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Wenn Sie über Smartphones, Tablets und sogar einige Laptops sprechen, haben Sie vielleicht schon von ARM-Prozessoren gehört. Diese Technologie trug Anfang der 2010er Jahre zum rasanten Aufstieg des tragbaren Computers bei und hat immer noch einen erheblichen Einfluss auf unsere Geräte.
Da wir mit ARM-basierten Produkten vertrauter geworden sind, wird der Prozessor tendenziell weniger stark in Rechnung gestellt, da dies ein allgemein akzeptierter Standard ist. Das bedeutet jedoch nicht, dass es nicht immer noch bemerkenswert ist.
Die Herausforderungen des Mobile Computing
Alle Computer, Tablets, Laptops und Smartphones verwenden einen Prozessor. Der gebräuchliche Begriff für den Prozessor Ihres Geräts ist CPU oder Central Processing Unit. Hier wird der Großteil der eigentlichen Rechenarbeit verrichtet. Es handelt sich jedoch nicht um einen einzelnen Prozessor, sondern viele davon auf einer einzigen Komponente.
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Die CPU empfängt Anweisungen, führt sie aus und liefert eine Ausgabe. Im Zuge des technologischen Fortschritts haben sich die Hersteller auf Mehrkernprozessoren umgestellt.
Wo die CPU eine Sammlung von Prozessoren auf einem einzelnen Chip ist, kombinieren Multi-Core-Prozessoren mehrere CPUs auf einem einzigen Chip. Dies ist einer der Hauptgründe, warum Computer heute leistungsfähiger sind als in der Vergangenheit. Weitere Informationen finden Sie unter unsere Anleitung zur Funktionsweise der CPU .
Normalerweise verwenden Desktop- und Laptop-Computer Intel- oder AMD-Prozessoren. Diese CPUs wurden entwickelt, um eine optimale Desktop-Leistung zu bieten, bei der die Stromversorgung zuverlässig ist, die Batterien groß sind und oft ein dedizierter Grafikprozessor und ein Kühlsystem vorhanden sind. Als solche können sie komplexe Berechnungen verarbeiten, bei denen viele Prozessoren gleichzeitig Eingaben verarbeiten.
Allerdings erfordern mobile Designs andere Überlegungen. Um tragbar zu bleiben, müssen die Batterien kleiner sein, es gibt keinen Platz für einen Lüfter oder ein Kühlsystem und das Gerät muss ohne Verzögerungen oder technische Probleme funktionieren. In den 2000er Jahren war dies eine häufige Herausforderung bei der Entwicklung tragbarer Computer.
Die komplexen Designs von Desktop-CPUs lassen sich nicht gut auf mobile Geräte übertragen, da die Hardwareanforderungen sehr unterschiedlich sind. Infolgedessen waren Smartphones, wie wir sie heute kennen, kein praktikables Konzept für die Verwendung traditioneller Computerarchitekturen.
Was ist ein ARM-Prozessor?
Um diese Herausforderungen zu meistern, entschieden sich die Hersteller, die Desktop-CPU-Architektur durch etwas zu ersetzen, das besser für mobile Computer geeignet ist. ARM-Prozessoren sind die ideale Wahl, da sie eine vereinfachte, weniger energieintensive Verarbeitungsmethode verwenden. Dies wird im Namen ARM dargestellt, der für Advanced RISC Machine steht.
Das Erweitern des Initialismus offenbart einen anderen, RISC oder Computer mit reduziertem Befehlssatz. Verwirrenderweise ist RISC selbst keine Technologie. Stattdessen ist es eine Designideologie. ARM-Prozessoren sind so effizient wie möglich konzipiert und akzeptieren nur Befehle, die in einem einzigen Speicherzyklus ausgeführt werden können. Der übliche Prozess für CPUs besteht darin, Anweisungen abzurufen, zu decodieren und auszuführen.
RISC-Einheiten verwenden eine 32-Bit-Architektur, einen Standard, der aus dem Desktop-Computing weitgehend abgeschafft wurde. Dies begrenzt die Informationsmenge, die in der Funktion fetch-decode-execute verarbeitet werden kann.
Beispielsweise verwenden Windows-Computer heute häufig eine 64-Bit-Architektur. Dadurch steht dem Betriebssystem mehr Rechenleistung zur Verfügung, was zu einem besseren Erlebnis führt. Wenn Sie daran interessiert sind, wie sich dies auf Ihren Computer auswirkt, werfen Sie einen Blick auf die Unterschiede zwischen 32-Bit- und 64-Bit-Windows .
Wie funktionieren ARM-Prozessoren?
Es mag klingen, als wären RISC-Prozessoren und damit ARM-Einheiten ein Rückschritt. RISC zum Beispiel wurde ursprünglich in den 1980er Jahren entwickelt, konnte sich aber auf dem Markt nicht durchsetzen. ARM Holdings, das Unternehmen hinter ARM-Prozessoren, hat jedoch ein komprimiertes Befehlsformat entwickelt.
Obwohl nur ein einzelner Befehlssatz in einem einzigen Speicherzyklus verarbeitet wird, können die Befehle länger und komplexer sein als bei herkömmlichen RISC-Geräten. Obwohl sie im Vergleich zu ihren Desktop-Pendants immer noch begrenzt sind, erwarten wir nicht, dass unsere Smartphones oder Tablets dieses Leistungsniveau erreichen.
Ursprüngliche RISC-Designs verwendeten eine 32-Bit-Architektur, aber seit 2011 hat ARM Holdings 64-Bit-Unterstützung in ihre Designs integriert. Dies wäre mit RISC allein nicht erreichbar gewesen und ist nur aufgrund der Befehlssatzarchitektur des Unternehmens möglich. Das technische Design von ARM-Prozessoren vereinfacht auch die Herstellung und das physische Design.
Die reduzierte Komplexität von RISC-Einheiten bedeutet, dass sie weniger Transistoren auf einem Chip benötigen. Im Allgemeinen bedeuten mehr Transistoren erhöhte Leistungsanforderungen und höhere Herstellungs- und daher Einzelhandelskosten. Aus diesem Grund sind ARM-Prozessoren in der Regel auch kostengünstiger als herkömmliche Desktop-Prozessoren.
Verwendung für ARM-Prozessoren
Da ARM-Prozessoren leistungsstarke RISC-Designs, niedrigere Herstellungskosten und einen reduzierten Stromverbrauch kombinieren, sind sie ideal für tragbare Geräte wie Smartphones, Tablets und sogar einige Laptops. Die Diskussion über ARM-Prozessoren als Kollektiv kann jedoch eine Herausforderung sein.
ARM Holdings stellt selbst keine Prozessoren her. Stattdessen komponiert das Unternehmen die Technologie, entwickelt den Instruktionsstandard und lizenziert diese Designs dann an andere Hersteller. Aus diesem Grund gibt es so viele Varianten von ARM-Prozessoren und jeder scheint anders zu funktionieren.
Hardwarehersteller zahlen ARM Holdings für die Kerntechnologie, passen sie dann aber an ihre Bedürfnisse, Softwareanforderungen und Hardwaredesigns an. Daher enthalten viele Produkte ARM-Prozessoren. Es ist jedoch schwierig, sie wie bei Intel-Prozessoren miteinander zu vergleichen.
Erschwerend kommt hinzu, dass Software speziell für ARM-Hardware entwickelt werden muss und daher nicht mit anderen Architekturen kompatibel oder interoperabel ist. Die Betriebsunterschiede zwischen ARM- und Desktop-Prozessoren sind einer der Hauptfaktoren dafür, dass Ihr Telefon langsamer als Ihr Desktop ist.
Da sie jedoch effizient und kostengünstig sind, finden Sie ARM-Prozessoren auf einigen Laptops. Insbesondere verwenden viele Chromebooks ARM-Prozessoren. Da Chromebooks Chrome OS ausführen, ein ressourcenarmes Betriebssystem, das auf dem Chrome-Webbrowser basiert, sind ARM-Produkte die ideale Wahl.
Die Zukunft der Informatik
Dank des Prozesses von ARM Holdings sind unsere Telefone leicht, tragbar, leistungsstark und zu einem vernünftigen Preis. Ohne die Innovationen bei der RISC-Implementierung ist nicht klar, ob Mobile Computing in der heutigen Form machbar gewesen wäre.
Obwohl sie sich mit Smartphones und Tablets einen Namen gemacht haben, sind ARM-Prozessoren auch in kostengünstigen Laptops wie Chromebooks verfügbar. Wenn Sie mit dem Desktop-Betriebssystem von Google nicht vertraut sind, sehen Sie sich an unser Chromebook-Einsteigerhandbuch .
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James ist der Editor für Einkaufsführer bei MakeUseOf und ein freiberuflicher Autor, der Technologie für alle zugänglich und sicher macht. Großes Interesse an Nachhaltigkeit, Reisen, Musik und psychischer Gesundheit. Bng in Maschinenbau von der University of Surrey. Auch bei PoTS Jots zu finden, die über chronische Krankheiten schreiben.
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