واحد خبر mobile.ir : در بخش اول آشنایی با ARM، به معرفی الگوی کسب‌وکار این شرکت و انواع معماری‌های آن پرداختیم. همچنین اشاره نمودیم که شرکت ARM Holdings علاوه بر ارائه مجوز استفاده از معماری‌های پایه خود، طراحی‌های آماده‌ای را نیز برای هسته پردازنده‌های مبتنی بر معماری‌های ARM ارائه می‌نماید. این پردازنده‌ها تحت نام عمومی Cortex معرفی گردیده و بر اساس کاربردشان به سه دسته: M برای سیستم‌های Embedded یا جاسازی شده، R برای سیستم‌های Real-Time یا بلادرنگ، و A برای Application‌ها، تقسیم می‌گردند. سومین گروه یعنی پردازنده‌های سری Cortex-A، نقش بسیار پررنگی در بازار دستگاه‌های همراه هوشمند داشته، از این رو قصد داریم که در این مطلب به شکل کامل‌تر و دقیق‌تری به معرفی و بررسی اعضای مختلف این خانواده بپردازیم.

سری Cortex-A شامل هسته پردازنده‌های مختلفی‌ست که با هدف پاسخگویی به نیازهای پردازشی متنوع و پیچیده -- از میزبانی یک سیستم‌عامل تمام عیار و قدرتمند گرفته تا اجرای همزمان چند اپلیکیشن‌ متفاوت -- طراحی گردیده‌اند. بر این اساس پردازنده‌های سری A دامنه کاربرد وسیعی داشته و در دستگاه‌های مختلفی قابل استفاده‌اند، که از آن جمله می‌توان به گوشی‌ها و ساعت‌های هوشمند، تبلت‌ها، تلویزیون‌ها، دستگاه‌های پخش خانگی و حتی سرورها اشاره نمود. دیگر مشخصه بارز این سری از پردازنده‌های ARM که امروزه مورد توجه ویژه تولیدکنندگان تراشه‌ها و دستگاه‌های هوشمند قرار دارد، مصرف پایین و بازده انرژی مناسب است. دیگر مزیت این پردازنده‌ها، بهره‌گیری از مجموعه دستورالعمل‌ها و معماری پایه مشترکی‌ست که موجب سازگاری آن‌ها با یکدیگر گردیده است.

اولین عضو این خانواده به نام Cortex-A8 با ساختاری 32 بیتی تحت معماری ARMv7 طراحی و در سال 2005 معرفی گردید. پس از آن تا به امروز 9 عضو دیگر بر پایه نسخه 7 و 8 از معماری ARM و با طول دستورالعمل 32 و 64 بیتی، به مجموعه هسته پردازنده‌های Cortex-A اضافه شده‌اند. برخی از این پردازنده‌ها با تمرکز بر توان پردازشی بالا، برخی با تمرکز بر مصرف بهینه انرژی و تعدادی نیز با هدف بهره‌گیری از توان پردازشی بالا به همراه مصرفی مناسب و بهینه طراحی گردیده‌اند.

اعضای مختلف خانواده Cortex-A به همراه سال معرفی، نسخه معماری ARM و طول دستورالعمل‌ها

پردازنده Cortex-A8

این پردازنده در سال 2005 به عنوان اولین پردازنده با معما ری ARMv7-A و همچنین اولین عضو از خانواده Cortex-A معرفی گردید. A8 به صورت یک پردازنده تک هسته‌ای با تمرکز بر توان پردازشی بالا و در محدوده فرکانس پردازشی 600 تا 1900 مگاهرتز طراحی گردیده است. برای این پردازنده سه حافظه نهان (کش یا cache) در دو سطح، به منظور نگهداری داده‌های پرکاربرد در نزدیکی هسته پردازنده و در نتیجه افزایش سرعت دسترسی پردازنده به این داده‌ها در نظر گرفته شده است. کش سطح اول شامل دو حافظه 16 یا 32 کیلوبایتی مجزا برای داده‌ها و دستورالعمل‌ها بوده، و کش سطح دوم 512 کیلوبایت ظرفیت دارد.

دیاگرام منطقی معماری Cortex-A8

Cortex-A8 دامنه کاربرد نسبتا وسیعی داشته و روی دستگاه‌های مختلفی از جمله گوشی‌های هوشمند، تبلت‌ها، نت‌بوک‌ها، پرینترها و تلویزیون‌ها به کار گرفته می‌شد. با ظهور ارتباطات بی‌سیم نسل سوم (3G)، افزایش استفاده از صفحات نمایش بزرگ در دستگاه‌های همراه و شتاب گرفتن فروش گوشی‌های هوشمند در بازار، پردازنده‌های Cortex-A8 از سال 2008 به تولید انبوه رسیدند. از آن پس سالانه میلیون‌ها دستگاه مختلف -- از گوشی‌های هوشمند گرفته تا تبلت‌ها، تلویزیون‌های دیجیتال، پرینترها و خودروها -- به این نوع پردازنده‌ها مجهز گردیدند.

تا کنون SoCهای متعددی مبتنی بر پردازنده Cortex-A8 طراحی و ساخته شده‌اند. معروف‌ترین و پرفروش‌ترین این SoCها عبارتند از: Apple A4 که در محصولات مختلف این شرکت از جمله iPad ،iPhone 4 نسل اول و iPod Touch نسل چهارم به کار رفته است، Samsung Exynos 3110 به کار رفته در دستگاه‌های مختلفی همچون P1000 Galaxy Tab ،i9000 Galaxy S و Google Nexus S و یا SoC شناخته شده دیگری با نام OMAP3 محصول شرکت Texas Instruments که در دستگاه‌هایی از جمله Motorola Droid 2 ،Nokia N9 و ساعت هوشمند Moto360 مورد استفاده قرار گرفته است. با وجود اینکه تولیدکنندگان برای ساخت SoCهای مبتنی بر Cortex-A8 می‌توانند از پردازنده‌های گرافیکی مختلفی استفاده نمایند، اما معمول‌ترین GPUهای بکار رفته به همراه این پردازنده عبارتند از PowerVR SGX540 ،Mali-400 و SGX535.

پردازنده Cortex-A9

این پردازنده چند هسته‌ای یکی از معمول‌ترین انتخاب‌های تولیدکنندگان برای دستگاه‌هایی به شمار می‌رود که نیازمند پردازنده‌ای با قدرت پردازشی مناسب، مصرف انرژی و تولید حرارت پایین و نسبتا ارزان قیمت هستند. Cortex-A9 با ساختاری 32 بیتی، مبتنی بر معماری ARMv7 طراحی گردیده و می‌تواند 1، 2 و یا 4 هسته پردازشی با فرکانس 0.8 تا 2 گیگاهرتز را در دل خود داشته باشد. در هر هسته پردازشی، دو واحد حافظه نهان سطح اول مجموعا از 64 کیلوبایت فضا برخوردار بوده و کش سطح دوم این پردازنده می‌تواند از 128 کیلوبایت تا 8 مگابایت فضا در اختیار داشته باشد. بهبودهای صورت گرفته در طراحی A9 موجب شده است تا نسبت به برادر بزرگتر خود (یعنی Cortex-A8) هم از لحاظ قدرت پردازشی و هم از نظر مصرف بهینه انرژی بهتر عمل نماید. بنا به نتایج تست‌های استاندارد، یک پردازنده تک هسته‌ای Cortex-A9 نسبت به یک پردازنده Cortex-A8 در شرایط یکسان بیش از 50 درصد کارایی پردازشی بهتری از خود نشان می‌دهد.

دیاگرام منطقی معماری Cortex-A9

تا به امروز بسیاری از تراشه‌های پردازشی مطرح و پرفروش در بازار تجهیزات هوشمند از طراحی Cortex-A9 بهره گرفته‌اند. از جمله SoCهای تولید شده بر مبنای این پردازنده می‌توان به موارد زیر اشاره نمود:

• تراشه‌های A5 و A5X شرکت اپل که در محصولات مختلف این شرکت از جمله iPad 3 ،iPad 2 ،iPhone 5 ،iPhone 4S و iPad Mini مورد استفاده قرار گرفته‌اند.
• سه SoC معروف Nvidia با نام‌های Tegra 3 ،Tegra 2 و Tegra 4i که در بسیاری از دستگاه‌های تولید شده توسط شرکت‌های مختلف مورد استفاده قرار گرفته‌اند، از جمله: LG Optimus 4X HD ،HTC One X ،Nexus 7 ،Microsoft Surface RT ،Lenovo ThinkPad Tablet ،Asus Eee Pad Transformer ،Samsung Galaxy Tab 10.1 و Sony Xperia Tablet S.
• سه مدل 4210، 4212 و 4412 از تراشه‌های سری Exynos شرکت سامسونگ، به کار رفته در دستگاه‌هایی همچون Galaxy S II و Galaxy Note II ،Galaxy Tab 7.7 ،S III و Note 8.
• تراشه‌های OMAP4 شرکت Texas Instruments، به کار رفته در دستگاه‌های متعددی از جمله Huawei Ascend P1 ،Kindle Fire HD ،Galaxy Nexus ،Motorola Droid 3 ،LG Prada 3 و Google Glass.
• A vastar 88W8787 محصول شرکت Marvell که در کنسول بازی قابل حمل سونی با نام PlayStation Vita به کار رفته است.

بد نیست اشاره کنیم که پردازنده گرافیکی به کار رفته در اغلب SoCهای مبتنی بر Cortex-A9 از نوع Mali-400 و Mali-450 طراحی شده توسط شرکت ARM و یا PowerVR SGX543 محصول شرکت Imagination Technologies هستند.

پردازنده Cortex-A5

A5 کوچک‌ترین، کم هزینه‌ترین، کم مصرف‌ترین و به نوعی کم قدرت‌ترین پردازنده مبتنی بر معماری ARMv7 در سری پردازنده‌های Cortex-A محسوب می‌گردد. بازار هدف این پردازنده، دستگاه‌های کوچک و ارزان قیمت بوده و از نمونه کاربردهای آن می‌توان به گوشی‌های غیرهوشمند، گوشی‌های هوشمند رده پایین، پوشیدنی‌های هوشمند، تلویزیون‌های دیجیتالی، پخش‌کننده‌های صدا و تصویر، و یا اینترنت اشیاء اشاره نمود. این پردازنده از لحاظ مصرف انرژی الکتریکی یکی از بهینه‌ترین پردازنده‌های ARM محسوب می‌گردد. به این معنی که این پردازنده به ازای مصرف مقدار مشخصی انرژی الکتریکی، قادر به انجام کار بیشتری نسبت به اغلب پردازنده‌های موجود در بازار است. اندازه فیزیکی کوچک در کنار حرارت پایین، مصرف انرژی بسیار کم و هزینه پایین تولید آن، این پردازنده را به گزینه‌ای مناسب برای پوشیدنی‌های هوشمند و دستگاه‌های کوچک و ارزان قیمت تبدیل نموده است. نمودار زیر که روی وب‌سایت رسمی ARM منتشر گردیده، کارایی و راندمان مصرف انرژی Cortex-A5 را در مقایسه با Cortex-A9 به تصویر می‌کشد. فاکتورهای مطرح شده در این مقایسه از بالا به پایین به ترتیب عبارتند از: راندمان مصرف انرژی، میزان مصرف انرژی در فرکانس پردازشی 1 گیگاهرتز، مساحت فیزیکی هسته، و کارایی عمومی پردازنده.

کارایی و راندمان مصرف انرژی Cortex-A5 نسبت به Cortex-A9

Cortex-A5 به صورتی طراحی شده است تا بسته به نیاز و کاربرد مورد نظر تولیدکننده، از جهات مختلف قابل تنظیم باشد. به عنوان مثال کش سطح 1 این پردازنده به منظور تامین کارایی بهتر می‌تواند تا سقف 64 کیلوبایت ظرفیت داشته و یا با هدف کاهش هزینه تولید، تا حد 4 کیلوبایت کاهش یابد. فرکانس پردازشی هر یک از هسته‌ها نیز بسته به تشخیص تولیدکننده می‌تواند در بازه 600 تا 2000 مگاهرتز در نظر گرفته شود. به همین ترتیب مشخصه‌ها و قابلیت‌های مختلف دیگری نیز بسته به نیاز قابل افزایش، کاهش و یا حتی حذف هستند.

دیاگرام منطقی معماری Cortex-A5

معروف‌ترین و پرفروش‌ترین SoCهای تولید شده بر مبنای این پردازنده عبارتند از:

• سری تراشه‌های Snapdragon S4 Play محصول شرکت Qualcomm که در دستگاه‌هایی متعددی از جمله HTC Desire X، Huawei Ascend G510، Nokia X، Samsung Galaxy Core و HTC Desire 600 بکار رفته است.
• برخی از SoCهای سری Snapdragon 200 شرکت Qualcomm به کار رفته در دستگاه‌های همچون Samsung Galaxy Win و HTC Desire 600 .

پردازنده Cortex-A15

این پردازنده 32 بیتی چندهسته‌ای که مبتنی بر معماری ARMv7-A طراحی شده است، در سال 2011 معرفی و اولین تراشه‌های مبتنی بر آن در سال 2012 روانه بازار گردیدند. Cortex-A15 که پردازنده‌ای با قدرت پردازشی بالا و مصرف انرژی مناسب محسوب می‌شود، از محبوبیت و کارایی زیادی در میان تولیدکنندگان تجهیزات شبکه برخوردار است. این پردازنده در دنیای تجهیزات همراه نیز مورد استقبال تولیدکنندگان قرار گرفته و به ادعای ARM، پردازنده Cortex-A15 روی یک دستگاه همراه هوشمند می‌تواند کارایی و توان پردازشی تا حدود دو برابر Cortex-A9 ارائه نماید. هر هسته A15 بسته به نیاز و کاربرد مربوطه می‌تواند با فرکانس پردازشی در محدوده 1 تا 2.5 گیگاهرتز تولید گردیده و از حافظه کش سطح 1 با ظرفیت 64 کیلویابت(32 کیلوبایت کش داده + 32 کیلوبایت کش دستورالعمل) و کش سطح 2 با حداکثر ظرفیت 4 مگابایت (8 مگابایت برای کل تراشه) استفاده نماید.

دیاگرام منطقی معماری Cortex-A15

Cortex-A15 اولین معماری ارائه شده از سوی ARM است که از تکنولوژی big.LITTLE بهره می‌برد. در این معماری به منظور بهره‌گیری از تکنولوژی big.LITTLE، هسته‌های Cortex-A15 در کنار هسته‌های Cortex-A7 قرار گرفته‌اند. بر مبنای این تکنولوژی، یک تراشه چند‌هسته‌ای ناهمگون با ترکیب یک یا چند هسته پردازنده نسبتا ارزان قیمت، کم مصرف و کم توان، در کنار یک یا چند هسته قدرتمند و پرمصرف‌ طراحی و تولید می‌گردد. هدف از این تکنولوژی به بیان ساده آن است که از یک سو پردازش‌های سبکی که دستگا‌ه‌های همراه شخصی در طول روز بسیار با آن‌ها سر و کار دارند، توسط هسته‌های کم‌مصرف رسیدگی شده و از سوی دیگر پردازش‌های سنگین که نیاز به قدرت پردازشی بالاتری دارند، به هسته‌های پرمصرف اما قدرتمند سپرده شوند. بدین ترتیب با این که دستگاه مورد نظر می‌تواند به راحتی از پس پردازش‌های پیچیده و سنگین برآید، در عین حال بخش عمده‌ای از فعالیت روزانه‌اش را به کمک هسته‌های کم مصرف انجام داده و در مصرف انرژی به میزان قابل توجهی صرفه‌جویی می‌نماید. پیش از آن، دستگاه‌های مجهز به پردازنده‌های قدرتمند با معضل خالی شدن سریع شارژ باتری مواجه بوده و تولیدکنندگان ناچار به استفاده از باتری‌های با ظرفیت بالاتر می‌شدند. این مساله خود موجب بالا رفتن قیمت تمام شده دستگاه و همچنین افزایش وزن و اندازه آن می‌گردید. شرکت Holdings ARM موفق شد تا با ارائه این تکنولوژی، تا حدودی این مشکل را برطرف و یا به عبارت دقیق‌تر تعدیل نماید. چنان که در نمودار زیر قابل مشاهده است، استفاده از تکنولوژی big.LITTLE، دستیابی به کارایی پردازنده‌ای قدرتمند همچون Cortex-A15 را با نیمی از متوسط انرژی مورد نیاز نسبت به حالت عادی، میسر می‌سازد.

نتایج تکنولوژی big.LITTLE بر کارایی پردازنده و مصرف انرژی

یک تراشه مبتنی بر Cortex-A15 با معماری big.LITTLE قادر خواهد بود تا حداکثر از 4 هسته A15 در کنار 4 هسته A7 بهره گیرد. بدین ترتیب هر یک از هسته‌ها از 64 کیلوبایت حافظه نهان سطح 1 برخوردار بوده و هر مجموعه 4 هسته‌ای نیز یک حافظه نهان سطح 2 مشترک، با حداکثر ظرفیت 4 مگابایت در اختیار خواهند داشت.

تاکنون تولیدکنندگان مختلفی اقدام به طراحی و ساخت SoCهای مبتنی بر این معماری نموده‌ و روی دستگاه‌های متعددی مورد استفاده قرار داده‌اند. از آن جمله می‌توان به موارد زیر اشاره نمود.

• تراشه Tegra 4 محصول شرکت Nvidia که روی دستگاه‌هایی همچون HP SlateBook x2 ،Microsoft Surface 2 ،Nvidia Shield Portable و Asus Transformer Pad TF701T مورد استفاده قرار گرفته است.
• مدل 32 بیتی تراشه Tegra K1 شرکت Nvidia، مبتنی بر نسخه R3 از معماریCortex-A15 که روی دستگاه‌هایی همچون Lenovo Think Vision 28 ،Acer Chromebook 13 ،Nvidia Shield Tablet و Xiaomi Mi Pad به کار رفته است.
• SoCهای سری Exynos 5 محصول شرکت سامسونگ، که دستگاه‌هایی از جمله Galaxy S5 ،Galaxy Tab S 8.4 ،Galaxy Note Pro 12.2 ،Nexus 10 و Samsung Galaxy Alpha به آن تجهیز گردیده‌اند.
• تراشه KIRIN 920 شرکت HiSilicon، به کار رفته روی چند محصول شرکت Huawei از جمله Honor 6 و Ascend Mate 7.

پردازنده Cortex-A7

Cortex-A7 که با Cortex-A15 در سال 2011 معرفی گردید، بهینه‌ترین مصرف انرژی را در میان پردازنده‌های چندهسته‌ای هم‌خانواده خود دارد. ARM در طراحی این پردازنده دو هدف و کاربرد اصلی را مد نظر داشته است. هدف اول، ارائه پردازنده‌ای کوچک‌تر، ساده‌تر و کم‌ مصرف‌تر نسبت به Cortex-A8 که بتواند جایگزین آن در رده پردازنده‌های ارزان، کوچک و کم‌مصرف گردد. این خصوصیات A8 آن را به گزینه‌ای مناسب برای گوشی‌های هوشمند ارزان قیمت، اینترنت اشیاء، پوشیدنی‌های هوشمند پیشرفته، انواع مسیریاب‌ها و تجهیزات زیرساخت شبکه بدل ساخته است. هدف دوم از طراحی این پردازنده نیز عبارت است از ترکیب آن با هسته‌های Cortex-A15 به منظور تشکیل یک پردازنده چندهسته‌ای ناهمگن بر اساس معماری big.LITTLE. بنابراین Cortex-A7 دامنه کاربرد گسترده‌ای از دستگاه‌های کوچک و ارزان قیمت گرفته تا تجهیزات هوشمند پیشرفته و قدرتمند دارد. همین مساله موجب شده است تا بسیاری از تولیدکنندگان بزرگ تراشه‌ در سرتاسر دنیا اقدام به گرفتن مجوز استفاده از معماری این پردازنده و تولید SoCهایی بر مبنای آن نمایند. از جمله این شرکت‌ها می‌توان به Freescale ،Texas Instruments ،Samsung ،LG ،HiSilicon ،Broadcom و بسیاری دیگر اشاره نمود.

این پردازنده 32 بیتی می‌تواند 1، 2، 4 و یا 8 هسته، هر یک با فرکانس پردازشی 1.2 تا 1.9 گیگاهرتز را شامل شود. هر یک از این هسته‌ها امکان استفاده از حافظه نهان سطح 1 با ظرفیت 8 تا 64 کیلوبایت را دارا بوده، حافظه نهان سطح 2 نیز بنا به نیاز و تشخیص تولیدکننده می‌تواند حذف شده و یا تا سقف 1 مگابایت در نظر گرفته شود. پردازنده Cortex-A7 در شرایط یکسان می‌تواند به راحتی دو عضو قدیمی‌تر این خانواده، یعنی Cortex-A5 و Cortex-A8 را چه از لحاظ کارایی و چه از نظر مصرف انرژی پشت سر بگذارد. همچنین نتایج تست‌ها نشان می‌دهد که این پردازنده با مصرف انرژی به مراتب پایین‌تر قادر است تا کارایی و توان پردازشی در حد Cortex-A9 ارائه نماید.

کارایی و بهینگی مصرف انرژی Cortex-A7 نسبت به Cortex-A9

برخی SoCهای تولید شده توسط تولیدکنندگان مختلف که از این پردازنده بهره گرفته‌اند عبارتند از:

• تراشه‌های سری Exynos 5 شرکت سامسونگ (به جز مدل 5250)، به کار رفته در دستگاه‌های همچون Galaxy S4 (نسخه 8 هسته‌ای)، Galaxy Note 3 (نسخه 8 هسته‌ای)، Galaxy Tab S 8.4 (نسخه وای‌فای)، Galaxy S5 (نسخه 8 هسته‌ای)، Galaxy A7 (ورژن A700F) و Galaxy Alpha.
• تراشه‌های MT6589 ،MT6582 و MT6592 محصول شرکت MediaTek که در بسیاری از دستگاه‌های رده پایین و میانی، به ویژه توسط تولیدکنندگان چینی مورد استفاده قرار گرفته‌اند. از جمله این دستگاه‌ها می‌توان به QMobile Noir i6 ،Huawei Honor 3C ،Gionee V185 ،Lenovo A850 ،Lenovo S930 و البته برخی محصولات رده پایین HTC از جمله Desire 320 ،Desire 310 و Desire 816 اشاره نمود.
• تعدادی از تراشه‌های سری Snapdragon 200 و Snapdragon 400 شرکت Qualcomm که فروش بالایی داشته و در دستگاه‌های مختلفی به کار رفته‌اند، از جمله HTC Desire 610 ،Huawei Ascend P7 mini ،Sony Xperia M2 ،Nokia Lumia 730 ،Nokia Lumia 830 ،Moto E ،Motorola Moto G ،Samsung Galaxy Tab 4 8.0 ،LG G Pad 8 LTE و LG G2 mini.
• تراشه KIRIN 920 شرکت HiSilicon، به کار رفته روی چند محصول شرکت Huawei از جمله Honor 6 و Ascend Mate7.

پردازنده‌های Cortex-A12 و Cortex-A17

Cortex-A12 در سال 2013 به عنوان جایگزین Cortex-A9 به عنوان یک پردازنده عمومی، با ترکیبی متوازن از قدرت پردازشی، مصرف انرژی و هزینه تمام شده، برای دستگاه‌های رده میانی بازار معرفی گردید. چندی بعد و در سال 2014، با معرفی Cortex-A17 که گزینه‌ای بهتر در همان رده محسوب می‌گردید، شرکت ARM Holdings سری A12 را از لیست رسمی محصولات خود حذف نموده و آن را به عنوان یک نمونه از هسته‌های Cortex-A17 رده‌بندی نمود. A17 یک پردازنده 32 بیتی دیگر مبتنی بر معماری ARMv-7 است که می‌تواند تا 4 هسته پردازشی با فرکانس پردازشی 1.2 تا 3.3 گیگابایت را شامل شود. این رده از پردازنده‌های ARM نیز با پشتیبانی از معماری big.LITTLE، امکان ترکیب حداکثر 4 هسته Cortex-A7 را با 4 هسته Cortex-A17 فراهم می‌آورد.

دیاگرام منطقی معماری Cortex-A17

‌به ادعای ARM این پردازنده قادر است تا نسبت به Cortex-A9، 60 درصد کارایی بیشتر را در فرکانس پردازشی یکسان ارائه نماید. بعلاوه اینکه اساسا هر هسته A17 قادر به کار در فرکانس‌هایی به مراتب بالاتر نسبت به محصول قبلی این شرکت در رده میانی‌ است. از جمله کاربردهای متصور برای این پردازنده می‌توان به گوشی‌ها و تبلت‌های میان‌رده، تلویزیون‌های هوشمند و یا دستگاه‌های هوشمند تامین سرگرمی و اطلاعات برای سرنشین خودروها اشاره نمود. با توجه به معرفی Cortex-A17 در سال 2014، انتظار می‌رود که از سال جاری (2015) بیشتر شاهد استفاده از آن در دستگاه‌های مختلف باشیم. با این حال تاکنون دو شرکت چینی Rockchip و MediaTek اقدام به معرفی و عرضه SoCهایی مبتنی بر این پردازنده نموده‌اند، که عبارتند از:

• تراشه‌های MT6595M ،MT6595 و MT6595 Turbo محصول شرکت MediaTek به کار رفته در دستگاه‌های همچون Lenovo Vibe X2-CU ،Meizu MX4 ،Alcatel OneTouch D820 و Mogu M7.
• تراشه RK3288 شرکت Rockchip، به کار رفته در Teclast P90HD ،Pipo P1 و FNF iFive Mini 4.

دیگر پردازنده‌های مبتنی بر معماری ARMv7

چنان که در بخش اول مطلب "آشنایی با ARM" اشاره شد، برخی تولیدکنندگان به جای استفاده از طراحی‌های آماده مربوط به پردازنده‌های Cortex که از سوی ARM Holdings ارائه می‌شود، تنها به دریافت مجوز استفاده از معماری‌های ARMv7 و یا ARMv8 بسنده نموده و پردازنده مورد نظر خود را بر مبنای این معماری‌ها از پایه طراحی می‌نمایند. در اینجا به معرفی برخی از این SoCها که مبتنی بر معماری ARMv7-A هستند خواهیم پرداخت.

• Apple A6, A6X: این دو پردازنده بر مبنای ریزمعماری Swift شرکت اپل طراحی شده و از سال 2012 میلادی توسط شرکت سامسونگ و با تکنولوژی ساخت 32 نانومتری تولید گردیده‌اند. هر یک شامل دو هسته مجهز به حافظه نهان سطح 1 با ظرفیت 64 کیلوبایت بوده و حافظه نهان سطح 2 هر دو پردازنده دارای ظرفیتی 1 مگابایتی است. تراشه Apple A6 مجهز به هسته‌های پردازشی با حداکثر فرکانس 1.3 گیگاهرتز و پردازنده گرافیکی PowerVR SGX543MP3، تنها روی دو محصول iPhone 5 و iPhone 5C این شرکت به کار رفته است. برادر بزرگ‌تر -- یعنی Apple A6X -- با فرکانس پردازشی 1.4 گیگاهرتز و پردازنده گرافیکی PowerVR SGX554MP4، روی نسل چهارم iPad مورد استفاده قرار گرفته است.
• Qualcomm Scorpion: این پردازنده توسط Qualcomm و برای استفاده در SoCهای Snapdragon این شرکت که مخصوص دستگاه‌های همراه هستند، طراحی گردیده است. این پردازنده قادر به بهره‌گیری از 1 یا 2 هسته با حداکثر فرکانس پردازشی 2 گیگاهرتز بوده و امکان استفاده از 32 کیلوبایت حافظه نهان سطح 1 و حداکثر 2 مگابایت حافظه نهان سطح 2 را داراست. چندین مدل از سری تراشه‌های S2 ،S1 و S3 خانواده Snapdragon بر مبنای این پردازنده تولید گردیده و در بسیاری از دستگاه‌های همراه به کار رفته‌اند. برخی از معروف‌ترین و پرفروش‌ترین دستگاه‌های مجهز به پردازنده‌های Scorpion عبارتند از: Samsung Galaxy Note i717 ،Nokia Lumia 900 ،LG Optimus 7 ،Nexus One ،HTC Evo 4G ،HTC HD2 و Sony Xperia S.
• Qualcomm Krait: این پردازنده در سال 2012 به عنوان جایگزین پردازنده Scorpion برای استفاده روی SoCهای خانواده Snapdragon معرفی گردید. Krait که شباهت‌هایی نیز با Cortex-A15 دارد، پتانسیل بهره‌گیری از 2 یا 4 هسته با حداکثر فرکانس پردازشی بیش از 3 گیگاهرتز، حافظه نهان سطح 1 با ظرفیت 32 کیلوبایت و سطح 2 با ظرفیت 1 تا 2 مگابایت را داراست. شرکت Qualcomm چهار نسخه از این پردازنده را تحت نام‌های Krait 300 ،Krait 200 ،Krait و Krait 400 طراحی نموده و در چند مدل از سری تراشه‌های Snapdragon 600 ،Snapdragon 400 ،Snapdragon S4 و 602A همراه با تراشه‌های بسیار محبوب Snapdragon 801 ،Snapdragon 800 و Snapdragon 805 مورد استفاده قرار داده است. این تراشه‌های پرفروش، توسط بسیاری از تولیدکنندگان و در بسیاری از دستگاه‌های همراه مورد استفاده قرار گرفته‌اند که از آن جمله می‌توان به Xperia Z3 ،Sony Xperia Z2 ،LG G Flex ،LG G2 ،Nexus 7 2013 ،HTC One M8 ،HTC One M7 ،Galaxy Note Edge ،Galaxy Tab Pro 8.4 ،Galaxy S4 mini ،Samsung Galaxy S4 I9505 و OnePlus One اشاره نمود.

پردازنده Cortex-A53

در ماه اکتبر سال 2011 معماری ARMv8-A که یک تغییر بنیادین در معماری و مجموعه دستورالعمل‌های پایه محصولات ARM محسوب می‌گردید، معرفی شد. برخلاف معماری 32 بیتی ARMv7، این معماری جدید ساختاری 64 بیتی دارد. با وجود اینکه زیرساخت 64 بیتی این معماری سیستم‌عاملی 64 بیتی را نیز طلب می‌کند، اما ARMv8 امکان اجرای بی‌نقص نرم‌افزارهای 32 بیتی را روی یک پردازنده و سیستم‌عامل 64 بیتی فراهم می‌آورد. در اکتبر سال 2012 میلادی -- دقیقا یک سال پس از معرفی ARMv8 --، شرکت ARM اقدام به معرفی دو پردازنده Cortex-A53 و Cortex-A57 مبتنی بر این معماری نمود.

پردازنده Cortex-A53 که بهینه‌ترین مصرف انرژی را در میان پردازنده‌های مبتنی بر ARMv8-A دارد، به نوعی متناظر با Cortex-A7 در سری پردازنده‌های مبتنی بر ARMv7-A محسوب می‌گردد. البته لازم به ذکر است که بنا به زیرساخت 64 بیتی و تکنولوژی‌های پیشرفته‌تر به کار رفته در آن، Cortex-A53 در فرکانس پردازشی یکسان، از 30 تا 60 درصد نسبت به معادل 32 بیتی خود کارایی بهتری دارد. این پردازنده می‌تواند به طور مستقل به عنوان قلب تپنده دستگاه‌های رده پایین و میانی ایفای نقش نموده، و یا تحت یک طراحی big.LITTLE در کنار یکی از دو پردازنده قوی‌تر معماری ARMv8-A -- یعنی Cortex-A57 و Cortex-A72-- قرار گیرد. از جمله کاربردهای متصور برای این پردازنده می‌توان به دستگاه‌های همراه رده پایین و میانی، دستگاه‌های همراه رده بالا (در قالب معماری big.LITTLE)، تجهیزات شبکه‌ای بی‌سیم، سرورهای کم‌توان، تلویزیون‌های هوشمند و پخش‌کننده‌های هوشمند خانگی اشاره نمود.

برخی از SoCهای تولید شده توسط تولیدکنندگان مختلف که از پردازنده Cortex-A53 بهره گرفته‌اند عبارتند از:

• تراشه‌های MT6735 ،MT6732 و MT6752 شرکت MediaTek که تاکنون در محصولاتی همچون HTC Desire 820s ،Meizu M1 Note ،Bluboo X8 و Desire 826 مورد استفاده قرار گرفته‌اند.
• تراشه‌های سری Exynos 7 شرکت سامسونگ، که از ترکیب 4 هسته Cortex-A53 در کنار 4 هسته Cortex-A57 استفاده نموده و در دستگاه‌هایی از جمله Samsung Galaxy Note 4 (نسخه 8 هسته‌ای)، Samsung Galaxy Note Edge (نسخه 8 هسته‌ای)، Galaxy S6 و Galaxy S6 Edge به کار رفته‌اند.
• تراشه Tegra X1 محصول Nvidia با ترکیب 4 هسته Cortex-A53 در کنار 4 هسته Cortex-A57 که هنوز در قالب دستگاهی برای مصرف‌کنندگان وارد بازار نگردیده است.
• تراشه‌های مختلفی از شرکت Qualcomm همچون Snapdragon 610 ،Snapdragon 410 و Snapdragon 615 که به ترتیب از 4، 4 و 8 هسته Cortex-A53 بهره گرفته‌ و تا کنون در دستگاه‌هایی از جمله Galaxy A5 ،Samsung Galaxy A3 ،Huawei Honor 4 Play ،Huawei Ascend G7 ،HTC Desire 820 ،HTC Desire 510 ،Lenovo Vibe X2 Pro ،Lenovo A6000 و Galaxy A7 به کار رفته‌اند.
• تراشه‌های Snapdragon 808 و Snapdragon 810 شرکت Qualcomm که اولی از 2 هسته A57 در کنار 4 هسته A53 و تراشه دوم از 4 هستهA57 در کنار 4 هسته A53 استفاده نموده‌اند. از میان این دو تراشه تا به امروز Snapdragon 810 در دو دستگاه LG G Flex 2 و Xiaomi Mi Note Pro به کار رفته است و تراشه Snapdragon 808 نیز در قالب LG G4 در بازار حضور دارد.

پردازنده Cortex-A57

این پردازنده مبتنی بر معماری ARMv8-A، با ساختاری 64 بیتی و با هدف ارائه توان پردازشی بالا برای کاربردهایی همچون گوشی‌های رده بالا، کامپیوترها و سرورها طراحی گردیده است. Cortex-A57 همچون دیگر پردازنده‌های مبتنی بر معماری ARMv8، قادر به فعالیت در دو حالت 64 و 32 بیتی بوده، در نتیجه مشکلی برای اجرای نرم‌افزارهای قدیمی‌تر و ناسازگار با پردازش 64 بیتی ندارد. قابلیت و کارایی Cortex-A57 در حدی‌ست که یک گوشی هوشمند مجهز به این پردازنده با اتصال به یک صفحه نمایش، صفحه کلید و موس، به راحتی قادر به نقش آفرینی به عنوان یک لپ‌تاپ کارآمد خواهد بود. این پردازنده در حالت عادی قابلیت بهره‌گیری از 1، 2، 4 و یا 8 هسته را با حداکثر فرکانس پردازشی در حدود 4.7 گیگاهرتز روی دستگاه‌های تجاری و 3 گیگاهرتز روی دستگاه‌های همراه دارد. هر یک از این هسته‌ها امکان استفاده از حافظه نهان سطح 1 با ظرفیت 80 کیلوبایت (48 کیلوبایت کش دستورالعمل و 32 کیلوبایت کش داده) را دارا بوده و حداکثر ظرفیت حافظه نهان سطح 2 این پردازنده 2 مگابایت در نظر گرفته شده است. Cortex-A57 که پردازنده‌ای قدرتمند و در عین حال نسبتا پرمصرف محسوب می‌گردد، قادر است تا با بهره‌گیری از تکنولوژی big.LITTLE در کنار هسته‌های کم‌مصرف Cortex-A53 قرار گرفته و یک SoC با مصرف بهینه انرژی و قدرت پردازشی بالا را تشکیل دهد.

دیاگرام منطقی معماری Cortex-A57

این پردازنده که متناظر با Cortex-A15 از مجموعه پردازنده‌های مبتنی بر ARMv7-A محسوب می‌گردد، بسته به شرایط و در کاربردهای مختلف از 50 تا 90 درصد کارایی بیشتری نسبت به هم‌رده‌ی 32 بیتی خود نشان می‌دهد. نمودار زیر کارایی این دو پردازنده را در فرکانس پردازشی یکسان، برای کاربردهای مرور وب، پردازش و پخش محتوای چندرسانه‌ای، و ذخیره و بازیابی داده‌ها روی حافظه نشان می‌دهد.

کارایی Cortex-A57 نسبت به Cortex-A15

از جمله SoCهای تولید شده بر مبنای این پردازنده می‌توان به موارد زیر اشاره نمود:

• تراشه Opteron A1100 محصول شرکت AMD که مجهز به 4 یا 8 هسته Cortex-A57 بوده و در ابتدای سال 2014 برای استفاده روی سرورها معرفی گردیده است.
• تراشه‌های سری Exynos 7 شرکت سامسونگ، که از ترکیب 4 هسته Cortex-A53 در کنار 4 هسته Cortex-A57 استفاده نموده و در دستگاه‌هایی از جمله Samsung Galaxy Note 4 (نسخه 8 هسته‌ای)، Samsung Galaxy Note edge (نسخه 8 هسته‌ای)،  Galaxy S6 edge+ ،Galaxy S6 edge ،Galaxy S6  و Galaxy Note5 به کار رفته‌اند.
• تراشه Tegra X1 محصول Nvidia با ترکیب 4 هسته Cortex-A53 در کنار 4 هسته Cortex-A57 که هنوز در قالب دستگاهی برای مصرف‌کنندگان وارد بازار نگردیده است.
• تراشه‌های Snapdragon 808 و Snapdragon 810 شرکت Qualcomm که در قالب معماری big.LITTLE، اولی از 2 هسته A57 در کنار 4 هسته A53 و دومی از 4 هستهA57 در کنار 4 هسته A53 استفاده نموده‌ است. از میان این دو تراشه تا به امروز Snapdragon 810 در دو دستگاه LG G Flex 2 و Xiaomi Mi Note Pro به کار رفته است و تراشه Snapdragon 808 نیز در قالب LG G4 در بازار حضور دارد.

پردازنده Cortex-A72

Cortex-A72 که در اوایل سال 2015 میلادی معرفی و منتشر گردید، پیشرفته‌ترین و قدرتمندترین پردازنده ARM تا به امروز محسوب می‌شود. بنا به اطلاعات ارائه شده از سوی شرکت ARM Holdings، این پردازنده 3.5 برابر نسبت به Cortex-A15 کارامد‌تر بوده و در مصرف انرژی نیز به مراتب بهینه‌تر عمل می‌کند. بنا به اطلاعات موجود، این پردازنده نیز همچون Cortex-A57 قادر به بهره‌گیری از 4 هسته (و یا بیشتر) مجهز به حافظه نهان سطح 1 با ظرفیت 80 کیلوبایت بوده و امکان استفاده از حافظه نهان سطح 2 با حداکثر ظرفیت 2 مگابایت را دارا خواهد بود.

مقایسه کارایی سه پردازنده Cortex-A57 ،Cortex-A15 و Cortex-A72

دیگر پردازنده‌های مبتنی بر معماری ARMv8

شرکت‌های مختلفی از جمله AppliedMicro ،Broadcom ،Nvidia ،Apple و Cavium، اقدام به اخذ مجوز استفاده از معماری ARMv8-A و طراحی پردازنده بر اساس آن نموده‌اند که در اینجا به معرفی برخی از این پردازنده‌ها خواهیم پرداخت.

• Apple A7: این پردازنده 64 بیتی توسط شرکت اپل طراحی گردیده و از سال 2013 تا کنون توسط شرکت سامسونگ در حال تولید است. تراشه A7 شامل 2 هسته با فرکانس پردازشی 1.3 تا 1.4 گیگاهرتز بوده و از پردازنده‌ گرافیکی 4-هسته‌ای PowerVR G6430 بهره می‌گیرد. سه سطح حافظه نهان برای این پردازنده در نظر گرفته شده است، به این ترتیب که هر هسته پردازشی شامل 128 کیلوبایت حافظه نهان سطح 1 بوده و هر دو هسته به صورت مشترک از حافظه نهان سطح 2 و سطح 3 به ترتیب با ظرفیت‌های 1 مگابایت و 4 مگابایت استفاده می‌نمایند. تراشه‌های تولید شده بر مبنای این پردازنده روی iPad Mini 2 ،iPad Air ،iPhone 5S و iPad Mini 3 به کار رفته‌اند.
• Apple A8, A8X: ساخت این دو پردازنده شرکت اپل از سال 2014 آغاز گردیده و بر خلاف مدل‌های قبلی که توسط سامسونگ مورد تولید قرار می‌گرفت، به تولیدکننده‌ای تایوانی با نام TSMC سپرده شده است. A8 شامل دو هسته 1.4 گیگاهرتزی است که هر دارای 128 کیلوبایت حافظه نهان سطح 1 بوده و مشترکا از 1 مگابایت حافظه نهان سطح 2 و 4 مگابایت حافظه نهان سطح 3 بهره می‌گیرند. این تراشه که پردازنده گرافیکی 4-هسته‌ای PowerVR Series 6XT GX6450 را نیز با خود به همراه دارد، به عنوان قلب تپنده دو دستگاه iPhone 6 و iPhone 6 Plus نقش آفرینی می‌نماید. برادر آن یعنی A8X، در بسیاری از موارد از جمله شرکت تولیدکننده، تکنولوژی ساخت و حافظه نهان شرایطی مشابه با A8 دارد. از جمله مزایا و برتری‌های این تراشه نسبت به نسخه A8 می‌توان به بهره‌گیری آن از 3 هسته پردازشی با حداکثر فرکانس 1.5 گیگاهرتز و همچنین پردازنده گرافیکی قدرتمند‌تر و 8-هسته‌ای PowerVR Series 6XT GXA6850 اشاره نمود. این موارد به علاوه برخی مشخصه‌های دیگر موجب شده است تا A8X نسبت به دیگر تراشه هم‌رده خود، در شرایط مختلف از 13 تا 55 درصد کارایی بهتری ارائه نماید. iPad Air 2 تنها محصولی‌ست که مجهز به این تراشه وارد بازار گردیده است.
• Nvidia Tegra K1: شرکت Nvidia تحت پروژه‌ای با نام Denver اقدام به طراحی مدل 64 بیتی از پردازنده Tegra K1 بر مبنای مجموعه دستورالعمل‌های ARMv8-A نمود. تبلت Nexus 9 شرکت گوگل که توسط HTC تولید گردیده است، اولین دستگاه مجهز به پردازنده‌های مبتنی بر این معماری‌ست که در سال 2014 روانه بازار گردید. این تبلت از یک پردازنده 2-هسته‌ای Tegra K1 با فرکانس پردازشی 2.3 گیگاهرتز، مبتنی بر معماری 64 بیتی Denver بهره می‌برد. دیگر دستگاه معرفی شده در سال 2014 که از پردازنده Tegra K1 بهره می‌برد، تبلت مربوط به پروژه Tango شرکت گوگل است که ساخت آن به شرکت LG واگذار گردیده و انتظار می‌رود عرضه آن به بازار در سال جاری میلادی (2015) صورت پذیرد.