燒音箱
嵌入式系統
消費者計算趨勢一方面推動了功耗敏感型移動x86處理器（例如Intel Atom和Celeron）的出現，另一方面又推動了利用Cortex-A系列等內核的基於性能的基於Arm的處理器的出現。對於嵌入式系統開發人員而言，這意味著在開始一個新項目時，現在有更多選擇來選擇最佳平臺（圖1）。
但是，選擇越多，選擇過程就越複雜。此外，儘管傳統的軟件方法已將Arm項目引向Linux，而將X86項目引向Windows，但是針對ARM處理器的嵌入式Windows®操作系統和針對x86的輕量級Linux發行版也意味著，與以往相比，這種劃分沒有那麼明顯。
從開發人員的角度來看，有充分的理由繼續使用經過驗證的成功公式。同樣，評估未嘗試的選項也可以創建令人驚訝的新產品，這些新產品具有出乎意料的功能。
RISC與CISC
Arm處理器的起源可以追溯到1980年代中期，它基於Advanced RISC Machines（ARM）開發的精簡指令集計算機（RISC）架構。
RISC處理器致力於將指令的多樣性保持在最低限度，同時還要使這些指令儘可能簡單。每個時鐘週期執行一條指令，這確保了可預測的處理並簡化了流水線之類的加速技術。簡單的指令只需要很少的硅晶體管，從而使芯片設計者可以自由地優化諸如成本和功耗之類的參數。另一方面，由於要選擇的指令較少，每個時鐘週期只有一條指令，因此需要大量指令才能完成給定任務。對於CISC處理器可以更輕鬆，快速地處理的複雜工作負載，這可能導致對RAM的嚴重依賴以及執行時間的降低。
x86家族始於1978年，最初是16位8086微處理器。它們被稱為CISC（複雜指令集計算）處理器。與RISC不同，CISC指令可以執行復雜的任務，需要執行多個週期。這些可以包括浮點數學計算和圖形處理指令。就每個程序的指令數量而言，CISC可以非常高效，與RISC相比，對代碼存儲和RAM的需求更低。另一方面，CISC處理器必須包含更多的晶體管來處理指令的複雜性。
x86已成為用於描述與Intel 8086及其後續產品兼容的CPU指令集的通用術語，包括臺式機和筆記本電腦中常用的Atom，Celeron，Pentium和Core iX處理器。
性能和功耗
由於按照RISC設計原則在管芯上製造晶體管的強度較低，並且速度相對較低，因此ARM磁芯可以實現高效率，因此在低功耗設計中表現出色。基於ARM的處理器的典型最大功耗小於5W，並且具有許多封裝，包括GPU，外圍設備和內存。
英特爾內核由於複雜性的增加，往往比ARM內核消耗更多的功率。針對物聯網和嵌入式用例的英特爾處理器的功耗通常從最小6W到大約30W。
對於要求不高的應用程序或需要較少命令的應用程序， Arm可以獨立使用。但是，更復雜的應用程序（例如涉及高分辨率，高端圖形或流數據的應用程序）可能更適合x86處理器。隨著x86處理器有更多處理可用功率，任務可以更快地完成，並且當接收到更高優先級的中斷不暫停，這最終提高了系統的可靠性並降低了軟件崩潰。
ARM或x86是否最適合產品壽命？
按照PC市場的模式，x86處理器在過去的5/7年生命週期中已被替換。對於工業和醫療領域的許多嵌入式產品而言，這並不是理想的選擇。英特爾最近宣佈其打算支持工業CPU達15年。
現在，這使x86架構與基於Arm的處理器處於同一類，後者通常具有超過10年的保證生產壽命。
什麼時間開發？技術支持如何？
為嵌入式項目選擇最佳平臺時，還應考慮對適當的開發工具和工程技能的任何現有投資。從理論上講，開發在x86處理器上運行的軟件應該是相對容易的槓桿工具，並支持PC軟件開發。提供了專門為嵌入式開發而創建的IDE和編譯器。使用基於Arm的硬件的開發人員將更有可能需要優化其軟件，使其僅包含基本要素並相應地集成/優化驅動程序。製造商提供的可用開發工具，驅動程序和技術支持的質量，可能會極大地影響完成此操作的時間和成本。
你看我獨角獸嗎
這個問題可以擴展為：為什麼arm架構的芯片都那麼省電！
引言
最初的ARM架構被設計成即使是一個相對簡單的指令譯碼器，也能以架構允許的最大速度運行。
後來的ARM版本有稍微複雜一點的指令解碼邏輯，但是每條指令都是一個或兩個單詞長。
在x86架構上，指令可以是1字節長，也可以是14字節長。
在設計最初的x86架構時，指令是按順序執行的，而且每個指令都需要多個週期才能執行。
如果執行一條指令需要三個週期，那麼找到下一條指令的起始點也需要三個週期。
另一方面，現在人們很難忍受x86代碼運行得那麼慢了。
設計能夠快速運行x86指令的硬件是有可能的
20年前，你可能會認為複雜的指令解碼會限制x86的速度，但事實並非如此。
x86架構要求英特爾和其他芯片製造商，包括一些相當複雜的轉換和緩存邏輯，以便一段代碼第一次運行時，就轉換成易於解碼的形式。
如果代碼再次運行，則可以跳過轉換。可縱然是非常快的芯片，這些邏輯也消耗能量。
相對而言，許多低功耗ARM芯片的前端邏輯要少得多。
x86有這麼緩存轉換性能，arm比不上；可是，沒有了額外技能加身的x86，比arm要遜色的多。
說說功耗
在低功耗的應用中，ARM處理器一直是首選，現在仍然是首選。
比較功耗並不是一件簡單的事情。操作系統、RAM大小和類型、閃存和使用的接口等方面需要與處理器的影響分開。
然而，一般的規則是，ARM在關閉處理器和等待喚醒的模式和可能性方面非常強大。這種空閒模式是指操作系統正在運行，但只等待輸入(例如來自鼠標、鍵盤或應用程序的輸入)。
X86處理器的預期功耗大約為1瓦特。在i.MX6處理器的功耗將是這個數字的一半。
此外，ARM高端部分得益於少數狀態/模式，這些 狀態/模式 （states/modes）的功耗低至100mW，而不犧牲合理快速喚醒的可能性。
低功耗有許多優點。
手持式和電池供電的產品，將受益於增加電池壽命。做產品設計則可以使用更小的電池。由於需要更小的冷卻裝置，材料清單、BOM成本和產品尺寸可能會進一步減少。
寫在最後
天下武功，唯快不破！小而快而全的arm架構普及也得益於其自身設計上的權衡。
Happy coding :)
程序員小助手
1、設計理念不同
最好的性能和最低的功耗就猶如魚和熊掌不能兼得，X86從誕生之初就是為了高性能而誕生的。所以，X86在設計之初就是為了高性能目標，自然省電就放在比較低的位置了。而ARM則是以低功耗為出發點的，自然省電是最重要的。下面看看在CPU設計階段和功耗相關的有幾個要素：
①、運行頻率（時鐘信號）
時鐘信號每變化一次，芯片裡面的門電路自然必須加電壓做一次0/1切換，同時，需要執行的指令或者I/0操作都可以在這個時鐘週期裡調入CPU執行。而這一切就需要消耗電能。所以，時鐘信號變化越快，不管你有沒有指令調入CPU執行，CPU都在高速運轉待命。就好比跑車發動機保持高轉速待命。這裡說的時鐘信號變化就是CPU運行頻率。所以，
設計的運行頻率越高，自然功耗越大。
X86處理器設計之初就是為了高性能，省電只是兼顧。所以，它的最高運行頻率都很高。而且每個內核都一樣。當然，為了兼顧省電，也設計有動態頻率功能。intel的睿頻就是這樣的功能，它在電腦普通使用時會降低頻率省電，在繁忙時時，升高頻率使用。但它設計的起點頻率就不低，畢竟電腦的不繁忙（普通使用）和手機的不繁忙（待機）是兩個概念。
ARM處理器設計之初就是為了更省電，畢竟嵌入式等設備並不會要求非常高的性能。所以，ARM處理器特意設計了大核、小核共同使用。當設備運行不繁忙時，小核工作，大核心休息。當設備運行繁忙時，大核心和小核心可以一起工作。這樣設計可以大大降低功耗。所以就算ARM的大核的運行頻率很高，使用到機會卻不多。
②、模塊待機省電
我們都知道X86處理器在處理亂序執行能力方面遠高於ARM處理器。因為，用戶使用電腦的操作是非常隨機，根本無法預測的。所以，X86芯片在設計時，為了滿足這種特性，加強了亂序指令的執行，這就導致了一個耗電問題。這樣必須保持處理器的所有子模塊都在開啟狀態，不能隨便進入關閉狀態來省電。只有當用戶按下休眠或者待機鍵時，才可以讓CPU部分子模塊進入關閉狀態。
ARM處理器就不同了，嵌入式設備通常功能比較單一。就算是現在功能強大的手機，也只有那麼小的屏幕，同一時間段都還是比較簡單。所以，ARM沒必要為了加強亂序指令處理能力。因為用到它的時候不多。如果玩複雜遊戲時需要用到，ARM也考慮到了，就將亂序處理執行的事交給大核處理就行了。這樣，就可以做到平時使用很省電了。
★在芯片設計時，除了這些考慮，還有浮點運算、單指令多數據等等一系列複雜運算。X86都把它設計到處理器裡面了，使得X86處理器的結構變得比較複雜，自然更耗電很多。而ARM則沒有，很多複雜的指令都轉換成簡單指令來處理，因為這些指令在嵌入式設備裡用到時間不多。所以，ARM處理器結構比較簡單。
2、製程工藝也有差別
眾所周知，製程工藝的納米數越低，性能越高，功耗越低。目前中高端手機上的ARM處理器都已經到7nm，5nm製程工藝了。而英特爾的X86處理器依然還在14nm、10nm徘徊，功耗自然也比較高。而AMD最新的X86 CPU，已經採用臺積電7nm製程，功耗明顯就下來很多。當然，前面講的X86 芯片設計目標是高性能，也使得同樣製程，X86芯片依然會更耗電一些。
3、ARM的高性能CPU，功耗一樣很高
ARM處理器一旦設計方向往高性能發展，功耗同樣很高，甚至超過英特爾。下面我們看看近期ARM的高性能服務器CPU。
- 2017年高通也發佈過一款10nm服務器Centriq 2400芯片。採用10nm工藝，48個核心。性能也很強勁，但功耗TDP也飆升到120W。
- 2019年華為的鯤鵬920也是ARM架構的服務器CPU。裡面集成64個核心。廣泛用於華為泰山服務器。功耗TDP也高達200W
- 2020年3月，安晟培 半導體公司發佈了Ampere Altra處理器。它是一個搭載了80個內核的服務器CPU，性能要在數據中心芯片領域向英特爾和AMD發起挑戰。但是功耗TDP也直接飆升到210W。
總結
總之，ARM和X86、X64從設計開始就朝著不同的方向設計的。ARM是朝著低功耗去設計的，X86、X64都是朝著高性能去設計的。所以，ARM的能耗自然就比X86、X64更少，但是，如果ARM也走高性能路線，功耗一樣會非常高。看看高通、華為、安晟培 的服務器CPU就知道了。
