ARM与x86:有何区别?

智能计算芯世界 2023-11-22 08:05

围绕ARM处理器设计的计算机与围绕 Intel 或 AMD 设计的计算机是不可互换使用的。有两个基本问题是它们都要解决的,尽管方式各有不同:

  • 如何平衡晶体管数量与程序复杂性?
  • 如何确定速度、功耗和成本的优先级?

在过去的四十年里,在不断寻求答案的过程中,我们见证了小到智能手机,大到超级计算机的各个领域的技术创新和软件换代。

下载链接:

2023集成电路行业发展简析报告

“弈衡”通用大模型评测体系白皮书

2023手术机器人行业研究报告

安谋科技:2023年中国大陆集成电路产业人才供需报告

多模态大模型技术演进及研究框架

算力发展研究报告

网络大模型白皮书(2023)发布版

行业大模型标准体系及能力架构研究报告(2023)

智算中心发展创新指南(2023)

中国移动:面向AI大模型的智算中心网络演进白皮书(2023)

液冷数据中心白皮书:数据中心液冷革命,解锁未来的数字冰河

MIPS CPU处理器设计

X86、ARM和RISC-V CPU指令集架构科普

服务器CPU芯片:INTEL&AMD布局

《IDC 2023东数西算下新型算力基础设施合集》

1、东数西算下新型算力基础设施发展白皮书(2023) 

​2、国家“东数西算”工程下算力服务发展研究报告(2023)

云时代量子通信技术白皮书

精华:中国半导体白皮书

《英伟达H200技术合集》

1、英伟达推出全新H200,算力建设保持高景气 2、英伟达发布H200,面向生成式AI推理场景持续升级

定义x86和ARM处理器

为了讲得更清楚,我们先来简单聊一下 x86 和 ARM 处理器的定义。

许多 IT 人士都非常熟悉 x86 处理器,因为它是大多数计算机和服务器硬件中使用的处理器类型。从架构角度来说,x86 系统中的硬件组件(如声卡、显卡、内存、存储器和 CPU)都是相互独立的。大多数组件都有单独的芯片,称为控制器。我们可以对这些组件进行更改或扩展,而不会影响连接性或整个硬件平台。

而 ARM 处理器没有单独的 CPU。相反,处理单元与其他硬件控制器位于同一物理载板上,形成一个集成电路。此外,与英特尔或 AMD CPU 不同,没有所谓的 ARM 处理器制造商。相反,Arm Holdings 公司将芯片的设计方案授权给其他硬件制造商,然后这些制造商将 ARM 处理器芯片整合到他们的硬件设计中。与传统基于 x86 的计算机不同,ARM 芯片不可互换使用,并且具有高度的应用特定性。这些处理器在所谓的系统级芯片(SoC)中一起制造的。

RISC、CISC及其对开发的影响

程序员元老之间一场很久之前的争论导致了计算机科学中两种主要理念之间的分歧:究竟是简化程序员的工作,还是简化微处理器的工作。
要想使用计算机执行任何高效的操作,操作系统及其执行的程序需要与中央处理器(CPU)以及其他硬件(如内存、存储器和网卡)进行交互。CPU 发挥着在操作系统(和上面运行的程序)与这些硬件之间进行调解的作用。为了简化程序员的工作,CPU 有一组预定义的操作和计算,称为指令集或 ISA(指令集架构)。操作系统及其执行的程序(均由程序员编写)依赖这些指令来执行低层功能,例如:

  1. CPU 与硬件(内存、存储器、网络等)之间的交互
  2. 算术函数(加法、减法等)
  3. 数据操作(二进制移位等)。

最初的 x86 CPU 拥有(并且现在仍然拥有)非常丰富的指令集。一条指令可以完成整个计算(如乘法)或将一块数据直接从内存中的一个位置移动到另一个位置。这听起来没什么大不了,但在内存中的不同位置之间进行乘法计算和移动数据确实需要在低层执行大量指令。对于 x86 计算机,这一系列复杂的操作可以在一个周期内完成。具有这种类型指令集的处理单元被称为复杂指令集计算机(CISC)。

然而,CISC 计算机中的指令如此强大,也意味着它需要更多的晶体管,从而会占用空间并消耗能量。

为了探索能效和简化 CPU 架构中指令集的方法,1980 年代初,人们发起了一系列项目。研究人员发现,在现实中,大多数计算机仅使用 CISC 计算机所提供的大量指令中的一小部分。最终,精简指令集计算机(RISC)处理器设计应运而生。RISC 处理器也有一个指令集,但其中每条指令仅代表一个能耗较低的简单操作。这就使汇编语言程序员的工作变得更加复杂,但却简化了处理器的工作。利用 RISC 处理器和先进的 RISC 计算机,可以通过运行多条指令或通过将复杂工作推给编译器(而不是 CPU 内核)来执行复杂操作。

其中离不开一些权衡与取舍。x86 CPU 往往具有非常快的计算能力,并且在编程和指令数量方面会更加清晰或简单,但它的代价,就是更大、更昂贵且具有大量晶体管的芯片。ARM 处理器对于某些类型的操作而言可能非常快,但单个指令的重复循环可能会减慢它的速度,这是因为操作更为复杂,并且定义和执行操作的更多工作被推给了编程(和程序员),而不是指令集。 

此外,鉴于以上差异,我们可能难以计算其 MIPS(每秒百万条指令,一种对计算机原始处理能力的常用度量),因为不同类型的处理器在执行同一活动时需要用到不同的指令集。

ARM 与 x86 的能耗

RISC 架构源自为小型计算机或微型计算机(最终成为 PC)制造性能更好、外形更小的芯片的需求。于是,这就引出了第二个基本设计问题:究竟是侧重于芯片性能(处理速度或时钟速度)还是能源消耗(功耗)。

由于 ARM 处理器集成到了 SoC 上,因此长期以来围绕的焦点就是整体资源管理,包括低能耗和更低的热量生成。例如,ARM 架构(如 ARMv8)往往没有简单的散热系统(手机上没有风扇)。而另一方面,x86 CPU 倾向于支持高端处理速度,而不是以低功耗为目标。

虽然两种 CPU 设计都具有高性能(ARM 和 x86 阵营都有速度在世界上数一数二的超级计算机),但 ARM 设计往往侧重于更小巧的外形、电池使用时间、尺寸、免除散热要求和成本(这也许是最重要的)等方面。这就是 ARM 处理器主导智能手机、平板电脑甚至树莓派系统等小型电子产品和移动设备的原因。而 x86 架构在服务器、PC 甚至笔记本电脑中更为常见,因为这些领域需要实时的速度和灵活性,并且对散热和尺寸的限制较少。

下载链接:
广西鲲鹏计算产业发展白皮书(2023年)
2023 OCP峰会—Server:Open Chiplet Economy
2023 OCP峰会:服务器DC-MHS合集
2023 OCP峰会:服务器技术合集
2023 OCP 峰会服务器专题技术合集
2023年服务器技术白皮书合集
高性能计算并行算法设计合集
《AI PC产业技术分析合集》
1、AI PC:深入变革PC产业(2023) 2、专题报告:展望AI PC的未来
2023年个人电脑PC 行业词条报告
端侧AI深度报告:2024·AI“下凡
2023年AI现状报告
国内可穿戴市场:机遇与挑战并存
并行计算硬件结构基础合集
存储器:让数字世界拥有记忆(2023)
2023年计算机辅助工程(CAE)软件词条报告
2023 AI芯片行业发展简析报告
2023年AI基础设施技术词条报告

2023年算力技术词条报告

《2023中国人工智能系列白皮书(3)》
7、2023中国人工智能系列白皮书(AI+Art) 8、2023中国人工智能系列白皮书(人工智能原理)
《2023中国人工智能系列白皮书(2)》
4、2023中国人工智能系列白皮书(心智计算) 5、2023中国人工智能系列白皮书(大模型技术) 6、2023中国人工智能系列白皮书(智慧电网)
《2023中国人工智能系列白皮书(1)》
1、2023中国人工智能系列白皮书(深度学习) 2、2023中国人工智能系列白皮书(风险挑战与治理应对) 3、2023 中国人工智能系列白皮书(智能协同控制与人工智能)
《ODCC-2023技术白皮书(液冷技术)》
1、ODCC 2023 单相浸没式冷却系统及其AI-Cooling 2、2023 ODCC冷板式液冷服务器可靠性测试规范 3、ODCC-2023冷板液冷服务器设计白皮书 4、ODCC-2023边缘浸没服务器技术白皮书
《ODCC-2023技术白皮书(计算规范)》
《ODCC-2023技术白皮书(存储)》
《ODCC-2023技术白皮书(服务器)》
《ODCC-2023技术白皮书(网络通信)》
《ODCC-2023技术白皮书(边缘计算)》

《ODCC-2023技术白皮书(数据中心)》

1、ODCC-2023数据中心自适应AI节能白皮书 2、ODCC-2023数据中心高性能网络拥塞检测技术白皮书 3、ODCC-2023数据中心氢能应用白皮书 4、ODCC-2023数据中心制冷系统AI节能技术及其应用白皮书 5、ODCC-2023数据中心低压开关技术白皮书

《2023 ODCC技术研究报告(合集)》

本号资料全部上传至知识星球,更多内容请登录智能计算芯知识(知识星球)星球下载全部资料。



免责申明:本号聚焦相关技术分享,内容观点不代表本号立场,可追溯内容均注明来源,发布文章若存在版权等问题,请留言联系删除,谢谢。


温馨提示:
请搜索“AI_Architect”或“扫码”关注公众号实时掌握深度技术分享,点击“阅读原文”获取更多原创技术干货。

智能计算芯世界 聚焦人工智能、芯片设计、异构计算、高性能计算等领域专业知识分享.
评论
  • 彼得·德鲁克被誉为“现代管理学之父”,他的管理思想影响了无数企业和管理者。然而,关于他的书籍分类,一种流行的说法令人感到困惑:德鲁克一生写了39本书,其中15本是关于管理的,而其中“专门写工商企业或为企业管理者写的”只有两本——《为成果而管理》和《创新与企业家精神》。这样的表述广为流传,但深入探讨后却发现并不完全准确。让我们一起重新审视这一说法,解析其中的矛盾与根源,进而重新认识德鲁克的管理思想及其著作的真正价值。从《创新与企业家精神》看德鲁克的视角《创新与企业家精神》通常被认为是一本专为企业管
    优思学院 2025-01-06 12:03 161浏览
  • 本文介绍编译Android13 ROOT权限固件的方法,触觉智能RK3562开发板演示,搭载4核A53处理器,主频高达2.0GHz;内置独立1Tops算力NPU,可应用于物联网网关、平板电脑、智能家居、教育电子、工业显示与控制等行业。关闭selinux修改此文件("+"号为修改内容)device/rockchip/common/BoardConfig.mkBOARD_BOOT_HEADER_VERSION ?= 2BOARD_MKBOOTIMG_ARGS :=BOARD_PREBUILT_DTB
    Industio_触觉智能 2025-01-08 00:06 100浏览
  • 根据Global Info Research项目团队最新调研,预计2030年全球封闭式电机产值达到1425百万美元,2024-2030年期间年复合增长率CAGR为3.4%。 封闭式电机是一种电动机,其外壳设计为密闭结构,通常用于要求较高的防护等级的应用场合。封闭式电机可以有效防止外部灰尘、水分和其他污染物进入内部,从而保护电机的内部组件,延长其使用寿命。 环洋市场咨询机构出版的调研分析报告【全球封闭式电机行业总体规模、主要厂商及IPO上市调研报告,2025-2031】研究全球封闭式电机总体规
    GIRtina 2025-01-06 11:10 126浏览
  • 这篇内容主要讨论三个基本问题,硅电容是什么,为什么要使用硅电容,如何正确使用硅电容?1.  硅电容是什么首先我们需要了解电容是什么?物理学上电容的概念指的是给定电位差下自由电荷的储藏量,记为C,单位是F,指的是容纳电荷的能力,C=εS/d=ε0εrS/4πkd(真空)=Q/U。百度百科上电容器的概念指的是两个相互靠近的导体,中间夹一层不导电的绝缘介质。通过观察电容本身的定义公式中可以看到,在各个变量中比较能够改变的就是εr,S和d,也就是介质的介电常数,金属板有效相对面积以及距离。当前
    知白 2025-01-06 12:04 238浏览
  • 在智能家居领域中,Wi-Fi、蓝牙、Zigbee、Thread与Z-Wave等无线通信协议是构建短距物联局域网的关键手段,它们常在实际应用中交叉运用,以满足智能家居生态系统多样化的功能需求。然而,这些协议之间并未遵循统一的互通标准,缺乏直接的互操作性,在进行组网时需要引入额外的网关作为“翻译桥梁”,极大地增加了系统的复杂性。 同时,Apple HomeKit、SamSung SmartThings、Amazon Alexa、Google Home等主流智能家居平台为了提升市占率与消费者
    华普微HOPERF 2025-01-06 17:23 211浏览
  • 根据环洋市场咨询(Global Info Research)项目团队最新调研,预计2030年全球无人机锂电池产值达到2457百万美元,2024-2030年期间年复合增长率CAGR为9.6%。 无人机锂电池是无人机动力系统中存储并释放能量的部分。无人机使用的动力电池,大多数是锂聚合物电池,相较其他电池,锂聚合物电池具有较高的能量密度,较长寿命,同时也具有良好的放电特性和安全性。 全球无人机锂电池核心厂商有宁德新能源科技、欣旺达、鹏辉能源、深圳格瑞普和EaglePicher等,前五大厂商占有全球
    GIRtina 2025-01-07 11:02 128浏览
  • 大模型的赋能是指利用大型机器学习模型(如深度学习模型)来增强或改进各种应用和服务。这种技术在许多领域都显示出了巨大的潜力,包括但不限于以下几个方面: 1. 企业服务:大模型可以用于构建智能客服系统、知识库问答系统等,提升企业的服务质量和运营效率。 2. 教育服务:在教育领域,大模型被应用于个性化学习、智能辅导、作业批改等,帮助教师减轻工作负担,提高教学质量。 3. 工业智能化:大模型有助于解决工业领域的复杂性和不确定性问题,尽管在认知能力方面尚未完全具备专家级的复杂决策能力。 4. 消费
    丙丁先生 2025-01-07 09:25 123浏览
  • 「他明明跟我同梯进来,为什么就是升得比我快?」许多人都有这样的疑问:明明就战绩也不比隔壁同事差,升迁之路却比别人苦。其实,之间的差异就在于「领导力」。並非必须当管理者才需要「领导力」,而是散发领导力特质的人,才更容易被晓明。许多领导力和特质,都可以通过努力和学习获得,因此就算不是天生的领导者,也能成为一个具备领导魅力的人,进而被老板看见,向你伸出升迁的橘子枝。领导力是什么?领导力是一种能力或特质,甚至可以说是一种「影响力」。好的领导者通常具备影响和鼓励他人的能力,并导引他们朝着共同的目标和愿景前
    优思学院 2025-01-08 14:54 82浏览
  • 村田是目前全球量产硅电容的领先企业,其在2016年收购了法国IPDiA头部硅电容器公司,并于2023年6月宣布投资约100亿日元将硅电容产能提升两倍。以下内容主要来自村田官网信息整理,村田高密度硅电容器采用半导体MOS工艺开发,并使用3D结构来大幅增加电极表面,因此在给定的占位面积内增加了静电容量。村田的硅技术以嵌入非结晶基板的单片结构为基础(单层MIM和多层MIM—MIM是指金属 / 绝缘体/ 金属) 村田硅电容采用先进3D拓扑结构在100um内,使开发的有效静电容量面积相当于80个
    知白 2025-01-07 15:02 147浏览
  • By Toradex 秦海1). 简介嵌入式平台设备基于Yocto Linux 在开发后期量产前期,为了安全以及提高启动速度等考虑,希望将 ARM 处理器平台的 Debug Console 输出关闭,本文就基于 NXP i.MX8MP ARM 处理器平台来演示相关流程。 本文所示例的平台来自于 Toradex Verdin i.MX8MP 嵌入式平台。  2. 准备a). Verdin i.MX8MP ARM核心版配合Dahlia载板并
    hai.qin_651820742 2025-01-07 14:52 113浏览
  • 故障现象一辆2017款东风风神AX7车,搭载DFMA14T发动机,累计行驶里程约为13.7万km。该车冷起动后怠速运转正常,热机后怠速运转不稳,组合仪表上的发动机转速表指针上下轻微抖动。 故障诊断 用故障检测仪检测,发动机控制单元中无故障代码存储;读取发动机数据流,发现进气歧管绝对压力波动明显,有时能达到69 kPa,明显偏高,推断可能的原因有:进气系统漏气;进气歧管绝对压力传感器信号失真;发动机机械故障。首先从节气门处打烟雾,没有发现进气管周围有漏气的地方;接着拔下进气管上的两个真空
    虹科Pico汽车示波器 2025-01-08 16:51 92浏览
  •  在全球能源结构加速向清洁、可再生方向转型的今天,风力发电作为一种绿色能源,已成为各国新能源发展的重要组成部分。然而,风力发电系统在复杂的环境中长时间运行,对系统的安全性、稳定性和抗干扰能力提出了极高要求。光耦(光电耦合器)作为一种电气隔离与信号传输器件,凭借其优秀的隔离保护性能和信号传输能力,已成为风力发电系统中不可或缺的关键组件。 风力发电系统对隔离与控制的需求风力发电系统中,包括发电机、变流器、变压器和控制系统等多个部分,通常工作在高压、大功率的环境中。光耦在这里扮演了
    晶台光耦 2025-01-08 16:03 80浏览
  • 每日可见的315MHz和433MHz遥控模块,你能分清楚吗?众所周知,一套遥控设备主要由发射部分和接收部分组成,发射器可以将控制者的控制按键经过编码,调制到射频信号上面,然后经天线发射出无线信号。而接收器是将天线接收到的无线信号进行解码,从而得到与控制按键相对应的信号,然后再去控制相应的设备工作。当前,常见的遥控设备主要分为红外遥控与无线电遥控两大类,其主要区别为所采用的载波频率及其应用场景不一致。红外遥控设备所采用的射频信号频率一般为38kHz,通常应用在电视、投影仪等设备中;而无线电遥控设备
    华普微HOPERF 2025-01-06 15:29 172浏览
我要评论
0
点击右上角,分享到朋友圈 我知道啦
请使用浏览器分享功能 我知道啦