по тяхната архитектура зависи от корпоративните решения на най-големия доставчик на видеокарти по света. Nvidia за момента обяви, че няма да променя нищо в работата на ARM и нейния модел. Няма гаранция, че това няма да се случи в бъдеще. Дори, някои технологични пробиви да са първо достъпни за Nvidia, а след това за останалите, ще бъде достатъчно, за да се изкриви пазара и наклонят везните в полза на американската компания.

Изминалата 2020 г. даде тласък за голямата трансформация в света на силициевите чипове. Новата година от своя страна ще покаже, дали доскорошният лидер на пазара ще може да остане фактор и ще оцелее в дългосрочен план. Както и доколко процесите започнати сега ще се разпространят в индустрията.

The post Новият силициев ред appeared first on TechTrends България.

Затова, появата на първия iPhone представи познати технологии, но комбинирани по нов начин, който реализира концепцията на смартфоните. Apple постигна това, което Microsoft се опитваше да направи от близо десетилетие. Нейният успех я постави в основата на смартфон революцията, а липсата на фокус на софтуерната компания от Редмънд я остави извън нея.

Повтаряне на историята

Гигантът от Купертино е на път да повтори историята. Мобилните устройства и системите за продуктивност, като PC, лаптопи и хибриди, дълги години се различаваха по няколко основни показателя – компактност, консумация на енергия, продуктивност и съвместимост. Досега, двата типа компютърна електроника разполагаше на своя страна само два от тях. Затова разликата между мобилните и PC платформи (тук включваме и MacOS – бел. ред.) е толкова драстична в момента.

Този, който успее да комбинира всичките четири възможности в едно и предостави единно решение за всички устройства ще владее бъдещето. За да се получи това, трябва да имаме подходящ хардуер, операционна система и приложения, които да работят в унисон, независимо от форм фактора. Microsoft от години се опитва да изгради подобна цялостна екосистема. Google, Samsung и др. също се опитват да пренесат възможностите от единия свят в другия. Резултатите за момента са непоследователни, а някои инициативи се разтеглиха във времето.

Apple изглежда, че са първите, които ще достигнат до този своеобразен Свети Граал на технологиите. Представянето на новите им модели компютри Mac и Macbook, беше изключително ключово. Компанията показа собствен чип за настолни и преносими системи, изграден изцяло с технологии, характерни за мобилните устройства. Както и възможността за универсални приложения и пълна обратна съвместимост между мобилни и настолни програми.

Революция в три посоки

Ако крайният резултат наистина е такъв, какъвто го представя Apple, то компанията прави революционна стъпка към унифицирането на всички видове компютърни устройства – смартфони, таблети, лаптопи, настолни системи и др. Казано по друг начин – ние сме на прага на истинска революция в ползването на потребителска техника. За разлика от ситуацията през 2007 г., Microsoft този път е доста близо до постигане на същото.

За да разберем напълно значението на тази революция, трябва да разгледаме обявеното от Apple в три посоки. Първата, е ролята на новия процесор Apple M1 за пазара на изчислителни чипове и за самите крайни устройства. Втората и третата са свързани със софтуера – операционната система, универсалните приложения и обратната съвместимост (емулацията).

Първият фактор – процесора Apple M1

Apple M1 реално е първият изключително мощен мобилен процесор, предназначен за лаптопи и настолни компютри. Изграден по 5nm архитектура на ARM, той може да побере много повече транзистори, спрямо традиционните PC чипове, които в момента масово са с 10, 12 и 14nm. AMD тепърва пускат 7nm, докато Intel още се бори с тази технология.

Компановката на M1 е като на смартфон – в рамките на един чип са интегрирани множество компоненти, които обикновено са разпределени в отделни такива. Той е съставен от осемядрен процесор, като половината от ядрата са за стандартни операции, а останалите – за по-тежки такива. Към него добавяме осемядрен графичен процесор и 16-ядрен такъв за изчисления свързани с AI. Apple стига до крайности, като интегрира в рамките на платката дори RAM паметта. Последното е немислимо при решенията свързани с компютри, но се среща често при мобилните устройства.

ARM архитектурата има няколко предимства пред тази на x64 на AMD и Intel. Първата е, че е много по-компактна, като комбинира всички компоненти на един чип. Разпределението на задачите между различните ядра повишава тяхната енергийна ефективност, което намалява загряването им. Което прави решението на ARM идеално за мобилни устройства.

Apple се възползва максимално от 5nm архитектура. Тя интегрира 16 млрд. транзистори в новия си M1, което е с 35% повече от процесорите A14, които са в новите модели iPhone и iPad. Идеята е да се повиши максимално производителността, за да може да е конкурентна на по-големите и все още по-мощни чипове изградени по x64.

Тясната интеграция между отделните компоненти, включително на RAM-та, дава и едно друго предимство. Позволява се преноса на информация да става много по-бързо между тях. Вместо тя да пътува напред-назад по дънната платка, тя остава в рамките на едно парче силиций. Недостатъкът е, че в досегашните интегрирани решения, се правеше компромиси с производителността и възможностите. С което ще разберем дали миниатюризацията и 5nm системи могат да компенсират това.

Apple твърдят, че този подход и засилването на мобилните технологии и представяне в чип, предназначен за компактни компютри, може не само да е равностоен конкурент, но дори да превъзхожда най-добрите традиционно x64 процесори на пазара. Технологичният гигант има един скрит коз – пълният контрол. Компанията контролира вече всичко. От процесорите и хардуера, който е тясно интегриран в него, през операционната система и по-голямата част от софтуера за своите компютри Mac.

Първите бенчмаркове показват доста добри резултати на M1 спрямо конкурентните модели на AMD и Intel. Наблъскването на толкова много специализирани компоненти на едно място, в комбинацията с голям буферен кеш (cache) прави твърдението на Apple за техния процесор доста вероятно.

Вторият фактор – универсалните приложения

Има уловки при резултатите от подобни сравнения. Това е какви приложения се ползват за тях. Ако са специално писани за съответната платформа и дори хардуер (както в повечето случаи са изискванията на Apple) то те е нормално да дадат високи резултати. Софтуерът е изключително ключов компонент в успеха на създаването на универсална платформа за всички видове устройства.

Тук елементите можем да ги разделим на две – създаването на универсални приложения, които да покриват повече системи, както и емулацията на вече съществуващите. И в двата случая е препоръчително това да става без да се губи бързина и производителност.

Apple твърди, че чрез своя ъпдейт Big Sur на операционната система MacOS, всички програми, които са нейно дело ще могат да вървят безпроблемно едно временно на машини с M1 или Intel процесори. Те ще влязат под името Universal Apps 2. Няколко разработчика, като Adobe и техния Lightroom се присъединяват към инициативата и така би трябвало да имаме високопроизводителни програми, които да могат да се пускат едновременно на двете архитектури.

Уверението на няколко компании, които са работили с Apple е, че преминаването към Universal Apps 2 е много лесно и бързо. Крайният резултат бил дори още по-ефективен спрямо x64 приложенията. Тепърва ще се потвърждават тези твърдения. Ако преминаването наистина е такова, а резултатите по производителност се оказват високи, то Apple наистина ще е постигнал революционен ход.

Третият фактор – емулираните приложения

Преминаването от готови към универсални приложения може да бъде проблемен процес за някои разработчици. Приемствеността между редица поколения системи е ключов фактор за успеха на x64 системите. Дори при прехода от x86 към x64 беше постигната успешна емулация на по-старите програми.

Това е третият ключов фактор, за да може да се създаде унифицирана платформа. Apple няма проблеми с интеграцията на iOS приложенията, тъй като те са вече разработени за ARM процесори и мобилната архитектура. Което е сред големите предимства на M1 чиповете. По-интересен е въпросът, какво се случва с вече готовите програми, създадени за Apple под x64.

Тук се намесва системата Rosetta 2, която е добавена в MacOS Big Sur. В общи линии това е емулатор за x64 приложения, който позволява те да работят под новия процесор на Apple. Компанията не изпада в детайли по темата. Единствено твърди, че емулираните приложения работят със същата и дори по-висока производителност, отколкото в нормалната им x64 среда.

Което вече звучи преувеличено. Защото, емулацията означава да работи едно приложение (Rosetta 2), което симулира средата на x64 архитектура, върху която вече се пуска другата програма. Винаги въпросът е колко производителност се губи и какво е забавянето в процесите. Дори само Apple да са постигнали минимален брак, то това ще е наистина голямо постижение. Всичко останало отвъд това е малко вероятно.

Едни гърди напред

След представянето от 10 ноември, може да кажем, че Apple е с едни гърди напред в състезанието за създаването на унифицирана среда за всички устройства. Microsoft може да започна работата по тази концепция преди десет години с Windows 10 и Metro приложенията. Но през този период не успя да развие трите условия за нея. Както това прави в момента Apple.

Microsoft се сблъска първо със създаването на универсални приложения, които да паснат едновременно на мобилния и настолния свят. Софтуерният гигант изпробва със своите Metro програми, които да са междинно звено между ARM и x64 архитектурите, но в крайна сметка те нямаха тази ефективност, като досегашните.

Има светлина в тунела, макар и да е все още доста малка. Тя се крие в Universal Windows Platform (UWP), която и трябва да постигне същото, което Apple Universal Apps 2 се опитва да направи. Само, че за Windows 10. Инициативата е от няколко години, като набира доста бавно скорост за момента.

Въпреки тезите, че UWP е мъртва идея, рано или късно, Microsoft ще разполага с универсални приложения. Просто не може да намери правилната формула за тяхното разпространение. Основният спор е дали Windows трябва да има собствен Store, през който да се свалят приложенията. За момента има съпротива от потребителите и разработчиците по темата.

Microsoft също правят доста силен пробив по отношение емулацията на ARM приложения. Досега, компанията предложи такава само за програмите под x86 архитектура, но от ноември се очаква да бъдат добавени и тези под x64.

Софтуерният гигант започна да прави собствени процесори SQ1, които също са базирани на архитектурата на ARM. Те са интегрирани в част от Surface портфолиото на Microsoft от 2019 г. Много е възможно, технологичният гигант да засили тяхното присъствие и да пусне подобрени процесори през следващата година, след последния ход на Apple.

Последиците

Както виждаме, Apple и Microsoft уверено вървят към едно по-различно бъдеще на унифицирани устройства и софтуерни системи. Двете компании го приближават все повече, като „ябълковият“ гигант е с една идея по-близо. Последиците от тази трансформация ще са фундаментални за целия пазар на потребителска електроника.

Промяната ще се усети в няколко аспекта. Първата е, че ще се размият границите между отделните категории устройства. Все по-малко ще се усеща необходимостта от мощно PC, за да можете да извършвате нормална видеообработка или по-хардкор гейминг. Съвсем естествено, доста по-силните и модулни машини ще продължат да са по-добри и предпочитани от тесните специалисти. Но за масовия потребител, те вече няма да са толкова необходими.

Вторият аспект е тенденция от няколко години. Тя е пренасянето на все повече концепции от смартфоните в лаптопите. Единните корпуси, несменяемите батерии, по-малкото портове, компактните размери и др. вече са факт. Този процес завършва с интеграцията на мобилните процесори в преносимите компютри. Тази тенденция идва със своите недостатъци, като най-вероятно ще окаже влияние върху жизнения цикъл на устройствата (който ще се скъси), по-трудната поправка и невъзможността за последващи ъпгрейди.

Третият аспект е потенциалното разместване на пазара. Тук, лошата новина е за Intel, които изостават в няколко ключови технологии. Техните процесори все още разчитат на 10nm архитектура, като 7nm такава се очаква най-рано през 2021 г. Отделно, производителят отдавна не е ключов играч на мобилния пазар и липсата на такива решения, може да го измести напълно от пазара за лаптопи през следващите години. Intel, може да се окаже голямата жертва на тази трансформация.

AMD и Nvidia са в доста по-благоприятни позиции. Първата компания, е с една идея по-напред, като вече развива 7nm архитектура, като и предлага по-ниски цени от Intel. С което има шанс да се конкурира с решенията на ARM. Nvidia си реши тези главоболия, просто като придоби последната. Тепърва ще видим последиците от тази сделка, но те определено ще са в полза на щатската компания.

Последният аспект е за разработчиците. Тяхна мечта е да им се предоставят лесни инструменти за създаването и/или адаптирането на техните програми в универсални приложения за максимален набор от устройства. Компанията, която направи първа това има шанса да ги привлече на своя страна.

Всичко зависи от това, дали обещанията за производителност, лесна разработка и успешно емулиране на новите системни решения на Apple се окажат реалност. Ако проблемите във всеки един елемент са малко и бързо преодолими, технологичният гигант ще постави началото на пълна трансформация на потребителската компютърна техника.

The post Apple и Светия Граал на компютрите appeared first on TechTrends България.