arm架构和riscv架构_开源芯片架构

arm架构和riscv架构_开源芯片架构首先,是cpu的两大架构:ARM和X86。

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首先,是cpu的两大架构:ARM和X86。

arm架构和riscv架构_开源芯片架构

第一个区别就是所谓的“复杂指令集”与“精简指令集”系统,也就是经常看到的“CISC”与“RISC”。 Intel和ARM处理器,前者使用复杂指令集(CISC),而后者使用精简指令集(RISC)。属于这两种类中的各种架构之间最大的区别,在于它们的设计者考虑问题方式的不同。

可以继续举个例子,比如说我们要命令一个人吃饭,那么我们应该怎么命令呢?我们可以直接对他下达“吃饭”的命令,也可以命令他“先拿勺子,然后舀起一勺饭,然后张嘴,然后送到嘴里,最后咽下去”。从这里可以看到,对于命令别人做事这样一件事情,不同的人有不同的理解,有人认为,如果我首先给接受命令的人以足够的训练,让他掌握各种复杂技能(即在硬件中实现对应的复杂功能),那么以后就可以用非常简单的命令让他去做很复杂的事情——比如只要说一句“吃饭”,他就会吃饭。但是也有人认为这样会让事情变的太复杂,毕竟接受命令的人要做的事情很复杂,如果你这时候想让他吃菜怎么办?难道继续训练他吃菜的方法?我们为什么不可以把事情分为许多非常基本的步骤,这样只需要接受命令的人懂得很少的基本技能,就可以完成同样的工作,无非是下达命令的人稍微累一点——比如现在我要他吃菜,只需要把刚刚吃饭命令里的“舀起一勺饭”改成“舀起一勺菜”,问题就解决了,多么简单。这就是“复杂指令集”和“精简指令集”的逻辑区别。

ARM和Intel处理器的另一大区别是ARM从来只是设计低功耗处理器,Intel的强项是设计超高性能的台式机和服务器处理器。一直以来,Intel都是台式机的服务器行业的老大。然而进入移动行业时,Intel依然使用和台式机同样的复杂指令集架构,试图将其硬塞入给移动设备使用的体积较小的处理器中。但是Intel i7处理器平均发热率为45瓦。基于ARM的片上系统(其中包括图形处理器)的发热率最大瞬间峰值大约是3瓦,约为Intel i7处理器的1/15。

对于64位计算,ARM和Intel也有一些显著区别。Intel并没有开发64位版本的x86指令集。64位的指令集名为x86-64(有时简称为x64),实际上是AMD设计开发的。Intel想做64位计算,它知道如果从自己的32位x86架构进化出64位架构,新架构效率会很低,于是它搞了一个新64位处理器项目名为IA64。由此制造出了Itanium系列处理器。而ARM在看到移动设备对64位计算的需求后,于2011年发布了ARMv8 64位架构,这是为了下一代ARM指令集架构工作若干年后的结晶。为了基于原有的原则和指令集,开发一个简明的64位架构,ARMv8使用了两种执行模式,AArch32和AArch64。顾名思义,一个运行32位代码,一个运行64位代码。ARM设计的巧妙之处,是处理器在运行中可以无缝地在两种模式间切换。

RISC-V架构

RISC-V 架构是基于 精简指令集计算(RISC)原理建立的开放 指令集架构(ISA),RISC-V是在指令集不断发展和成熟的基础上建立的全新指令。RISC-V 指令集完全开源,设计简单,易于移植Unix系统,模块化设计,完整工具链,同时有大量的开源实现和流片案例,得到很多芯片公司的认可。

RISC-V 架构的起步相对较晚,但发展很快。它可以根据具体场景选择适合指令集的指令集架构。基于RISC-V 指令集架构可以设计服务器CPU,家用电器CPU,工控CPU和用在比指头小的传感器中的CPU。

MIPS架构

MIPS架构是一种采取精简指令集(RISC)的处理器架构,1981年出现,由MIPS科技公司开发并授权,它是基于一种固定长度的定期编码指令集,并采用 导入/存储(Load/Store)数据模型。经改进,这种架构可支持高级语言的优化执行。其算术和逻辑运算采用三个操作数的形式,允许编译器优化复杂的表达式。

如今基于该架构的芯片广泛被使用在许多电子产品、网络设备、个人娱乐装置与商业装置上。最早的MIPS架构是32位,最新的版本已经变成64位。

序号 架构 特点 代表性的厂商 运营机构 发明时间
1 X86 性能高,速度快,兼容性好 英特尔,AMD 英特尔 1978年
2 ARM 成本低,低功耗 苹果,谷歌,IBM,华为 英国ARM公司 1983年
3 RISC-V 模块化,极简,可拓展 三星,英伟达,西部数据 RISC-V基金会 2014年
4 MIPS 简洁,优化方便,高拓展性 龙芯 MIPS科技公司 1981年
序号 架构 特点
1 X86 英特尔和AMD的“专属”,在PC市场上独霸多年,地位不可撼动
2 ARM 移动端便捷设备上有着不可替代的优势
3 MIPS 网关机顶盒等市场上非常受欢迎
4 RISC-V 虽然出来不久,但在智能穿戴产品上的应用广泛,前景广阔
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