干掉CPU?手机ARM处理器与X86 CPU处理器的不同特点

最近ARM处理器或者说ARM架构的处理器很是火爆(受益于智能手机平板电脑的火爆),网上不少人都在语言微处理器将进入ARM处理器时代,但是我个人感觉现在说这样的话还为时尚早。本文中心点:ARM对比CPUARM与X86不同intel手机处理器

首先,ARM处理器的优点:使用了RISC精简指令集,每条指令的长度都一样,这样就保证处理器在每个时钟周期都能执行固定数量的指令,避免了过长的指令“堵塞”CPU的现象。ARM使用了相对简单和单一的内存寻址技术,避免了寻址问题的复杂化,同时精简的指令集和简单的寻址技术也有效的降低了CPU功率,降低了能耗。从这种观点来看ARM处理器是很不错的未来微处理器方向。(MTOOU.INFO:下图为苹果iPad平板电脑所采用的A5处理器也是基于ARM)

苹果iPad平板电脑所采用的由其和三星电子共同制定的ARM处理器

现在我们看看以intel和amd为代表的x86-64处理器。由于intel和amd之间的协议,双方都有权生产x86和x64架构的处理器了,所以一并来看。x86处理器(包含x64,下同)是CISC 复杂指令集处理器的代表,特点是指令复杂度高,解码复杂,内存寻址多样化等,在能耗方面,amd处理器的能耗是比较大的,intel相对好点,最新的intel凌动处理器据说能耗不高于ARM处理器,所以能耗应该不是限制x86发展的因素。(MTOOU.INFO:下图为intel基于X86的Medfield移动处理器(62平方毫米)其体积比苹果iPad的A5 ARM处理器(122平方毫米)以及NVIDIA(做显卡的英伟达)的Tegra 3(89mm2)处理器都要小,并且更强大)

intel基于X86的Medfield移动处理器

ARM处理器就目前来看主频高不上去,鲜有2.0GHZ以上的主频,这与x86不是一个等级,其次ARM处理器虽然有很优秀的性能却有一个最大的硬伤:电脑不仅仅是一堆硬件的结合,更重要的是软件的支持和兼容。有人会说现在windows8也要兼容ARM了,以后直接把软件放到ARM的win8下运行不就行了?实际上,这是ARM的一个严重瓶颈,ARM处理器指令集精简之后导致可执行文件庞大,代码复杂,与高级语言兼容性差等问题,很多基于ARM的软件不得不使用ARM指令集来编写,导致软件通用性下降。而ARM精简指令集不能向下兼容会导致新的处理器问世之后现有软件要重新编译,部分代码甚至要重写,这对软件开发商来说是难以承受的。而x86处理器就没有这种问题。(MTOOU:英特尔Medfiled X86 CPU与ARM处理器的跑分对比评测(来自:Sunspider Javascript的跑分),基于X86的Medfield在性能上领先所有类型的ARM处理器)

英特尔Medfiled X86 CPU与ARM处理器的跑分对比评测(来自:Sunspider Javascript的跑分)

MTOOU.INFO:下面是对比三星电子的galaxy以及当时苹果最新的iPhone 4S所采用的ARM处理器的功耗对比。从下图可看出X86手机CPU的性能强大但功耗高的短板已经解决。(天极网供图)

英特尔Medfiled X86 CPU与ARM处理器的跑分对比评测(来自:Sunspider Javascript的跑分)

在硬结构上,ARM处理器使用精简指令集,执行同样的命令有事就需要多个指令,这就要求ARM处理器有比x86处理器更多的寄存器,这点与只有8个寄存器的x86处理器相比是很难接受的(寄存器的价钱可是比内存贵多了)。当然有人说ARM处理器的寄存器多反而说明ARM处理器会更快,因为寄存器比内存的读取速度要快。实际上这种言论应该是几年前的了,因为现在的内存读写速度不必寄存器慢多少。大家编程的时候应该知道有一种变量叫做寄存器变量,目前基本不用了,就是因为寄存器的速度优势不明显了。

此外,ARM至今没有推出64位架构(已经公布有64位架构,但是没有商业产品),而64位架构的速度要明显快于32位架构,所以在技术上ARM并不领先。

我个人的看法是CPU指令集经过大量的杂化之后必然会简单化,但是应该不会简单到ARM这个程度的指令集,应该介于RISC精简指令集和CISC复杂指令集之间,而架构上应该能够延续SSE等常用指令集的基本功能以保证现有软件的兼容性。在扩展性上应该保持与高等编程语言的兼容,保持兼容性和开发的简易性。相对于处理器大发展趋势来看,ARM处理器应该是出于剑走偏锋的状态,可以给于x86一次威胁却终将难以构成毁灭性打击。(Android手机双核是什么意思——与电脑CPU的不同

PS:即说intel的处理器以i经开始向ARM靠拢了,但不是放弃X86(某些ARM迷们大呼intel放弃了x86转投ARM),intel的转变更多的是借鉴意义明显,吸取了ARM部分理念之后的intel想必能推出超越i7的超级NB处理器吧。

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