x86架構和arm架構哪個好(arm架構和x86架構有什么區別)

        發布時間:2024-01-17
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        服務器、電腦、手機最重要的電子元件是什么?沒錯,就是cpu處理器。主要負責數據計算和控制功能,是核心部分。但是你知道cpu架構有多少種嗎?什么?;主流的x86和arm有什么區別?
        以下是一些常見的cpu架構:
        x86
        1978年6月8日,英特爾發布了epic cpu處理器8086,正式拉開了x86架構傳奇的序幕。首次引入x86作為8086的計算機語言指令集,并定義了一些基本的使用規則。x86體系結構使用cisc復雜指令集。同時,8086處理器的巨大成功直接讓英特爾成為cpu巨頭。如果你對8086不是那么熟悉,你一定聽說過奔騰處理器吧?除此之外,為了紀念8086k誕生40周年,今年英特爾發布了限量版處理器core i78086k。你聽說過嗎?
        來自英特爾官方網站

        ia64(英特爾架構64,英特爾架構64)
        哇,ia64聽起來很奇怪,是的,雖然它 來自英特爾。但這可以說是失敗的。x86向64位指令集過渡的時候,其中一個不小心被amd超過了,最后不得不和惠普一起推出自己的ia64指令集,不過這僅限于服務器,也是安騰處理器的起源(已經涼了)。
        圖片來自x86guide。
        ia64到底是risc還是cisc指令集的延續真的不好說,單純看基于hp s epic(顯式并行指令計算機),似乎更傾向于risc系統。
        無聯鎖管道級的微處理器。
        它是由斯坦福大學的hennessy教授的研究團隊在20世紀80年發的,使用risc來設計芯片。與英特爾采用的cisc相比,risc具有設計更簡單、設計周期更短的優勢,可以應用更先進的技術開發更快的下一代處理器。mips是最早的商用risc架構芯片之一。新的架構集成了所有原有的mips指令集,并增加了許多更強大的功能。mips只是自己設計cpu,然后把設計方案授權給客戶,讓客戶可以可以制造高性能cpu。
        讓mips聲名大噪的可能是2007年,計算機所的龍芯處理器獲得了mips的全部專利和指令集授權,開始走上了一條基于mips的cpu研發之路。
        圖片來自龍芯官網。
        (ibm和apple公司聯合生產的)個人臺式機…
        powerpc是一種基于risc精簡指令集的cpu,由藍色巨人ibm與蘋果和摩托羅拉共同開發。powerpc架構最大的優點是非常靈活,內核數量靈活,所以在嵌入式設備中有很高的收益。對于服務器市場可以是多核,對于掌機可以是雙核,所以性能優異,低能耗,低散熱。
        圖片來自維基媒體
        高級精簡指令集計算機
        arm可以說是一個正在崛起的cpu架構,采用risc精簡指令集。而且arm發展到今天,架構非常靈活,可以根據不同的應用場景廣泛應用于嵌入式系統。同時高度節能,目前各種移動設備中都有。據統計,采用arm架構的芯片年出貨量高達200億片。隨著物聯網時代的到來,低功耗arm芯片的需求將會爆發。
        圖片來自ifixit
        cisc與risc之爭
        從上面我們知道,在歷史的長河中出現過很多cpu架構,它們之間的差異是非常大的。經過時間和用戶的考驗,我們平時接觸到的cpu架構只有x86和arm,按照核心的不同可以分為兩類,即 復雜指令集 和 精簡指令集 系統,通常被視為 cisc 和 risc 。
        要了解x86和arm cpu架構,首先要了解cisc復雜指令集和risc精簡指令集,因為兩者的第一個區別是x86使用復雜指令集(cisc),而后者使用精簡指令集(risc)。之所以使用不同的指令集,是因為它們面對的器件、對象和性能要求不同。手機soc一般都是基于arm提供的內核,根據自身需求改變soc的核心架構,arm就是risc精簡指令集的代表。cpu巨頭intel和amd采用的x86架構已經用了幾十年,是cisc ;的復雜指令集。
        cisc復雜指令系統是為了增強原有指令的功能,設置更復雜的新指令來實現一些大量重復的軟件功能的硬件。由于早期計算機主頻低,運行速度慢,為了提高運算速度,不得不在指令系統中加入更復雜的指令來提高計算機的處理效率,逐漸形成了以臺式計算機為首的復雜指令。系統計算機。它的指令集也在不斷更新和增加。比如英特爾在x299平臺的處理器上加入了avx 512指令集,就是為了提高某一方面的性能。
        雖然cisc可以實現高性能cpu的設計,但是設計起來還是挺麻煩的。保持龐大的硬件設計正確并不容易,還要保證性能的提升,所以桌面cpu的研發時間慢慢變長。這時,一些以arm為首的risc精簡指令系統計算機開始出現。
        risc可以說是從cisc取其精華去其糟粕,簡化指令功能,減少指令的平均執行周期,達到提高計算機工作主頻的目的。同時引入大量通用寄存器,減少不必要的讀寫過程,提高子程序的執行速度,從而縮短程序運行時間和減少尋址,提高編譯效率,最終達到高性能的目的。
        這兩套指令集一直在求同存異,都在架構、運算、軟硬件、編譯時間、運行時間等諸多因素中追求某種平衡,以達到當初設計的高效運行的目的。
        圖片來自新浪博客。
        功耗限制
        從cisc和risc的設計思想來看,不難發現它們是完全不同的。前者側重高性能方向,但帶來高功耗,后者側重低功耗嵌入式,對最強性能來說不算太強。因此,我們也看到intel和amd擅長設計具有超強性能的x86處理器,而高通和蘋果則依靠arm ip授權來設計面向性能的soc芯片。
        就像我們之前的例子,酷睿i78086k可以輕松用完95w功耗,但是像高通驍龍845這樣的頂級soc只有5w,只有它的1/19,主要是因為手機的體積越來越小,電池容量和能量密度的發展可以 t跟不上,手機用的arm核只能是低功耗。
        一般來說,處理器的功耗可以隨著制造技術的進步而降低。然而,近年來,移動設備采用的soc往往率先使用更小的納米技術工藝,如驍龍845的10nm。雖然這里面有貓膩,但是前進的速度比intel s 10nm工藝。另外soc也會有相應的低功耗版本的工藝,所以設計和工藝的差異導致了arm和x86在功耗上的巨大差異。
        大型和小型核心架構
        以前傳統的x86 cpu如果是四核或者雙核的話,四兩個內核是一模一樣的。在這種情況下,一旦軟件只能調度一個核心,工作在高頻,其他核心由于架構限制,不得不維持同樣的高頻高壓狀態,在做無用功上浪費了大量的能量。后來又開發了異步多核,讓不同的內核以不同的頻率工作,換取更低的功耗。因為移動設備更關心功耗,所以arm采用了更激進的方法。八個核心中允許不同的cortexa架構核心,也就是著名的arm biglittle。這種大小核的設計目的很明確,就是在有限的電池容量下兼顧性能和續航的要求。所以soc內部的cpu采用異構計算,既有高性能的大核,也有低功耗的小核。
        biglittl《絕地求生》吃雞游戲將使大小核完全打開成為可能,從而保證性能和電池壽命的平衡。
        因此,arm 的biglittl《手機soc與電腦的cpu性能究竟差多少?》總結說,risc和cisc各有優勢。目前兩者的界限逐漸模糊?,F代cpu往往采用cisc的外圍,而內部加入一些risc特性。這也是英特爾處理器開始擁有risc的典型例子。也就是說,事實上,未來cpu的發展方向之一就是將cisc和risc集成,取長補短 的軟硬件優勢,進一步提高處理器的并行性和工藝水平。
        x86和arm在性能和功耗上各有優勢。雖然arm一直想進入高性能服務器市場,但一直雷聲大雨點小。不久前,想要挑戰英特爾 s服務器狀態,直接裁掉了arm服務器部門50%的員工,技術副總裁也不玩了。arm處理器也期望得到x86處理器的高性能,這樣就可以用在移動筆記本上,就像剛剛推出的高通驍龍835 windows筆記本,但是評價和反響平平。intel用x86架構的atom做手機的soc,還是輸給了arm,虧了幾十億,最后直接把項目砍了,老老實實做x86處理器。
        所以arm和x86都在各自的領域站穩了腳跟。由于設計之初的理念不同,很難互相滲透 的字段。只能說他們在不斷的嘗試,以后可能會縮小兩者的差距,不斷的學習和提高。
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