<
div>
المعالج هو عقل أي جهاز كمبيوتر، وهو يتطور باستمرار لتحسين الكفاءة. يحدد تصميم المعالج عدد التعليمات التي يمكنه القيام بها ومدى سرعته وكفاءته في القيام بها. تُستخدم مصطلحات RISC وRISC-V وARM في تصميم المعالج للإشارة إلى نوع المعالج الذي يستخدم نوعًا معينًا من بنية مجموعة التعليمات (ISA).
على الرغم من عدم استخدامها بشكل شائع في أجهزة الكمبيوتر السائدة، فإن هذه المعالجات تعمل على تشغيل الهواتف الذكية ووحدات التحكم الدقيقة وأجهزة الكمبيوتر أحادية اللوحة وجميع أنواع أجهزة إنترنت الأشياء. تابع القراءة لمعرفة المزيد عنها وعن الاختلافات بينها.
شرح بنية مجموعة التعليمات وRISC
قد يكون من الصعب فهم الفرق بين RISC وRISC-V وARM إذا كنت لا تعرف كيفية عمل وحدات المعالجة المركزية وتنفيذ التعليمات البرمجية. لذا، قبل أن نبدأ في مقارنة المصطلحات، دعنا أولاً نتحدث عن بنية مجموعة التعليمات وكيف تختلف عن تلك التي يستخدمها معالج الكمبيوتر العادي.
سواء كان معالجًا دقيقًا أو حاسوبًا صغيرًا أو حاسوبًا مكتبيًا عاديًا، فإن جميع معالجاتها تستخدم بنية مجموعة التعليمات (ISA). وبنية مجموعة التعليمات هي جزء من المعالج يحتوي على جميع التعليمات الأساسية التي يمكن للمعالج تنفيذها. وهذه التعليمات هي اللبنات الأساسية لبرنامج الكمبيوتر. وعادة ما لا تكون أكثر تعقيدًا من عمليات الجمع والطرح الأساسية.
بشكل عام، هناك نوعان من ISA متداولان في السوق. وهما معماريات RISC وCISC. RISC تعني جهاز كمبيوتر بمجموعة تعليمات مخفضة، بينما CISC تعني جهاز كمبيوتر بمجموعة تعليمات معقدة. كلا المعماريتين منتشرتان اليوم، حيث يعتبر x86 (معالجات Intel وAMD) المعالج الأفضل الذي يستخدم CISC وARM (معالجات Qualcomm وMediaTek) كأكثر معماريات RISC شيوعًا.
في الأساس، RISC عبارة عن بنية حاسوبية مصممة ومُحسَّنة لاستخدام تعليمات أقل من نظيراتها من CISC. تسمح هذه التعليمات الأقل وتقنيات التحسين الأخرى المستخدمة في بنية RISC لهذه الأنواع من المعالجات باستخدام طاقة أقل، مما يجعلها مثالية للهواتف الذكية والكاميرات والساعات الذكية وجميع أنواع أجهزة إنترنت الأشياء.
ما هو ARM؟
لقد أثبتنا أن معالجات ARM هي من أفضل معالجات RISC في السوق. إذن، ما هي معالجات ARM بالضبط، ولماذا تعد أكثر معالجات RISC شيوعًا؟
قبل ظهور RISC-V (الذي سنتحدث عنه قريبًا)، كانت المعالجات القائمة على ARM هي الخيار الوحيد لأي شخص يرغب في إنشاء منتج إلكتروني باستخدام معالجاته المخصصة.
شركة Arm (بحرف “rm” الصغير) المحدودة هي شركة تصمم وترخص الرقائق لمصنعي أجهزة مختلفين، مثل Apple وMediaTek وQualcomm وشركات أصغر مثل PINE64. تستخدم الشركة تقنية ARM ISA ذات المصدر المغلق لتصميم معالجات دقيقة عالية الكفاءة ونظام على رقاقة (SoC). تُعرف جميع التصميمات التي تصنعها شركة Arm باسم معالجات Advanced RISC Machine أو ببساطة معالجات ARM (بحرف “rm” الكبير).
بالإضافة إلى كونها واحدة من أوائل الشركات التي تبيع وتصنع تصاميم الرقائق حسب الطلب، تمكنت شركة Arm من أن تصبح مصمم رقائق RISC المهيمن بسبب ابتكاراتها المستمرة مع تصاميم معالجات ARM ISA وARM.
على غرار وحدة المعالجة المسرعة من AMD، التي تجمع بين وحدة المعالجة المركزية ووحدة معالجة الرسومات في شريحة واحدة، من المعروف أن معالجات ARM تجمع بين وحدة المعالجة المركزية ووحدة معالجة الرسومات والذاكرة ومعالج الإشارات الرقمية ومودمات مختلفة في شريحة واحدة أو شريحة واحدة – وهذا ما يسمى بالنظام على الشريحة (SoC). وقد سمح هذا التكامل الوثيق بين وحدات متعددة لمعالجات ARM بأن تكون سريعة وفعالة.
ما هو RISC-V؟
RISC-V هو معيار مفتوح المصدر تم تطويره في جامعة كاليفورنيا، بيركلي. لا يقدم هذا المعيار أي تقنية جديدة في السوق، ومع ذلك يتوقع الكثيرون أنه يمثل مستقبل المعالجات القائمة على RISC. فلماذا إذن؟
لقد اكتسبت تقنية RISC-V اهتمامًا من شركات مثل Amazon وGoogle وQualcomm وIntel وRockchip وSiFive وSony وZTE وWestern Digital. وذلك لأن RISC-V عبارة عن ISA مفتوح المعيار. تسمح RISC-V International (جمعية غير ربحية لـ RISC-V) لأي شخص باستخدام RISC-V ISA على معالجاته دون دفع رسوم.
الميزة الرائعة في RISC-V هي قدرتها على توسيع مجموعة التعليمات بناءً على أي عمليات قد تحتاجها الشريحة الخاصة بك لمنتج معين. يبدأ RISC-V بمجموعة تعليمات أساسية مكونة من 47 تعليمة فقط. تتضمن هذه التعليمات جميع الوظائف الأساسية التي تحتاجها الشريحة للعمل والقيام بالمهام الأساسية.
وسيكون المصممون بعد ذلك أحرارًا في اختيار التعليمات التي يريدون إضافتها إلى مجموعة التعليمات الأساسية لمنح الشريحة جميع الوظائف التي تحتاجها دون أي وظائف إضافية غير ضرورية لن تستخدمها.
على الرغم من أن RISC-V لا يزال ISA جديدًا نسبيًا، فإن قدرته على توفير شرائح متخصصة فعالة من حيث التكلفة وعالية الكفاءة لتطبيقات مختلفة هو ما يجعله ISA خاصًا.
ARM أم RISC V؟ أيهما أفضل؟
ARM وRISC-V عبارة عن ISAs تتبع فلسفة تصميم RISC، لذا أيهما أفضل؟
للمقارنة، إليك مقارنة الأداء بين معالج P670 من SiFive ومعالج Cortex-A78 من Arm:
<
div class=”body-img landscape “>
كما ترى في الرسم التوضيحي، فإن Cortex-A78 يتفوق قليلاً على P670 فيما يتعلق بأداء الخيط الواحد. وعلى الرغم من فوز Cortex-A78 في الأداء الخام، فإن P670 يضاعف كثافة الحوسبة لـ Cortex-A78. وهذا يعني أن معالج P670 من SiFive يوفر أداءً أحادي الخيط مماثلاً لـ Cortex-A78، وهو ضعف الحجم المادي لـ P670.
في هذه المقارنة، يتفوق معالج P670 من SiFive على Cortex-A78 من Arm في تقديم أداء مماثل في خيط واحد بنصف الحجم. ومع ذلك، يجب أن تلاحظ أيضًا أن Cortex-A78 تم إصداره في ديسمبر 2020 من خلال Vivo X60 وX60 Pro، بينما تم الإعلان عن P670 للتو في الأول من نوفمبر 2022.
وهذا يمثل فارقًا يبلغ عامين تقريبًا من حيث البحث والتطوير. تعمل أحدث معالجات Arm الآن على ARMv9 ISA، مما يحسن بشكل كبير من ARMv8 الذي يستخدمه Cortex-A78. ولوضع ذلك في المنظور الصحيح، توفر أحدث معالجات ARMv9 أداءً أعلى بنحو 30% وهي أكثر كفاءة في استخدام الطاقة بنسبة 50%.
لذا، من حيث الأداء الخام، لا تزال معالجات ARM في الصدارة. ولكن مع توفير P670 من SiFive ضعف كثافة الحوسبة مقارنة بـ Cortex-A78، يبدو أن معالجات RISC-V تتمتع بميزة على معالجات ARM فيما يتعلق بالتقنيات القابلة للارتداء والتي تستفيد بشكل كبير من استخدام معالجات أصغر حجمًا.
RISC وRISC-V وARM هي هياكل مختلفة لمجموعات التعليمات
باختصار، RISC هي فلسفة تصميم تستخدم تعليمات أقل مما قد تجده في معالج سطح المكتب العادي مثل x86. إن وجود تعليمات أقصر وأقل يسمح لمعالجات RISC بأن تكون موفرة للطاقة بدرجة كبيرة.
ARM عبارة عن ISA مغلق المصدر يعتمد على RISC ومرخص للشركات لمعالجاتها وأنظمة SoC الخاصة بها. يسمح ARM ISA لشركة Arm بتصميم معالجات RISC عالية الأداء مثل شرائح M1 من Apple. من ناحية أخرى، RISC-V عبارة عن ISA مفتوح المصدر يعتمد على RISC ويمكن لأي شخص استخدامه لتصميم شرائحه الخاصة دون دفع رسوم الترخيص. تسمح طبيعته المفتوحة المصدر بتعديل RISC-V ISA وتوسيعه بشكل أكبر لصنع شرائح متخصصة لمهام محددة.
ورغم أن الأمر قد لا يبدو بالغ الأهمية، فإن هذه المنافسة المستمرة بين ARM وRISC-V سوف تعود بالنفع على جميع المستهلكين، وخاصة عندما يتعلق الأمر بأجهزة إنترنت الأشياء، ووحدات التحكم الدقيقة، وأجهزة الكمبيوتر أحادية اللوحة، والأجهزة المحمولة مثل الهواتف الذكية والأجهزة اللوحية. ومن يدري، فمع وجود شرائح M1 من Apple كدليل، قد تتنافس المعالجات القائمة على RISC مع معالجات x86 في وقت أقرب مما كان متوقعًا.
