[摘]ARM与X86 CPU架构简介

Android 2020年8月2日 am10:45发布4年前 (2020)更新城堡大人

什么是CPU

中央处理单元（CPU）主要由运算器、控制器、寄存器三部分组成，从字面意思看运算器就是起着运算的作用，控制器就是负责发出CPU每条指令所需要的信息，寄存器就是保存运算或者指令的一些临时文件，这样可以保证更高的速度。 CPU有着处理指令、执行操作、控制时间、处理数据四大作用，打个比喻来说，CPU就像我们的大脑，帮我们完成各种各样的生理活动。

因此如果没有CPU，那么电脑就是一堆废物，无法工作。移动设备其实很复杂，这些CPU需要执行数以百万计的指示，才能使它向我们期待的方向运行，而CPU的速度和功率效率是至关重要的。速度影响用户体验，而效率影响电池寿命。最完美的移动设备是高性能和低功耗相结合。

CPU的架构

CISC(复杂指令集计算机)和RISC(精简指令集计算机)是当前CPU的两种架构。

它们的区别在于不同的CPU设计理念和方法。

早期的CPU全部是CISC架构，它的设计目的是CISC要用最少的机器语言指令来完成所需的计算任务。

RISC和CISC是设计制造微处理器的两种典型技术，虽然它们都是试图在体系结构、操作运行、软件硬件、编译时间和运行时间等诸多因素中做出某种平衡，以求达到高效的目的，但采用的方法不同，因此，在很多方面差异很大.

RISC和CISC是什么？

RISC 和CISC是目前设计制造微处理器的两种典型技术，虽然它们都是试图在体系结构、操作运行、软件硬件、编译时间和运行时间等诸多因素中做出某种平衡，以求达到高效的目的，但采用的方法不同，因此，在很多方面差异很大，它们主要有：

指令系统：

RISC(for ARM)更偏向于处理简单任务，CISC(for Intel)更偏向于处理复杂任务。RISC 设计者把主要精力放在那些经常使用的指令上，尽量使它们具有简单高效的特色。对不常用的功能，常通过组合指令来完成。

因此，在RISC 机器上实现特殊功能时，效率可能较低。但可以利用流水技术和超标量技术加以改进和弥补。

RISC 设计者把主要精力放在那些经常使用的指令上，尽量使它们具有简单高效的特色。对不常用的功能，常通过组合指令来完成。

而CISC计算机的指令系统比较丰富，有专用指令来完成特定的功能。因此，处理特殊任务效率较高。

在RISC 机器上实现特殊功能时，效率可能较低。但可以利用流水技术和超标量技术加以改进和弥补。

存储器操作：

RISC 对存储器操作有限制，使控制简单化；

而CISC 机器的存储器操作指令多，操作直接。

程序：

RISC 汇编语言程序一般需要较大的内存空间，实现特殊功能时程序复杂，不易设计；

而CISC 汇编语言程序编程相对简单，科学计算及复杂操作的程序设计相对容易，效率较高。

中断：

RISC 机器在一条指令执行的适当地方可以响应中断；

而CISC 机器是在一条指令执行结束后响应中断。

CPU：

RISC CPU 包含有较少的单元电路，因而面积小、功耗低；

而CISC CPU 包含有丰富的电路单元，因而功能强、面积大、功耗大。

设计周期：

RISC 微处理器结构简单，布局紧凑，设计周期短，且易于采用最新技术；

CISC 微处理器结构复杂，设计周期长。

用户使用：

RISC 微处理器结构简单，指令规整，性能容易把握，易学易用；

CISC微处理器结构复杂，功能强大，实现特殊功能容易。

应用范围：

由于RISC 指令系统的确定与特定的应用领域有关，故RISC 机器更适合于专用机；

而CISC 机器则更适合于通用机。

ARM与X86区别

x86架构采用CISC，而ARM采用RISC。

ARM成立于1991年，是一家出售IP（技术知识产权）的公司，所谓的技术知识产权，就有点像是卖房屋的结构设计图，至于要怎修改，哪边开窗户，以及要怎加盖其它的花园，就看买了设计图的厂商自己决定。

而ARM的架构是采用RISC架构，如同它的名称一样，Advanced RISC Machines，RISC架构在当初的PC架构争霸战虽然败给Intel所主导的x86处理器架构，却默默在另外的领域成长壮大；小从硬盘转速控制、电信基地台的计算、汽车喷射引擎的控制、音响系统、相机引擎，大到电动机具的控制等等，都能够看见采用ARM授权架构处理器的身影。

而有了设计图，当然还要有把设计图实现的厂商，而这些就是ARM架构的授权客户群。包括： TI OMAP、Qualcomm Snapdragon、三星的蜂鸟（Hummingbird）、猎户座（Orion）、飞思卡尔（Freescale）的i.MX，或是ST-Ericsson的应用处理器、Freescale、联发科、Telechip、新岸线等。

X86是英特尔Intel首先开发制造的一种微处理器体系结构的泛称，包括Intel8086、80186、80286、80386以及80486以86结尾系列，英特尔统治整个CPU产业链长达数十年。但是，Intel以增加处理器本身复杂度作为代价，去换取更高的性能，但集成的指令集数量越来越多，给硬件带来的负荷也就越来越大，无形中增加了功耗和设计难度。

ARM（Advanced RISC Machines）公司是苹果、Acorn、VLSI、Technology等公司的合资企业。ARM采用将芯片的设计方案授权（licensing）给其他公司生产的模式，在世界范围结成了超过100个的合作伙伴（Partners），将封闭设计的Intel公司变成全民公敌。ARM处理器非常适用于移动通信领域，具有低成本、高性能和低耗电的特性，ARM的高性价比和低耗能在移动市场比英特尔更具优势。