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。
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,有点像卖房屋的结构设计图,至于要怎么修改,哪边开窗户,以及要怎么添加其它的花园,则由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;小到硬盘转速控制、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。
ARM的架构相较于x86有哪些特点较于基于CISC的x86架构处理器,由于为了满足电脑产业发展而不断加入指令集,使得处理器日益庞大,但每个指令集用到的频率也越差越大,许多指令到后来已经相当少用,甚至是可以被新的指令所取代。
而ARM架构则大幅简化架构,仅保留所需要的指令,可以让整个处理器更为简化,拥有小体积、高效能的特性。
另外,ARM的架构老早就已经做到高密度整合,由于ARM授权的弹性以及核心架构的单纯,ARM处理器架构可以很容易与其它专职的特殊核心,像GPU、多媒体译码核心、基频调制解调器、I/O控制等架构整合,透过SoC(System On a Chip,系统单芯片)的方式,一颗小小的ARM架构应用处理器,完成近年x86架构处理器积极跨足的单芯片设计,并且通过各种不同的核心分工各司其职。
ARM架构应用处理器的核心负担相较传统x86处理器低了许多,并且因为早前应用处理器的需求就是以低功耗为重点,即便如今效能不断提升,仍是以保有省电的特性为前提发展条件。
ARM架构的另一个优点是自由性,只要向ARM买下核心授权,就可以与其它IP公司的方案以及这家授权客户本身的优势技术整合,虽同为同一世代的ARM核心架构,即便频率相同,结果也不同。
不过这也使得ARM应用处理器光从基本规格不一定能看出其操作效能,例如同样隶属高通Snapdragon,频率1GHz的第一世代旗舰QSD8x50甚至不敌频率仅800MHz的第二世代MSM7230。
ARM的架构之所以能够在智能手机以及平板领域迅速窜红,苹果iOS可说是大功臣,在苹果之前,智能手机在市场上一直载浮载沉,虽然有着 称智能手机平台市占率第一的Nokia Symbian,以及Windows Mobile、Palm OS、BlackBerry等系统,不过当时的环境缺乏移动 络为后盾,在线商店的概念还未发展成型;
一直到苹果以iPhone打响新世代智能手机第一炮后,市场才真正体会到智能手机原来可以是这么容易使用。
iPhone的出现也间接带起市场对于ARM架构应用处理器的需求,不过光是苹果也无法带起市场对于ARM处理器的需求,还有WM(WP7)手机与Symbian也纷纷加入新一代智能手机战局。
ARM的优势是功耗低,其实低功耗还意味着:
1)稳定性高:因为功耗越高电子元器件的稳定性和可靠性越差,对低功耗的产品只要选择好外围元件的品质,系统的稳定性不会有太大问题;
2)散热成本低和可以考虑更小的产品体积:对高功耗的产品不可避免要考虑散热问题,而散热设备(或器件)的存在,有制约了产品的体积,对某些场合的应用构成致命的制约。但ARM的功耗
3)功耗低对供电电源的要求低:几乎所有电子产品,(在同等条件下)功耗越高对电源的要求越高,电源的成本就越高。
4)功耗低电池的续航时间长。
5)功耗低对抗环境伤害的能力强:低功耗产品因为不用考虑散热,可以将产品密封保护起来,但高功耗产品必须散热,甚至需要风扇帮助散热,这样必然使很多的元件和线路裸露在空气中,被空气中的尘埃、湿气、酸碱物质等腐蚀。
5、软件开发成本问题
ARM的操作系统很小(精简)不可能带很多工具,通常基于ARM的软件大多用C或JAVA开发,其成本会比基于X86系统的高。而且对大多数ARM而言,因其操作系统不一样,软件业不能在两个系统中自由互换使用,但一般来说:用C或JAVA编写的软件只需在ARM平台的操作系统中编译一下就可以移植过去。
但对Android系统开发的软件,只要能在某台ARM设备中运行,就可以在另一台基于同样系统的设备中运行。
6、硬件的开发成本
ARM实际上在CPU芯片中已经整合了几乎所有功能,几乎所有线路按原理图直接拉出就可以了,需要扩展的部分一般不多,所以其开发成本会比较低,通常三五万就可以了。
但X86的外围线路很多,需要相当经验的工程师,而且还有BIOS等设计,所以X86主板的设计费用会比较高,通常要二三十万。
7、硬件的制造及应用成本
无论ARM或X86主板其制造成本都是由元件和加工费构成,通常一片ARM的主板价格与一片X86主板的价格差不多,但ARM是一片可以独立使用的产品,x86主板通常还要加上:CPU、内存、硬盘甚至还有显卡。
另外X86还要配上一个电源,这个电源比ARM的电源要贵很多。
所以:明显X86在硬件方面的成本比ARM高得多。
总结上面对比,X86系统和ARM系统应该是两个完全不同领域的应用,如果功能单一又受到环境制约的应用,如:POS、ATM、多媒体广告机(现已经有ARM+DSP的产品)、车载电脑终端等应用,应该首先考虑ARM方案,ARM方案与X86相比,其功耗和成本占有很大优势。
转自百问

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