CPU:X86與ARM架構的比較

中央處理單元(CPU):主要由運算器、控制器、寄存器三部分組成。運算器就是起著運算的作用,控制器就是負責發出CPU每條指令所需要的信息,寄存器就是保存運算或者指令的一些臨時文件,這樣可以保證更高的速度。

從CPU發明到現在,有非常多種架構,從我們熟悉的X86,ARM,到不太熟悉的MIPS,IA64,它們之間的差距都非常大。但是如果從最基本的邏輯角度來分類的話,它們可以被分為兩大類,即所謂的“複雜指令集(CISC)”與“精簡指令集(RISC)”系統。

Intel和ARM處理器的第一個區別是,前者使用複雜指令集(CISC),後者使用精簡指令集(RISC)。屬於這兩種類中的各種架構之間最大的區別,在於它們的設計者考慮問題方式的不同。

ARM

ARM處理器非常適用於移動通信領域,具有低成本、高性能和低耗電的特性,ARM的高性價比和低耗能在移動市場比英特爾更具優勢。


CPU:X86與ARM架構的比較


ARM的架構相較於基於CISC的x86架構處理器,由於為了滿足電腦產業發展而不斷加入指令集,使得處理器日益龐大,但每個指令集用到的頻率也越差越大,許多指令到後來已經相當少用,甚至是可以被新的指令所取代。而ARM架構則大幅簡化架構,僅保留所需要的指令,可以讓整個處理器更為簡化,擁有小體積、高效能的特性。

X86與ARM的比較

性能:

X86結構的電腦無論如何都比ARM結構的系統在性能方面要快得多、強得多。

X86的CPU隨便就是1G以上、雙核、四核大行其道,通常使用45nm(甚至更高級)製程的工藝進行生產;而ARM方面:CPU通常是幾百兆,最近才出現1G左右的CPU,製程通常使用不到65nm製程的工藝,可以說在性能和生產工藝方面ARM根本不是X86結構系統的對手。

但ARM的優勢不在於性能強大而在於效率,ARM採用RISC流水線指令集,在完成綜合性工作方面根本就處於劣勢,而在一些任務相對固定的應用場合其優勢就能發揮得淋漓盡致。

擴展能力

X86結構的電腦採用“橋”的方式與擴展設備(如:硬盤、內存等)進行連接,而且x86結構的電腦出現了近30年,其配套擴展的設備種類多、價格也比較便宜,所以x86結構的電腦能很容易進行性能擴展,如增加內存、硬盤等。

ARM結構的電腦是通過專用的數據接口使CPU與數據存儲設備進行連接,所以ARM的存儲、內存等性能擴展難以進行(一般在產品設計時已經定好其內存及數據存儲的容量),所以採用ARM結構的系統,一般不考慮擴展。基本奉行“夠用就好”的原則。

操作系統的兼容性

X86系統由微軟及Intel構建的Wintel聯盟一統天下,壟斷了個人電腦操作系統近30年,形成巨大的用戶群,也深深固化了眾多用戶的使用習慣,同時x86系統在硬件和軟件開發方面已經形成統一的標準,幾乎所有x86硬件平臺都可以直接使用微軟的視窗系統及現在流行的幾乎所有工具軟件,所以x86系統在兼容性方面具有無可比擬的優勢。

ARM系統幾乎都採用Linux的操作系統,而且幾乎所有的硬件系統都要單獨構建自己的系統,與其他系統不能兼容,這也導致其應用軟件不能方便移植,這一點一直嚴重製約了ARM系統的發展和應用。統一了ARM結構電腦的操作系統,使新推出基於ARM結構的電腦系統有了統一的、開放式的、免費的操作系統,為ARM的發展提供了強大的支持和動力。

功耗

X86電腦因考慮要適應各種應用的需求,其發展思路是:性能+速度。20多年來x86電腦的速度從原來8088的幾M發展到現在隨便就是幾G,而且還是幾核,其速度和性能已經提升了千、萬倍,技術進步使x86電腦成為大眾生活中不可缺少的一部分。但是x86電腦發展的方向和模式,使其功耗一直居高不下,一臺電腦隨便就是幾百瓦,即使是號稱低功耗節能的手提電腦或上網本,也有十幾、二十多瓦的功耗,這與ARM結構的電腦就無法相比。

ARM的設計及發展思路是:滿足某個特殊方面的應用即可,在某一專項領域是最強的,(哪怕在其他方面一無是處),這樣Arm以其不是最強的技術,同樣也不是很高級製程的製造工藝,生產出性能不是很強的電腦系統,但在某個專業應用方面則是最好的,特別是在眾多終端應用,尤其在移動終端應用上佔有絕對優勢的統治地位,這個原因就是:功耗。

高功耗導致了一系列X86系統無法解決的問題出現:系統的續航能力弱、體積無法縮小、穩定性差、對使用環境要求高等問題。

從這裡我們可以看到x86系統與ARM系統是在兩個完全不同領域方面的應用,他們之間根本不存在替換性,在服務器、工作站以及其他高性能運算等應用方面,是可以不考慮功耗和使用環境等條件時,X86系統佔了優絕對優勢;但受功耗、環境等條件制約且工作任務固定的情況下ARM就佔有很大的優勢,在手持式移動終端領域,X86的功耗更使他英雄毫無用武之地。


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