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    處理器知識1: RISC和CISC架構分析對比

    時(shí)間:2019-12-05 20:22:29  作者:  來(lái)源:瀏覽:人次

     

    CISC(復雜指令集計算機)和RISC(精簡(jiǎn)指令集計算機)是當前CPU的兩種架構。它們的區別在于不同的CPU設計理念和方法。早期的CPU全部是CISC架構,它的設計目的是  CISC要用最少的機器語(yǔ)言指令來(lái)完成所需的計算任務(wù)。

     

    RISC和CISC是設計制造微處理器的兩種典型技術(shù),雖然它們都是試圖在體系結構、操作運行、軟件硬件、編譯時(shí)間和運行時(shí)間等諸多因素中做出某種平衡,以求達到高效的目的,但采用的方法不同,因此,在很多方面差異很大。x86架構采用CISC,而ARM采用RISC。

     

    ARM成立于1991年,是一家出售IP(技術(shù)知識產(chǎn)權)的公司,所謂的技術(shù)知識產(chǎn)權,就有點(diǎn)像是賣(mài)房屋的結構設計圖,至于要怎修改,哪邊開(kāi)窗戶(hù),以及要怎加蓋其它的花園,就看買(mǎi)了設計圖的廠(chǎng)商自己決定。 

     

    而ARM的架構是采用RISC架構,如同它的名稱(chēng)一樣,Advanced RISC Machines,RISC架構在當初的PC架構爭霸戰雖然敗給Intel所主導的x86處理器架構,卻默默在另外的領(lǐng)域成長(cháng)壯大;小從硬盤(pán)轉速控制、電信基地臺的計算、汽車(chē)噴射引擎的控制、音響系統、相機引擎,大到電動(dòng)機具的控制等等,都能夠看見(jiàn)采用ARM授權架構處理器的身影。 

     

    而有了設計圖,當然還要有把設計圖實(shí)現的廠(chǎng)商,而這些就是ARM架構的授權客戶(hù)群。包括: 高通、華為、聯(lián)發(fā)科、TI、Freescale等。

     

    X86是英特爾Intel首先開(kāi)發(fā)制造的一種微處理器體系結構的泛稱(chēng),包括Intel8086、80186、80286、80386以及80486以86結尾系列,英特爾統治整個(gè)CPU產(chǎn)業(yè)鏈長(cháng)達數十年。但是,Intel以增加處理器本身復雜度作為代價(jià),去換取更高的性能,但集成的指令集數量越來(lái)越多,給硬件帶來(lái)的負荷也就越來(lái)越大,無(wú)形中增加了功耗和設計難度。 

     

    ARM(Advanced RISC Machines)公司是蘋(píng)果、Acorn、VLSI、Technology等公司的合資企業(yè)。ARM采用將芯片的設計方案授權(licensing)給其他公司生產(chǎn)的模式,在世界范圍結成了超過(guò)100個(gè)的合作伙伴(Partners),將封閉設計的Intel公司變成全民公敵。

     

    ARM處理器非常適用于移動(dòng)通信領(lǐng)域,具有低成本、高性能和低耗電的特性,ARM的高性?xún)r(jià)比和低耗能在移動(dòng)市場(chǎng)比英特爾更具優(yōu)勢。 

     

    ARM的架構相較于x86有哪些特點(diǎn)?相較于基于CISC的x86架構處理器,由于為了滿(mǎn)足電腦產(chǎn)業(yè)發(fā)展而不斷加入指令集,使得處理器日益龐大,但每個(gè)指令集用到的頻率也越差越大,許多指令到后來(lái)已經(jīng)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(jiǎn)化架構,僅保留所需要的指令,可以讓整個(gè)處理器更為簡(jiǎn)化,擁有小體積、高效能的特性。 

     

    另外,ARM的架構老早就已經(jīng)作到高密度整合,由于A(yíng)RM授權的彈性以及核心架構單純,ARM處理器架構可以很容易與其它專(zhuān)職的特殊核心,像是GPU、多媒體譯碼核心、基頻調制解調器、I/O控制等架構整合,透過(guò)SoC(System On a Chip,系統單芯片)的方式,一顆小小的ARM架構應用處理器,完成近年x86架構處理器積極跨足的單芯片設計,并且透過(guò)各種不同的核心分工各司其職,ARM架構應用處理器的核心負擔相較傳統x86處理器低上許多,并且因為早前應用處理器的需求就是以低功耗為重點(diǎn),即便如今效能不斷提升,仍是以保有省電的特性為前提發(fā)展。 

     

    ARM架構的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn),就是自由性,只要像ARM買(mǎi)下核心授權,就可以與其它IP公司的方案以及這家授權客戶(hù)本身的優(yōu)勢技術(shù)整合,雖同為同一世代的ARM核心架構,即便頻率相同,結果也不同。不過(guò)這也使得ARM應用處理器光從基本規格是不一定能看出操作效能的,例如同樣隸屬高通Snapdragon,頻率1GHz的第一世代旗艦QSD8x50甚至不敵頻率僅800MHz的第二世代MSM7230。 

     

    ARM的架構之所以在智能手機以及平板能夠迅速竄紅,蘋(píng)果iOS裝置可說(shuō)是大功臣,在蘋(píng)果之前,智能手機在市場(chǎng)上一直載浮載沉,雖然有著(zhù)號稱(chēng)智能手機平臺市占率第一的Nokia Symbian,以及Windows Mobile、Palm OS、BlackBerry等系統,不過(guò)當時(shí)的環(huán)境在缺乏行動(dòng)網(wǎng)絡(luò )為后盾,在線(xiàn)商店的概念也還未發(fā)展成型;一直到蘋(píng)果以iPhone打響新世代智能手機第一炮后,市場(chǎng)才真正體認到智能手機原來(lái)可以是這么容易使用。 

     

    iPhone的出現也間接帶起市場(chǎng)對于A(yíng)RM架構應用處理器的需求,不過(guò)光是蘋(píng)果也無(wú)法帶起市場(chǎng)對于A(yíng)RM處理器的需求,如WM(WP7)手機與Symbian也紛紛加入新一代智能手機戰局,但是真正成為關(guān)鍵的,是Google Android宣布參戰后,其它手機廠(chǎng)商取得一個(gè)相較過(guò)去成熟的通用智能手機平臺,而各廠(chǎng)商又為了進(jìn)行產(chǎn)品差異化,開(kāi)始針對ARM架構應用處理器的效能以及硬件支持要求,使得過(guò)去發(fā)展緩速的ARM架構一下子熱絡(luò )起來(lái),也讓ARM架構一夕之間成為火熱話(huà)題。 

     

    GOOGLE的Android系統和蘋(píng)果的IPAD、IPHONE推出后,ARM架構的電腦系統(特別是在終端方面應用)受到用戶(hù)的廣泛支持和追捧,ARM+Android成為IT、通信領(lǐng)域最熱門(mén)的話(huà)題,眾多芯片廠(chǎng)商紛紛推出具有各種獨特應用功能基于A(yíng)RM結構開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品,近期最新形成的“異構概念”更成為電腦今后發(fā)展主要方向。在IT行業(yè)推崇了20多年的“性?xún)r(jià)比“概念受到根本的動(dòng)搖和沖擊,“適用的才是最好的”已經(jīng)被越來(lái)越多的用戶(hù)接受。 

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