การปฏิวัติทางสถาปัตยกรรม: จากความยิ่งใหญ่ของ x86 สู่คู่แข่งรายใหม่

หลายทศวรรษที่ผ่านมา การประมวลผลของสถาปัตยกรรมด้าน คอมพิวเตอร์โดดเด่นที่สุด  ต่อมาเป็นยุคสถาปัตยกรรม x86 ของ Intel และ AMD ใช้หลักการ Complex Instruction Set Computing (CISC) ที่ให้ ความสำคัญกับการประมวลผล  เมื่อคำนึงถึงประสิทธิภาพจึงสร้างสรรค์ ชิปอันทรงพลังที่มีประสิทธิภาพสูง แต่กินพลังงานและต้องพึ่งพาระบบ ระบายความร้อน จนเมื่อเวลาผ่านไป การประยุกต์ใช้งานได้เปลี่ยนแปลง เกิดการพัฒนาอุปกรณ์ให้สามารถพกพาได้ เน้นอายุการใช้งานของ แบตเตอรี่เป็นสำคัญ  ดังนั้น สถาปัตยกรรมด้านการประมวลแบบ Reduced Instruction Set Computing (RISC) ของ ARM จึงเป็นทางเลือกที่น่าสนใจ และท้าทายกรอบความคิดเดิม สถาปัตยกรรมด้านการประมวลนี้จึงกลายเป็น แนวคิดพื้นฐานที่ตอบสนองต่อความต้องการด้านการประมวลผลในยุคอนาคต

หลักการของ RISC และข้อได้เปรียบด้านประสิทธิภาพ

ศักยภาพด้านการเปลี่ยนแปลง ARM เกิดจากหลักการออกแบบพื้นฐาน ที่แตกต่างจากคำสั่งซับซ้อนและหลายขั้นตอนของ CISC สถาปัตยกรรม RISC ใช้ชุดคำสั่งเรียบง่าย ทำงานภายในรอบเดียวของสัญญาณนาฬิกา (single clock cycle) วิธีการนี้ แม้ว่าต้องดำเนินการทีละขั้นตอนมากขึ้น แต่การดำเนิน การแต่ละครั้งมีประสิทธิภาพสูง ความโดดเด่นทางสถาปัตยกรรมนี้ส่งผลโดย ตรงต่อประสิทธิภาพ เมื่อเทียบกับกำลังไฟฟ้า (performance-per-watt) ที่เหนือกว่าแบบเดิม  ARM จึงมีประสิทธิภาพมากกว่า x86 ในยุคที่ต้องการความรวดเร็วด้านการประมวลผลสวนทางกับพลังงานที่มีอยู่อย่างจำกัดเช่นนี้ ความได้เปรียบด้านประสิทธิภาพจึงมีความสำคัญยิ่ง

การให้ความสำคัญด้านการพกพาและการพัฒนาประสิทธิภาพให้ สมบูรณ์แบบในหลายด้าน

สถาปัตยกรรม ARM ได้รับการยอมรับ และมีความต้องการสูงในการ ประมวลผลบนมือถือ แต่มีข้อจำกัดด้านแบตเตอรี่ของสมาร์ทโฟน จึงต้องคำนึงเรื่องประสิทธิภาพด้านการใช้พลังงานร่วมด้วยอย่างเลี่ยงไม่ได้ ARM จึงตอบโจทย์แทบทุกด้าน โดยการใช้งานในอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ อย่างการขับเคลื่อนอุปกรณ์หลายพันล้านเครื่อง ซึ่งรวมถึงการแสดงโปร เซสเซอร์ที่ส่งผลต่อประสิทธิภาพโดยรวมในการทำงานได้ ดังนั้น คุณภาพของสถาปัตยกรรม ARM จึงมาพร้อมกับการสร้างกลไกทางเศรษฐกิจ ที่สนับสนุนนวัตกรรมนี้อย่างต่อเนื่อง การพัฒนาประสิทธิภาพ และการให้ ความสำคัญด้านอุปกรณ์พกพ จึงเปรียบเสมือนการพิสูจน์การใช้งานของ ARM ที่แสดงให้เห็นว่า สถาปัตยกรรมนี้สามารถปรับขนาดได้อย่างมีประสิทธิภาพ ไปพร้อมๆ กับการรักษาข้อได้เปรียบด้านประสิทธิภาพไว้

สถาปัตยกรรม ARM : ตัวเร่งการเปลี่ยนแปลงการปฏิวัติ ซิลิคอนของ Apple

ศักยภาพเชิงทฤษฎีของ ARM จำเป็นต้องได้รับการพิสูจน์ในวงกว้าง เพื่อดึงดูดการใช้งานด้านภาคอุตสาหกรรม สิ่งนี้เกิดขึ้นเมื่อ Apple เปลี่ยนไลน์ผลิตภัณฑ์ Mac จาก Intel มาเป็นชิป ARM  โปรเซสเซอร์ซีรีส์ M ได้นำเสนอประสิทธิภาพระดับมืออาชีพที่ทำงาน โดยปราศจากเสียงรบกวน และมีระบบจัดการความร้อนที่ดี พร้อมอายุการใช้งานแบตเตอรี่ที่ยาวนาน ตลอดวัน นักวิเคราะห์ด้านเทคโนโลยีได้กล่าวว่า ซิลิคอนของ Apple แสดงให้เห็นว่า ประสิทธิภาพไม่จำเป็นต้องแลกมาด้วยระบบจัดการพลังงาน แบบเดิมอีกต่อไป ความก้าวหน้านี้บังคับให้ทั้งอุตสาหกรรมต้องพิจารณา สถาปัตยกรรมการประมวลผลใหม่ และทำให้ ARM ได้รับการยอมรับในการใช้ งานด้านการประมวลผลที่มีประสิทธิภาพสูง

การปฏิวัติด้านคลาวด์นำไปสู่การปฏิรูปด้านศูนย์ข้อมูล

ผลกระทบ ARM แผ่ขยายไปถึงโครงสร้างพื้นฐานที่เป็นรากฐาน โลกดิจิทัล ในด้านการจัดการข้อมูล ซึ่งใช้ไฟฟ้าเป็นต้นทุนในการดำเนินงาน มหาศาล ประสิทธิภาพของ ARM ส่งผลโดยตรงต่อผลประโยชน์ทางเศรษฐกิจ และสิ่งแวดล้อม  Amazon Web Services ได้พัฒนาโปรเซสเซอร์ซีรีส์ Graviton ขึ้นมาโดยเฉพาะเพื่อใช้ประโยชน์จากข้อได้เปรียบเหล่านี้ โดยนำเสนออินสแตนซ์คลาวด์ที่ให้ประสิทธิภาพด้านราคาดีกว่า และมีเวิร์กโหลดที่หลากหลาย อีกทั้งยังมีการวิเคราะห์ว่า Graviton3 ให้ ประสิทธิภาพที่ดีกว่าถึง 40% เมื่อเทียบกับราคา ด้านการทำงานที่หลากหลาย ก็ดีกว่า เมื่อเทียบกับตัวเลือกอื่นที่ใช้ x86 ความคุ้มค่าที่น่าสนใจนี้กำลังเร่ง การนำ ARM ไปใช้ในอุตสาหกรรมคลาวด์มากยิ่งขึ้น

การเข้าสู่ AI: สร้างขึ้นเพื่อการประมวลผลแบบผสมผสาน

สถาปัตยกรรม ARM เหมาะกับการประมวลผลรูปแบบใหม่ ซึ่งก็คือ ปัญญาประดิษฐ์ ภาระงานการประมวลผลสมัยใหม่ต้องอาศัยหน่วยประมวลผล ที่หลากหลายทำงานร่วมกันมากขึ้น ไม่ว่าจะเป็น CPU, GPU และหน่วยประมวล ผลเฉพาะทาง (specialized neural processors) ซึ่งแนวทางระบบบนชิป (SoC) ของ ARM ออกแบบมารองรับโมเดลที่หลากหลายนี้ได้อย่างดีเช่น  ชิปซีรีส์ M ของ Apple ได้ผสานรวม Neural Engine เข้ากับคอร์ประมวลผล แบบดั้งเดิม แพลตฟอร์ม Snapdragon ของ Qualcomm มีหน่วยประมวลผล AI เฉพาะทาง การออกแบบแบบบูรณาการนี้ทำให้ประมวลผล AI บนอุปกรณ์ ได้อย่างมีประสิทธิภาพในแอปพลิเคชันต่างๆ ตั้งแต่การแปลแบบเรียลไทม์ ไปจนถึงการแก้ไขภาพขั้นสูง ทำให้ ARM กลายเป็นรากฐานทางสถาปัตยกรรม ที่สมบูรณ์แบบสำหรับอนาคตที่ขับเคลื่อนด้วย AI

สรุป 

สถาปัตยกรรม ARM เป็นคำนิยามใหม่ของการประมวลผล พื้นฐานอย่างมีคุณภาพ ด้วยการให้ความสำคัญกับประสิทธิผล และประสิทธิภาพต่อวัตต์ (performance-per-watt) ARM ทำให้เกิดความก้าวหน้าด้านการประมวลผลต่างๆ เช่น การใช้งานส่วนบุคคล โครงสร้างพื้นฐานคลาวด์ และปัญญาประดิษฐ์ นอกจากนี้ยังมี ความยืดหยุ่นในการใช้งาน ความสามารถในการปรับขนาด และข้อได้เปรียบในการประมวลผลแบบต่างชนิดกัน ทำให้สถาปัตยกรรมนี้เป็นเทคโนโลยีพื้นฐานของการประมวลผลยุคใหม่ ในขณะที่ความต้องการในการประมวลผลที่รวดเร็วยังคงเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง และความกังวลต่อข้อจำกัดด้านพลังงาน ดังนั้น สถาปัตยกรรม ARM จึงเป็นหนทางกำหนดโลกอนาคตดิจิทัลในด้านประสิทธิภาพและประสิทธิผลต่อไป