Arm64 v8a что это
Поделитесь в соцсетях:
В 2011 году компания ARM Limited анонсировала новое семейство процессоров под названием ARMv8. А в 2013 году компания Apple выпустила первый ARMv8-процессор – однокристальную систему А7, которая применяется в iPhone 5S, iPad Air и iPad mini Retina. Архитектура ARMv8 получила 64-битный набор команд, но это далеко не единственное её преимущество над предшественницей ARMv7. Как устроены и какими бывают 64-битные процессоры ARMv8, читайте в статье.
Об истории архитектуры ARM, специфике деятельности компании ARM Limited и поколениях процессоров ARMv5, ARMv6 и ARMv7 вы можете прочитать в статье «Процессоры ARM: особенности архитектуры, отличия и перспективы». А про популярные модели ARMv7-чипов производства Qualcomm, NVIDIA, Samsung, Apple, MediaTek и др. подробно рассказано в статьях «Процессоры ARM: производители и модели» и «Процессоры ARM: обновление модельного ряда».
Нововведения ARMv8
Обновленную архитектуру процессоров семейства ARMv8 окрестили именем AArch64. Она получила 64-битный набор инструкций и возможность работать с большим объемом оперативной памяти (4 Гбайт и больше). Само собой, предусмотрена совместимость с 32-битными приложениями (AArch32). Другими важными нововведениями ARMv8 стали:
— 31 регистр общего назначения, каждый длиной 64 бита, тогда как SP и PC не являются регистрами общего назначения. Чем выше разрядность регистров, тем больше числа можно в них хранить. А чем больше количество регистров, тем больше данних в них помещается одновременно. Как результат, за одну инструкцию можно обработать больший объем данних и весь алгоритм выполнится быстрее;
— трансляция виртуальных адресов из 48-битного формата работает с помощью механизмов LPAE, позаимствованных у ARMv7;
— новый набор инструкций с фиксированной длинной. Инструкции имеют размер 32 бита и многие совпадают с командами AArch32, хотя условных инструкций стало меньше;
— увеличено с 16 до 32 количество 128-битных регистров (совместимы с 64-битными регистрами), доступных сопроцессорам SIMD NEON и VFP, а также добавлены новые криптографические инструкции AES и SHA. Набор инструкций SIMD NEON ускоряет работу приложений, отвечающих за обработку медиаданных и сигналов. В свою очередь VFP отвечает за малоэнергозатратные вычисления над числами с плавающей запятой;
— поддержка вычислений над числами с плавающей запятой двойной точности и стандарта IEEE 754, который является общепринятым форматом представления чисел с плавающей запятой, используемый в программных реализациях арифметических действий.
Референсные ядра ARM Limited
Первыми процессорными ядрами ARMv8, разработанными непосредственно компанией ARM Limited, стали Cortex-A53 и A57. Ядро A53 является среднеуровневым решением с производительностью 2,3 DMIPS/МГц, что находится примерно по середине между нынешними Cortex-A7 (1,9 DMIPS/МГц) и A9 (2,5 DMIPS/МГц). Тогда как A57 занимает верхний сегмент, ведь его быстродействие (4,1 DMIPS/МГц) превосходит показатели обеих 32-битных флагманов: Cortex-A15 (3,5 DMIPS/МГц) и А17 (4 DMIPS/МГц).
Помимо лицензирования референсных процессорных ядер компания ARM Limited продает расширенные лицензии, позволяющие чипмейкерам по своему усмотрению модифицировать архитектуру ARM. Такие лицензии есть, к примеру, у Apple, Qualcomm и NVIDIA. Поэтому ничто не мешает производителям процессоров создавать собственные решения на базе ARMv8, существенно отличающиеся от референсных Cortex-A53 и A57.
Apple A7
Первым и пока единственным 64-битным ARM-процессором, который уже применяется в смартфонах и планшетах, является Apple A7. Построен он на фирменной архитектуре Apple Cyclone, совместимой с ARMv8. Это вторая разработанная внутри компании процессорная архитектура; первой же была Swift (чипы A6 и A6X, семейство ARMv7).
Процессорных ядер у однокристальной системы A7 только два (частота до 1,4 ГГц), но присутствует графический ускоритель PowerVR G6430 с четырьмя кластерами ядер. Быстродействие чипа A7 в процессорозависимых задачах выросло примерно в полтора раза по сравнению с А6, тогда как в различных графических тестах прирост составляет от двух до трех раз.
А вот теоретическую возможность работать с большим объемом оперативной памяти благодаря 64-битной архитектуре процессора A7 устройства под управлением iOS пока не ощущают. У iPhone 5s, iPad Air и iPad mini Retina всего лишь 1 Гбайт оперативки; и вряд ли в новом поколении мобильных устройств Apple объем ОЗУ вырастит больше чем вдвое.
Qualcomm Snapdragon 410, 610, 615, 808 и 810
Вслед за Apple свои 64-битные ARM-процессоры поспешила анонсировать компания Qualcomm, причем сразу пять моделей. Правда, пока ни одна из них в коммерческих смартфонах или планшетах не применяется. Скорее всего, расцвет эпохи 64-битных Android-устройств состоится в начале 2015 года на выставках CES и MWC.
Однокристальная система Snapdragon 410 (MSM8916) – младшая из анонсированной 64-битной линейки Qualcomm. Она включает в себя четыре ядра Cortex-A53 с частотой от 1,2 ГГц, графический ускоритель Adreno 306 и, что интереснее всего, навигационный модуль с поддержкой спутниковых сетей GPS, ГЛОНАСС и даже китайской Beidou. Применять Snapdragon 410 планируют в недорогих смартфонах на базе Android, Windows Phone и Firefox OS.
Те же четыре ядра Cortex-A53, что у 410-того, содержит чип Snapdragon 610 (MSM8936), вот только графика у него улучшенная Adreno 405. Тогда как Snapdragon 615 (MSM8939) схож с 610-тым графикой, но процессорных ядер Cortex-A53 у него вдвое больше – восемь Cortex-A53.
В отличие от 410, 610, 615 моделей, выполненных по 28-нм техпроцессу, чипы Snapdragon 808 (MSM8992) и 810 (MSM8994) будут производиться по передовым 20-нм технологическим нормам. Они оба строятся по схеме big.LITTLE: два (модель 808) или четыре (810) мощных ядра Cortex-A57 и четыре энергоэффективных Cortex-A53. Графика представлена Adreno 418 и Adreno 430 соответственно. Кроме того, старший Snapdragon 810 имеет встроенный контроллер оперативной памяти стандарта LPDDR4.
Но главный вопрос: когда именно компания Qualcomm представит собственную процессорную архитектуру на основе ARMv8, как это было со Scorpion и Krait (модифицированные ARMv7)?
MediaTek MT6732, MT6752, MT6795
Не могла долго оставаться в стороне 64-битной гонки и компания MediaTek, всего за несколько лет превратившаяся из мелкого производителя процессоров для китайских клонов iPhone в одного из крупнейших в мире чипмейкеров, пусть и безфабричного. Впрочем, Apple и Qualcomm собственных производственных линий по «штамповке» полупроводников тоже не имеют.
Однокристальные системы MediaTek MT6732 и MT6752 должны составить конкуренцию чипам Snapdragon 610 и 615. У них четыре и восемь процессорных ядер Cortex-A53 (частота 1,5 и 2 ГГц соответственно) и одинаковая графика Mali-T760 (разработка ARM Limited). Старший же чип MT6795 стал ответом Snapdragon 810: архитектура big.LITTLE, по четыре ядра Cortex-A57 и A53 с частотой 2,2 ГГц, а также графический ускоритель PowerVR G6200.
NVIDIA Tegra K1 (Project Denver)
Компания NVIDIA решила перевести на 64-битную процессорную архитектуру свой уже существующий чип Tegra K1. Графическая составляющая у него и раньше была едва ли не лучшей среди конкурентов – GK20A с 192 ядрами Kepler, производительностью 365 GFLOPS и поддержкой ПК-стандартов графики DirectX 11.2 и OpenGL 4.4 (а не их мобильных аналогов).
Вместо же четырех 32-битных ядер Cortex-A15 (плюс пятое энергоэффективное ядро) обновленная однокристальная система Tegra K1 получит два ARMv8-совместимых ядра фирменной архитектуры NVIDIA Project Denver. Тактовая частота процессора вырастет до 2,5 ГГц, увеличится и объем кеша. Интересный факт: графика Tegra K1 примерно в пятьдесят раз мощнее Tegra 2.
Выводы
За один такт процессоры архитектуры ARMv8 способны обработать значительно больше данных. Это повышает как общую производительность процессора, так и производительность на ватт. Учитывая ограничения технологических норм (максимально допустимую тактовую частоту), переход на ARMv8 – это единственный возможный способ нарастить быстродействие мобильных процессоров, не выходя за разумные рамки энергопотребления и нагрева.
Естественно, пользу от архитектуры ARMv8 получат только те приложения для iOS и Android, которые способны задействовать все ресурсы новых процессоров. Оптимизация программ под новую архитектуру может быть как ручной, так и автоматической, на уровне компилятора.
Первое же Android-устройство с 64-битным ARM-процессором и 4 Гбайт ОЗУ – фаблет Samsung Galaxy Note 4 (чип Exynos 5433: по четыре ядра Cortex-A57 и A53) – представят уже 3 сентября. А вторым, возможно, станет планшетный компьютер HTC серии Google Nexus c процессором Tegra K1 Denver.
Недавно мы рассказывали вам о том, как узнать DPI дисплея вашего Android устройства, которое необходимо знать для выбора правильного APK файла приложения, которое вы хотите установить на него вручную. Однако, при этом зачастую нужно знать еще и тип процессора: ARM, ARM64 или x86, который используется в вашем смартфоне или планшете.
Как оказалось, многие владельцы Android устройств не имеют никакого представления об этом. Поэтому сегодня речь пойдет о том, как можно получить эти сведения.
Самым простым способом узнать тип процессора на базе которого выполнен ваш смартфон, планшет или другое Android устройство будет установить на него приложение Droid Hardware Info.
Это приложение доступно для скачивания с этой страницы Google Play Маркет совершенно бесплатно и после его запуска вы увидите на экране смартфона следующую информацию (слева — данные о смартфоне Nexus 5, справа — информация о Nexus 6):
В самой первой строке с наименованием «CPU architecture» вы увидите одно из значений: ARMv7, AArch64 или x86, а в строке «Insructions Set»: armeabi, arm64 или x86abi.
Соответствие этих значений типу вашего процессора приведено ниже:
ARM: ARMv7 или armeabi
ARM64: AArch64 или arm64
x86: x86 или x86abi
Есть еще один достаточно простой способ узнать тип процессора вашего смартфона, планшета или другого устройства, который знаком пользователям Linux
Для этого вам нужно установить на свое устройство из Google Play Маркет приложение Terminal Emulator, запустить его и выполнить следующую команду:
На экране при этом отобразится информация о процессоре в следующей форме:
Как вы уже, наверняка поняли, нам нужна информация из самой первой строки «Processor:»
armeabi, armeabi-v7a, arm64-v8a, x86, x86_64, mips, mips64.
Ну, armeabi – вроде понятно. Эта вроде архитектура на всех (или почти на всех) реальных гаджетах.
x86 – вроде тоже понятно. Это прежде всего для Genymotion и прочих эмуляторов, где Android x86.
Будет ли идеальным решением просто построить либу под все ABI? А если нет возможности протестить везде, а только на x86 и armeabi?
И почему столько armов: armeabi, armeabi-v7a, arm64-v8a? Какой из них актуальнее? Как определить, какой поддерживается моим гаджетом? Могут ли быть несколько сразу?
1 ответ 1
x86 – это прежде всего процессоры Intel Atom, которые установлены в немалое число реальных устройств, а не эмуляторы. Эмулятор, как раз может эмулировать любую архитектуру, независимо от архитектуры процессора, на котором хостится – на то он и эмулятор. Вы можете в этом убедится сами, посмотрев на список образов для эмуляции:
В последнее время устройства с процессорами на 64-ех битной архитектуре все чаще появляются в продаже, поэтому их тоже стоит учесть.
Точно проигнорировать можно mips/mips64
Узнать, какая архитектура у вашего устройства, можно по спецификации процессора, который оно использует. Например, Qualcomm Snapdragon 820 – ARM-V8A. Так же в маркете можно найти программы, которые покажут системную информацию.
Несколько архитектур ARM в одном процессоре быть не может, но каждая следующая включает предыдущую, то есть в ARM-V7 включен ARM, в ARM-V8 – ARM-V7. По факту, самая актуальная сейчас ARM-платформа – ARM-V7, на ней построено абсолютное большинство действующих процессоров, но ARM-V8 активно наступает.
Разница в ARM-архитектурах очевидна, каждая следующая – шаг в эволюции, добавляются новые возможности на уровне железного ядра.
Вы можете указать собрать библиотеку под все abi и это будет хорошим решением, если итоговый размер приложения вас устроит – каждая дополнительная платформа – новые файлы, которые имеют размер.
Определение типа архитектуры процессора Android-устройств
Часто при загрузке Андроид-приложений на сайтах предлагающих такую возможность, у пользователей есть возможность выбора файлов для различных архитектур системы. И тут возникают сложности — какую из загрузок нужно скачивать и устанавливать.
Архитектура процессора — это, простыми словами, схема по которой работают части процессора между собой, а также набор команд с помощью которых они «общаются» с другими частями устройства.
Многие разработчики делают универсальные приложения и игры, которые подходят под любые архитектуры процессоров. Но некоторые из них создают несколько версий программ специально «заточенных» под ту или иную архитектуру. При установке такого продукта из Google Play, сервис автоматически определяет все необходимые параметры установки и загружает на пользовательское устройство необходимые файлы. Пользователю не нужно думать над тем какой файл скачать.
Если же установка (по той или иной причине) из Google Play невозможна или нежелательна, пользователь может скачать файл APK на стороннем сайте. С его помощью можно установить приложение или игру «в ручном режиме». Вот тут-то, если на сайте есть несколько вариантов таких файлов, и появляются муки выбора.
На сегодняшний день, сайты предлагающие файлы для установки приложений и игр могут распространять APK-файлы следующих архитектур: armeabi-v7a, arm64-v8a, x86 и x86_64.
Ниже мы несколько более детально рассмотрим разные типы архитектуры для Android-устройств. Вы можете пропустить этот блок и перейти к следующему, но все-таки мы бы рекомендовали ознакомиться с этой информацией для более ясного понимания.
Файлы начинающиеся на «x86» и «arm» не являются взаимно совместимыми — вы должны использовать версию, предназначенную для конкретной архитектуры устройства.
Также, если ваш девайс имеет 32-разрядный процессор, 64-разрядный файл на нем работать не будет. А вот 64-разрядные процессоры обратно совместимы, поэтому на него можно устанавливать 32-разрядный файл.
Исходя из вышесказанного, можно составить такие правила совместимости:
В большинстве случаев телефоны используют архитектуру ARM. Более дешевые устройства используют версию armeabi-v7a, более мощные — версию arm64-v8a. Поэтому, если сомневаетесь в том, какую версию файла выбрать, выбирайте ту, которая имеет отметку «armeabi-v7a».
Определение архитектуры процессора устройства
Теперь, когда мы разобрались с теоретической частью, пора определить — на какой архитектуре разработан ваш телефон или планшет.
Для этого можно воспользоваться инструкцией к устройству (но в ней не всегда можно найти нужную информацию) или же найти данные в интернете. Но лучше всего это сделать с помощью специального приложения.
Самый простой способ!
Droid Hardware Info
Если вышеописанный способ вас чем-то не устраивает или же вы хотите получить более расширенные данные о системе вашего устройства, воспользуйтесь приложением Droid Hardware Info.
Установите эту утилиту в Google Play или с помощью APK-файла (скачав его на сайте Biblprog). Для получения нужной нам информации запустите Droid Hardware Info, перейдите на вкладку «Система» и обратите свое внимание на раздел «Процессор».
Как вам данная инструкция? Все ли понятно? Если у вас появились дополнительные вопросы или же возникли замечания к информации выложенной на данной странице — не стесняйтесь. Напишите в комментариях!
Русские Блоги
Android arm64-v8a, armeabi-v7a, armeabi, x86 подробное объяснение
Недавно при упаковке с флаттером я столкнулся с ситуацией, когда упаковка не могла быть напечатана. Я долго проверял причину и обнаружил, что это было вызвано отсутствием конфигурации руки. После того, как она была экипирована, она разыгралась. Я воспользовался этой возможностью, чтобы изучить abi с нуля.
перед началом
Прежде чем начать, вам нужно знать lib, libs и т. Д.
1. lib и libs
Ссылки на те, что помещены в lib, включены в библиотеки.
Файлы, помещенные в библиотеки, будут автоматически включены редактором. Так что не ставьте API в библиотеках.
Содержимое библиотеки lib не будет упаковано в APK, содержимое библиотеки li будет упаковано в APK
Введение в архитектуру
Нет картины без правды: 
Существует только один неизвестный телефон с операционной системой Android 4.3, который использует архитектуру v7. 
Для 64-битных телефонов и 64-битных процессоров
Поскольку новый 64-разрядный процессор в настоящее время включает в себя две архитектуры, а технология процесса не была улучшена (28 нм), в то же время на мобильных телефонах и планшетах площадь чипа строго ограничена и не может быть чрезмерно увеличена, что приводит к среднему распределению 64-разрядных процессоров ARM. Количество транзисторов в каждой архитектуре резко сократилось, то есть из 32-разрядной архитектуры 64-разрядных процессоров для 32-разрядных процессоров с одинаковыми характеристиками они не только не улучшились, но и производительность снизилась в определенном масштабе. Однако производители процессоров должны объяснить потребителям, как лучше продвигать 64-разрядные системы, поэтому производители должны повысить производительность в других аспектах, чтобы компенсировать потери, вызванные сокращением числа транзисторов ЦП. Например: замените более мощный графический процессор, увеличьте пропускную способность памяти, многоядерный виртуальный одноядерный для повышения производительности одноядерного, совместные поставщики программного обеспечения для работы, чтобы изменить веса работы (повысить оценку GPU, снизить вес процессора) и т. Д. Таким образом, приобретая сильные стороны и избегая недостатков и, наконец, попадающих в руки потребителей, они работают с запущенным программным обеспечением, оно действительно улучшилось, пользователи довольны, карманы производителя также выпирают.
Таким образом, битовый процессор ARM64 более точно называется ARM32 + 64 в строгом смысле слова. По сравнению с битовым процессором ARM32, он имеет место для регресса и возможности для улучшения, но именно из-за регрессии, который стимулировал прогресс ARM Определено, что он внесет смелые и смелые изменения, и это должно быть улучшением. Но действительно ли ARM64 полезен для мобильных телефонов? Я могу только сказать, что это действительно бесполезно в данный момент, но это может произойти в будущем. (Собранный в другом месте) Таким образом, в строгом смысле ARM64-битный процессор более точно называется ARM32 + 64. По сравнению с ARM32-битным процессором он имеет некоторые недостатки и возможности для улучшения, но это из-за Эта регрессия подтолкнула ARM к решимости добиться прогресса, что позволило ему внести радикальные изменения, что, по-видимому, является улучшением. Но действительно ли ARM64 полезен для мобильных телефонов? Я могу только сказать, что это действительно бесполезно в данный момент, но это может произойти в будущем. (Искал в другом месте)
Однако Google официально объявил об обязательной 64-битной архитектуре в начале этого года.： 
Еще в январе этого года (2019 г.) Google выпустил уведомление о том, что с 1 августа этого года перечисленные приложения, помимо предоставления 32-разрядных версий, также должны предоставлять 64-разрядные версия.
Следовательно, больше невозможно принудительно использовать только архитектуру armeabi перед проектом.
Что конкретно означает поддержка 64-битной версии?
Если ваше приложение написано полностью на Java или Kotlin и не содержит никакой встроенной поддержки, то это означает, что приложение уже поддерживает 64-битную версию.
Однако в приложении используется любая встроенная поддержка (например, библиотека), поэтому вам необходимо обеспечить разные версии поддержки этих файлов и разных архитектур ЦП.
Следует отметить, что иногда в нашем собственном коде встроенная поддержка действительно не используется, но в нее включены некоторые сторонние библиотеки, используемые в приложении.
В настоящее время наиболее надежным способом является анализ файла APK, созданного окончательной упаковкой, для определения необходимости обеспечения поддержки 64-разрядной архитектуры.
Конфигурация упаковки
Трещина
Эта команда может быть заключена в соответствии с различными правилами, такими как abi, плотность экрана (например, ldpi, hdpi и т. д.)
Включить включено, а исключить не включено. Каждый элемент, включенный в конфигурацию, будет генерировать пакет apk.
Фильтр ndk
Эта инструкция может быть настроена для упаковки только той библиотеки, которую вы настраиваете, и она не будет упакована, если она не настроена, что очень гибко.
Эта конфигурация упакует библиотеку so из трех пакетов armeabi, armeabi-v71, arm64-v8a в apk, в отличие от split, которая будет воспроизводить apk для каждого пакета.
ARM64 и Ты
Несколько запоздалый перевод заинтересовавшего меня блогпоста о том, что в действительности дает 64-битность процессора в iPhone без маркетинговой шелухи. Если текст покажется вам слишком очевидным, пропустите часть «Базовые преимущества и недостатки».
Как только был анонсирован iPhone 5S, технические медия были переполнены недостоверными статьями. К сожалению, написание хороших статей занимает время, а мир технической журналистики больше ценит скорость, чем достоверность. Сегодня, по просьбе нескольких своих читателей, я кратко изложу, что дает 64-bit ARM в iPhone 5S в плане производительности, возможностей и разработки.
64 бита
Давайте для начала рассмотрим что, собственно, 64-битность означает. С этим термином связанно много путаницы, в основном из-за того, что нет единого устоявшегося определения. Однако, существует общее понимание этого термина. «Битность» обычно означает либо размер числового регистра, или размер указателя. К счастью, для большинства современных процессоров, их размер совпадает. Таким образом, 64-битность означает что процессор обладает 64-битными числовыми регистрами и 64-битными указателями.
Базовые преимущества и недостатки
Если вы будете сравнивать идентичные процессоры 32 и 64 битные CPU, вы не найдете больших различий, так что значительность перехода Apple на 64-битные ARM несколько преувеличена. Это важный шаг, но важный, в основном, из-за особенностей ARM и особенностью использования процессора компанией Apple. Тем не менее, некоторые различия имеются. Самым очевидным является 64-битные числовые регистры более эффективно работают с 64-битными числами. Вы можете работать с 64-битными числами и на 32-битном процессоре, но это обычно приводит к работе с двумя 32-битными частями, что работает ощутимо медленнее. 64-битные процессоры, обычно, выполняют операции над 64-битными числами также быстро как и над 32-битными, так что код активно использующий вычисления с 64-битными числами будет работать значительно быстрее.
Не смотря на то, что 64-битность не связана напрямую с объемом адресуемой памяти, она значительно облегчает использование большого объема RAM в рамках одной программы. Программа, запущенная на 32-битном процессоре может адресовать не больше 4GB адресного пространства. Часть памяти выделена под операционную систему и стандартные библиотеки, что оставляет 1-3GB на саму программу. Если у 32-битной системы больше 4GB RAM, то использование всего этого адресного пространства для программы значительно усложняется. Вам придется заняться махинациями вроде последовательного отображение разных частей RAM на часть виртуального адресного пространства или разбивание одной программы на несколько процессов.
Подобные трюки крайне трудозатраны и могут сильно замедлить систему, так что мало кто из программистов реально их использует. На практике, на 32-битных процессорах каждая программа используют до 1-3GB RAM, а вся ценность в обладании большего объема физической оперативной памяти заключается в возможности больше запускать программ одновременно и возможность кеширования больше данных с диска.
Увеличение объема адресного пространства полезно и для систем с небольшим объемом оперативной памяти — memory-mapped файлы, размеры которых могут быть и больше доступной оперативной памяти, т.к. операционная система реально загружает только те части файла, к которым производились обращения и, кроме того, умеет «вытеснять» загруженные данные обратно в файл, освобождая оперативную память. На 32-битных системах нельзя отобразить файлы размером больше 1-3GB. На 64-битных системах, адресное пространство значительно больше, так что такой проблемы нет.
Увеличение размера указателя может быть и ощутимым минусом: таже программа будет использовать больше памяти (возможно, сильно больше) будучи запущенной на 64 битном процессоре. Увеличение используемой памяти также «забивает» кэш, что снижает производительность.
В двух словах: 64-битность может увеличить производительность некоторых частей кода и упрощает некоторые техники, вроде memory-mapped файлов. Однако, производительность может и пострадать из-за увеличения используемой памяти.
ARM64
64-битный процессор в iPhone 5S не просто ARM с увеличенным размером регистров, есть и существенные изменения.
Во-первых, отмечу название: официального название от ARM — «AArch64», однако это — глупое название, печатать которое меня раздражает. Apple называет архитектуру ARM64 и я буду называть также.
ARM64 увеличил вдвое число целочисленных регистров. 32-битный ARM предоставляет 16 целочисленных регистров, из которых один — счетчик команд (program counter), еще два используются для указателя на стэк и регистра связи (link register) и 13 регистров общего назначения. В ARM64 32 целочисленных регистра, с выделенным нулевым регистром, регистром связи и регистром указателя кадра (frame pointer register). Еще один регистр зарезервирован платформой, что оставляет 28 регистров общего назначения.
ARM64 также увеличивает число регистров для чисел с плавающей запятой. Регистры в 32-битных ARM несколько странные, так что сложно сравнивать. У 32-битного ARM 32 32-битных регистров с плавающей запятой, которые могут быть представлены как 16 перекрывающихся 64-битных регистров. Кроме того, есть еще 16 независимых 64-битных регистров. ARM64 упрощает это до 32 неперекрывающихся 128-битных регистров, которые могут быть использован для данных меньшего размера.
Число регистров может значительно влиять на производительность. Память значительно медленнее процессора, и чтение/запись памяти занимает значительно больше времени, чем выполнение инструкций процессора. Процессор пытается исправить это при помощи кэшей, но даже самый быстрый кэш значительно медленнее регистров процессора. Больше регистров — больше данных могут храниться внутри процессора. Насколько это влияет на производительность зависит от конкретного кода и эффективности компилятора, который оптимизирует использование регистров. Когда архитектура Intel перешла от 32 к 64 битам, число регистров увеличилось с 8 до 16, и это было значительное изменение производительности. У ARM уже было больше регистров чем у 32-битной архитектуры Intel, так что увеличение регистров хоть и меньше повлияет на производительность, но это изменение все еще будет заметно.
ARM64 также привнес существенные изменения помимо увеличения числа регистров.
Большинство 32-битных инструкций ARM могут выполняться/не выполняться в зависимости от состояние регистра-условия. Это позволяет транслировать условные выражения (if-statements) без использования ветвления. Предполагалось, что это увеличит производительность, однако, судя по тому, что в ARM64 от этой возможности отказались, она порождала больше проблем, чем давала пользы.
В ARM64 набор SIMD (одна-инструкция-много-данных) NEON полностью поддерживает стандарт IEEE754 для чисел с плавающей запятой с двойной точностью, в то время как 32-битная версия NEON поддерживала только одинарную точность и не в точности следовала стандарту для некоторых битов.
В ARM64 добавили специализированные инструкции для AES шифрования и SHA-1 & SHA-256 хешей. Не слишком полезное в общем, однако существенный бонус если вы занимаетесь именно этими вопросами.
В целом, самым важным отличаем является увеличение числа регистров общего назначения и полная поддержка IEEE754-совметимой арифметики на числах с двойной точностью в NEON. Это может дать ощутимый прирост в производительности в большом числе мест.
Совместимость с 32-битным приложениями
Важно отметить, что A7 включает в себя 32-битный режим совместимости, который позволяет запускать 32-битные приложения без каких либо изменений. Это означает, что iPhone 5S может исполнять любые старые приложения без какого-то влияния на производительность.
Изменения в системе периода исполнения
Apple использует преимущества новой архитектуры в своих библиотеках. Так как им нет надобности беспокоиться о бинарной обратной совместимости при таких изменениях, это отличное время чтобы внести изменения которые в противном случае «поломали» уже существующие приложения.
В Max OS X 10.7 Apple ввела меченные указатели (tagged pointers). Меченные указатели позволяют хранить некоторые классы с небольшим количеством данных в экземпляре напрямую в указателе. Это позволяет избежать выделений памяти в некоторых случаях, например NSNumber и может дать существенный прирост производительности. Меченные указатели поддерживаются только на 64-битной платформе, частично из-за вопроса производительности, а частично из-за того что в 32-битном указателе не так много остается места под «метки». Видимо по-этому, у iOS не было поддержки меченных указателей. Таким образом, в ARM64 в рантайме Objective-C включена поддержка меченных указателей, что дает те же преимущества, что в Mac.
Не смотря на то, что размер указателя составляет 64 бита, не все эти биты на самом деле используются. В Mac OS X на x86-64 используется только 47 битов. В iOS на ARM64 используется еще меньше — только 33 бита. Если маскировать эти биты каждый раз перед использованием то можно использовать остальные биты чтобы хранить дополнительные данные. Это позволило внести одно из самых значительных изменений в рантайм Objective-C за всю его историю.
Переосмысление указателя isa
Большая часть информации в этой секции почерпана из статьи Грега Паркера. Во первых, для освежения памяти: объекты в Objective-C представляют выделенные блоки памяти. Первый часть, размером с указатель, это isa. Обычно, isa это указатель на класс объекта. Чтобы узнать больше о том, как объекты хранятся в памяти, читайте мою другую статью.
Использовать весь размер указателя на указатель isa несколько расточительно, особенно на 64-битной платформе, которая не использует все 64-бита. ARM64 на iOS реально использует 33 бита, оставляя 31 бит для других вещей. Классы в памяти выровнены по границе 8 байт, так что последние 3 бита можно отбросить, что дает 34 бита из isa доступные для хранения дополнительной информации. И Apple-овский рантайм в ARM64 использует это для повышения производительности.
Наверно, самой важной оптимизацией стало встраивание (inline) счетчика ссылок. Практически все объекты в Objective-C обладают счетчиком ссылок (за исключение неизменяемых объектов, таких как литералы NSString) и операции retain/release, которые меняют этот счетчик случаются очень часто. Это особенно критично для ARC, который вставляет вызовы retain/release чаще, чем бы это делал программист. Таким образом, высокая производительность retain/release методов крайне важна.
Суммарно, это существенный выигрыш. Мои бенчмарки показали, что создание и удаление простого объекта занимает 380нс на 5S в 32-битном режиме, в то время как в 64-битном только 200нс. Если хоть один экземпляр когда-либо имел слабую ссылку на себя, то в 32-битном режим время удаления для всех увеличивалось до 480нс, в то время как в 64-битном режиме время осталось в районе 200нс для всех экземпляров, на которых слабых ссылок не было.
Короче говоря, улучшения в рантайме таковы, что в 64-битном режиме время аллокации занимают 40-50% от времени аллокации в 32-битном режиме. Если ваше приложение создает и удаляет много объектов, это может оказаться существенным.
Заключение
64-битность A7 не просто маркетинговая уловка, но это и не поражающий воображение прорыв который позволит создавать новый класс приложений. Истина, как всегда, лежит посередине.
Один только факт перехода на 64 бита дает немного. Это в некоторых случая ускоряет приложения, несколько увеличивает объем используемой памяти большинство программ. В общем, большой разницы нет.
Архитектура ARM изменилась не только в 64-битности. Увеличенное число регистров и пересмотренный, модернизированный набор инструкций дает неплохой прирост производительности по сравнению с 32-битным ARM.
Apple использовала переход на новую архитектуру для улучшения в рантайме. Основное изменение — встраиваемый (inlined) счетчик ссылок, который позволяет избежать дорогого поиска по хеш-таблице. Так операции retain/release очень часты в Objective-C, это существенный выигрыш. Удаление ресурсов в зависимости от флагов делает удаление объектов почти вдвое быстрее. Меченные (tagged) указатели также добавляют производительность и уменьшают потребление памяти.
ARM64 — приятное добавление от Apple. Мы все знали, что это рано или поздно случится, но мало кто ожидал что так скоро. Но оно есть, и это отлично.
