ARM/X86/PowerPC/MIPS了解

参考阅读

1.PowerPC CPU 为什么后来越来越打不过 x86，因为酷睿？

2.为什么电脑CPU不像手机那样做成大小核？

1.个人理解

2. 摘自：四大CPU体系结构：ARM、X86/Atom、MIPS、PowerPC

3. 摘自 ARM、Intel、MIPS处理器啥区别？看完全懂了

参考阅读

1.PowerPC CPU 为什么后来越来越打不过 x86，因为酷睿？

2.为什么电脑CPU不像手机那样做成大小核？

1.个人理解

除了X86为CSIC之外，PowerPC/ARM/MIPS都是RSIC

ARM主要应用在移动设备，正在进军server市场

X86主要AMD的锐龙和Intel的酷睿，其中Intel碾压AMD

PowerPc主要是IBM自身的server在使用，早年Apple也使用PPC作为Apple的PC的CPU

MIPS在32位和64位嵌入式领域中历史悠久，获得了不少的成功，可目前Android的采用率在三者中最低

2. 摘自：四大CPU体系结构：ARM、X86/Atom、MIPS、PowerPC

其中ARM/MIPS/PowerPC均是基于精简指令集机器处理器的架构；
X86则是基于复杂指令集的架构，Atom是x86或者是x86指令集的精简版。
根据各种新闻，Android在支持各种处理器的现状：
ARM+Android 最早发展、完善的支持，主要在手机市场、上网本、智能等市场；
X86+Android 有比较完善的发展。有atom+Android的上网本，且支持Atom+Android 和 Atom+Window7双系统；
MIPS+Android 目前在移植、完善过程中；
Powpc+Android 目前在移植、完善过程中

ARM系列
ARM架构，过去称作进阶精简指令集机器（Advanced RISC Machine，更早称作：Acorn RISC Machine），是一个32位精简指令集（RISC）处理器架构，其广泛地使用在许多嵌入式系统设计。由于节能的特点，ARM处理器非常适用于行动通讯领域，符合其主要设计目标为低耗电的特性。
在今日，ARM家族占了所有32位嵌入式处理器75%的比例，使它成为占全世界最多数的32位架构之一。ARM处理器可以在很多消费性电子产品上看到，从可携式装置（PDA、移动电话、多媒体播放器、掌上型电子游戏，和计算机）到电脑外设（硬盘、桌上型路由器）甚至在导弹的弹载计算机等军用设施中都有他的存在。在此还有一些基于ARM设计的派生产品，重要产品还包括Marvell的XScale架构和德州仪器的OMAP系列。
优势：价格低；能耗低；
ARM 授权方式：ARM 公司本身并不靠自有的设计来制造或出售 CPU ，而是将处理器架构授权给有兴趣的厂家。ARM 提供了多样的授权条款，包括售价与散播性等项目。对于授权方来说，ARM 提供了 ARM 内核的整合硬件叙述，包含完整的软件开发工具（编译器、debugger、SDK），以及针对内含 ARM CPU 硅芯片的销售权。对于无晶圆厂的授权方来说，其希望能将 ARM 内核整合到他们自行研发的芯片设计中，通常就仅针对取得一份生产就绪的智财核心技术（IP Core）认证。对这些客户来说，ARM 会释出所选的 ARM 核心的闸极电路图，连同抽象模拟模型和测试程式，以协助设计整合和验证。需求更多的客户，包括整合元件制造商（IDM）和晶圆厂家，就选择可合成的RTL（暂存器转移层级，如 Verilog）形式来取得处理器的智财权（IP）。借着可整合的 RTL，客户就有能力能进行架构上的最佳化与加强。这个方式能让设计者完成额外的设计目标（如高震荡频率、低能量耗损、指令集延伸等）而不会受限于无法更动的电路图。虽然 ARM 并不授予授权方再次出售 ARM 架构本身，但授权方可以任意地出售制品（如芯片元件、评估板、完整系统等）。商用晶圆厂是特殊例子，因为他们不仅授予能出售包含 ARM 内核的硅晶成品，对其它客户来讲，他们通常也保留重制 ARM 内核的权利。
生产厂商：TI （德州仪器）/Samsung（三星）/Freescale（飞思卡尔）/Marvell（马维尔）/Nvidia（英伟达）
下面是四核ARM芯片架构图，可以参看：

也就是说ARM是授权给别的厂商来定制他们自己的CPU

x86系列/Atom处理器
xx86或80×86是英代尔Intel首先开发制造的一种微处理器体系结构的泛称。
x86架构是重要地可变指令长度的CISC（复杂指令集电脑，Complex Instruction Set Computer）。
Intel Atom（中文：凌动，开发代号：Silverthorne）是Intel的一个超低电压处理器系列。处理器采用45纳米工艺制造，集成4700万个晶体管。L2缓存为512KB，支持SSE3指令集，和VT虚拟化技术（部份型号）。
现时，Atom处理器系列有6个型号，全部都是属于Z500系列。它们分别是Z500、Z510、Z520、Z530、Z540和Z550。最低端的Z500内核频率是800MHz，FSB则是400MHz。而最高速的Z550，内核频率则有2.0GHz，FSB则是533MHz。从Z520开始，所有的处理器都支持超线程技术，但只增加了不到10%的耗电。双内核版本为N系列，依然采用945GC芯片组。双内核版本仍会支持超线程技术，所以系统会显示出有4个逻辑处理器。这个版本的两个内核并非采用本地设计，只是简单的将两个单内核封装起来。

MIPS系列
MIPS是世界上很流行的一种RISC处理器。MIPS的意思是“无内部互锁流水级的微处理器”(Microprocessor without interlocked piped stages)，其机制是尽量利用软件办法避免流水线中的数据相关问题。它最早是在80年代初期由斯坦福(Stanford)大学Hennessy教授领导的研究小组研制出来的。MIPS公司的R系列就是在此基础上开发的RISC工业产品的微处理器。这些系列产品为很多计算机公司采用构成各种工作站和计算机系统。
MIPS技术公司是美国著名的芯片设计公司，它采用精简指令系统计算结构(RISC)来设计芯片。和英特尔采用的复杂指令系统计算结构(CISC)相比，RISC具有设计更简单、设计周期更短等优点，并可以应用更多先进的技术，开发更快的下一代处理器。MIPS是出现最早的商业RISC架构芯片之一，新的架构集成了所有原来MIPS指令集，并增加了许多更强大的功能。MIPS自己只进行CPU的设计，之后把设计方案授权给客户，使得客户能够制造出高性能的CPU。
1984年，MIPS计算机公司成立，开始设计RISC处理器；
1986年推出R2000处理器。
1992年，SGI收购了MIPS计算机公司。
1988年推R3000处理器。
1991年推出第一款64位商用微处器R4000；之后又陆续推出R8000（于1994年）、R10000（于1996年）和R12000（于1997年）等型号。
1998年，MIPS脱离SGI，成为MIPS技术公司；随后，MIPS公司的战略发生变化，把重点放在嵌入式系统；1998年－MIPS科技股票在美国纳斯达克股票交易所公开上市。
1999年，MIPS公司发布MIPS32和MIPS64架构标准，为未来MIPS处理器的开发奠定了基础。新的架构集成了所有原来NIPS指令集，并且增加了许多更强大的功能。MIPS公司陆续开发了高性能、低功耗的32位处理器内核（core）MIPS324Kc与高性能64位处理器内核MIPS64 5Kc。
2000年，MIPS公司发布了针对MIPS32 4Kc的版本以及64位MIPS 64 20Kc处理器内核。
2007年8月16日－MIPS科技宣布，中科院计算机研究所的龙芯中央处理器获得其处理器IP的全部专利和总线、指令集授权。
2007年12月20日－MIPS科技宣布，扬智科技已取得其针对先进多媒体所设计的可定制化系统单芯片（SoC）核心“MIPS32 24KEc Pro”授权。

PowerPC系列
PowerPC 是一种精简指令集（RISC）架构的中央处理器（CPU），其基本的设计源自IBM（国际商用机器公司）的IBM PowerPC 601 微处理器POWER（Performance Optimized With Enhanced RISC；《IBM Connect 电子报》2007年8月号译为“增强RISC性能优化”）架构。二十世纪九十年代，IBM(国际商用机器公司)、Apple（苹果公司）和Motorola（摩托罗拉）公司开发PowerPC芯片成功，并制造出基于PowerPC的多处理器计算机。PowerPC架构的特点是可伸缩性好、方便灵活。
PowerPC 处理器有广泛的实现范围，包括从诸如 Power4 那样的高端服务器 CPU 到嵌入式 CPU 市场（任天堂 Gamecube 使用了 PowerPC）。PowerPC 处理器有非常强的嵌入式表现，因为它具有优异的性能、较低的能量损耗以及较低的散热量。除了象串行和以太网控制器那样的集成 I/O，该嵌入式处理器与“台式机”CPU 存在非常显著的区别。

补充介绍一下RISC

RISC（reduced instruction set computer，精简指令集计算机）是一种执行较少类型计算机指令的微处理器，起源于80年代的MIPS主机（即RISC机），RISC机中采用的微处理器统称RISC处理器。这样一来，它能够以更快的速度执行操作（每秒执行更多百万条指令，即MIPS）。因为计算机执行每个指令类型都需要额外的晶体管和电路元件，计算机指令集越大就会使微处理器更复杂，执行操作也会更慢。　

性能特点一：由于指令集简化后，流水线以及常用指令均可用硬件执行；
性能特点二：采用大量的寄存器，使大部分指令操作都在寄存器之间进行，提高了处理速度；
性能特点三：采用缓存—主机—外存三级存储结构，使取数与存数指令分开执行，使处理器可以完成尽可能多的工作，且不因从存储器存取信息而放慢处理速度。

3. 摘自 ARM、Intel、MIPS处理器啥区别？看完全懂了

安卓支持三类处理器(CPU)：ARM、Intel和MIPS。ARM无疑被使用得最为广泛。Intel因为普及于台式机和服务器而被人们所熟知，然而对移动行业影响力相对较小。MIPS在32位和64位嵌入式领域中历史悠久，获得了不少的成功，可目前Android的采用率在三者中最低。

总之，ARM现在是赢家而Intel是ARM的最强对手。那么ARM处理器和Intel处理器到底有何区别？为什么ARM如此受欢迎？你的智能手机或平板电脑用的是什么处理器到底重要不重要？

ARM/X86/PowerPC/MIPS了解-编程知识网

处理器（CPU）

中央处理器（CPU）是你智能设备的大脑。它的任务是通过执行一系列指令来驱动你的设备，包括显示屏、触摸屏、调制解调器等，让一坨塑料金属混合物变成闪亮的智能手机或者平板电脑。

移动设备非常复杂，其中的处理器需要执行数百万行指令才能完成人们希望这些设备去做的事。速度和功耗对处理器来说至关重要。速度影响用户体验，功耗影响电池寿命。完美的移动设备必须有好性能以及低功耗。

这就是为什么选择什么样的处理器很重要。一个超级耗电、反应迟钝的处理器会很快吸干你的电池，而一个考究的、高效的处理器给你带来高性能和长久的电池寿命。

总体而言，ARM和Intel处理器的第一个区别是，前者使用精简指令集（RISC），而后者使用复杂指令集（CISC)。

通俗而言，精简指令集规模较小，更接近原子操作，而复杂指令集规模较大，更加复杂。所谓原子操作，是指每条指令的工作大都可以由处理器在一个操作内完成，例如对两个寄存器做加法。

复杂指令集的指令描述某个意图，但是处理器必须执行3或4个更简单的指令来实现这个意图。例如，可以命令一个复杂指令集处理器对2个数求和，并把结果存入主内存中。为了完成这个命令，处理器首先从地址1中取得第一个数（操作1），然后从地址2中取得另一个数（操作2），然后求和（操作3），等等。

ARM/X86/PowerPC/MIPS了解-编程知识网

所有的现代处理器都使用一种所谓微指令的概念，这是一个处理器内部的指令集合，用来描述处理器可以做的原子操作。

复杂指令集处理器实际上执行了3条微指令。对精简指令集处理器而言，其指令跟其微指令十分接近，而复杂指令集处理器的指令需要先被转换成一些更精简的微指令（就像前面的复杂指令集处理器做加法的例子中那样）。

也就是说，精简指令集处理器中的解码器（负责告诉处理器到底要干些什么的东东）要简单得多，而简洁意味着高效和低功耗。

制造工艺

ARM和Intel处理器的另外一个主要区别是ARM从来只是设计低功耗处理器。其宗旨是设计低功耗处理器，这是他们的强项。Intel的强项是设计超高性能的台式机和服务器处理器，并且的确做的不错。

Intel是台式机的服务器行业的老大。过去的20年里我所有的PC，笔记本和服务器（除了一个外）用的都是Intel的处理器。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。

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。Intel现如今是个巨头，雇佣了大量的聪明人。

其最新的Atom系列处理器采用了跟ARM处理器类似的温度控制设计，为此Intel必须使用最新的22纳米制造工艺。一般而言，制造工艺的纳米数越小，能量的使用效率越高。ARM处理器使用更低的制造工艺，拥有类似的温控效果。比如，高通晓龙805处理器使用28纳米制造工艺。

ARM/X86/PowerPC/MIPS了解-编程知识网

64位

对于64位计算，ARM和Intel也有一些显著区别。你知不知道，Intel并没有开发64位版本的x86指令集。这个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。

故事是这样的：Intel想搞64位计算，它知道如果从自己的32位x86架构进化出的64位架构的话，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。

同时AMD知道自己造不出能与IA64兼容的处理器，于是它把x86扩展一下，加入了64位寻址和64位寄存器。最终出来的架构，人称AMD64，成为了64位版本的x86处理器的标准。

ARM/X86/PowerPC/MIPS了解-编程知识网

IA64项目并不算得上成功，现如今基本被放弃了。Intel最终采用了AMD64。Intel当前给出的移动方案，是采用了AMD开发的64位指令集（有些许差别）的64位处理器。

ARM的故事很不一样：看到移动设备对64位计算的需求后，ARM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。

ARM/X86/PowerPC/MIPS了解-编程知识网

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。这意味着64位指令的解码器是全新设计的，不用兼顾32位指令，而处理器依然可以向后兼容。

异构计算

ARM的big.LITTLE架构是一项Intel一时无法复制的创新。在big.LITTLE架构里，处理器可以是不同类型的。传统的双核或者四核处理器中包含同样的2个核或者4个核。一个双核Atom处理器中有两个一模一样的核，提供一样的性能，拥有相同的功耗。

ARM通过big.LITTLE向移动设备推出了异构计算。这意味着处理器中的核可以有不同的性能和功耗。当设备正常运行时，使用低功耗核，而当你运行一款复杂的游戏是，使用的是高性能的核。

这是什么做到的呢？设计处理器的时候，要考虑大量的技术设计的采用与否，这些技术设计决定了处理器的性能以及功耗。

在一条指令被解码并准备执行时，Intel和ARM的处理器都使用流水线。就是说解码的过程是并行的。

第一步从内存中读取指令，第二步检查和解码指令，第三步执行指令，周而复始。流水线的好处在于，当前指令在第二步的时候，下一条指令已经处于第一步。当前指令在第三步中执行的时候，下一条指令正处于第二步，而下下条指令处于第一步中，如此循环。

为了更快地执行指令，这些流水线可以被设计成允许指令们不按照程序的顺序被执行（乱序执行）。一些巧妙的逻辑结构可以判断下一条指令是否依赖于当前的指令执行的结果。Intel和ARM都提供乱序执行逻辑结构，可想而知，这种结构十分的复杂。复杂意味着更多的功耗。

Intel处理器由设计者们选择是否加入乱序逻辑结构。异构计算则没有这方便的问题。ARM Cortex-A53采用顺序执行，因此功耗低一些。而ARM Cortex-A57使用乱序执行，所以更快但更耗电。采用big.LITTLE架构的处理器可以同时拥有Cortex-A53和Cortex-A57核，根据具体的需要决定如何使用这些核。在后台同步邮件的时候，不需要高速的乱序执行，仅在玩复杂游戏的时候需要。在合适的时间使用合适的核。

ARM/X86/PowerPC/MIPS了解-编程知识网