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 (0)
  • Matter协议是一个由Amazon Alexa、Apple HomeKit、Google Home和Samsung SmartThings等全球科技巨头与CSA联盟共同制定的开放性标准,它就像一份“共生契约”,能让原本相互独立的家居生态在应用层上握手共存,同时它并非另起炉灶,而是以IP(互联网协议)为基础框架,将不同通信协议下的家居设备统一到同一套“语义规则”之下。作为应用层上的互通标准,Matter协议正在重新定义智能家居行业的运行逻辑,它不仅能向下屏蔽家居设备制造商的生态和系统,让设备、平
    华普微HOPERF 2025-05-08 11:40 400浏览
  • 文/郭楚妤编辑/cc孙聪颖‍相较于一众措辞谨慎、毫无掌舵者个人风格的上市公司财报,利亚德的财报显得尤为另类。利亚德光电集团成立于1995年,是一家以LED显示、液晶显示产品设计、生产、销售及服务为主业的高新技术企业。自2016年年报起,无论业绩优劣,董事长李军每年都会在财报末尾附上一首七言打油诗,抒发其对公司当年业绩的感悟。从“三年翻番顺大势”“智能显示我第一”“披荆斩棘幸从容”等词句中,不难窥见李军的雄心壮志。2012年,利亚德(300296.SZ)在深交所创业板上市。成立以来,该公司在细分领
    华尔街科技眼 2025-05-07 19:25 454浏览
  • 这款无线入耳式蓝牙耳机是长这个样子的,如下图。侧面特写,如下图。充电接口来个特写,用的是卡座卡在PCB板子上的,上下夹紧PCB的正负极,如下图。撬开耳机喇叭盖子,如下图。精致的喇叭(HY),如下图。喇叭是由电学产生声学的,具体结构如下图。电池包(AFS 451012  21 12),用黄色耐高温胶带进行包裹(安规需求),加强隔离绝缘的,如下图。451012是电池包的型号,聚合物锂电池+3.7V 35mAh,详细如下图。电路板是怎么拿出来的呢,剪断喇叭和电池包的连接线,底部抽出PCB板子
    liweicheng 2025-05-06 22:58 648浏览
  • 温度传感器的工作原理依据其类型可分为以下几种主要形式:一、热电阻温度传感器利用金属或半导体材料的电阻值随温度变化的特性实现测温:l ‌金属热电阻‌(如铂电阻 Pt100、Pt1000):高温下电阻值呈线性增长,稳定性高,适用于工业精密测温。l ‌热敏电阻‌(NTC/PTC):NTC 热敏电阻阻值随温度升高而下降,PTC 则相反;灵敏度高但线性范围较窄,常用于电子设备温控。二、热电偶传感器基于‌塞贝克效应‌(Seebeck effect):两种不同
    锦正茂科技 2025-05-09 13:31 252浏览
  • 二位半 5线数码管的驱动方法这个2位半的7段数码管只用5个管脚驱动。如果用常规的7段+共阳/阴则需要用10个管脚。如果把每个段看成独立的灯。5个管脚来点亮,任选其中一个作为COM端时,另外4条线可以单独各控制一个灯。所以实际上最多能驱动5*4 = 20个段。但是这里会有一个小问题。如果想点亮B1,可以让第3条线(P3)置高,P4 置低,其它阳极连P3的灯对应阴极P2 P1都应置高,此时会发现C1也会点亮。实际操作时,可以把COM端线P3设置为PP输出,其它线为OD输出。就可以单独控制了。实际的驱
    southcreek 2025-05-07 15:06 575浏览
  • 随着智能驾驶时代到来,汽车正转变为移动计算平台。车载AI技术对存储器提出新挑战:既要高性能,又需低功耗和车规级可靠性。贞光科技代理的紫光国芯车规级LPDDR4存储器,以其卓越性能成为国产芯片产业链中的关键一环,为智能汽车提供坚实的"记忆力"支持。作为官方授权代理商,贞光科技通过专业技术团队和完善供应链,让这款国产存储器更好地服务国内汽车厂商。本文将探讨车载AI算力需求现状及贞光科技如何通过紫光国芯LPDDR4产品满足市场需求。 车载AI算力需求激增的背景与挑战智能驾驶推动算力需求爆发式
    贞光科技 2025-05-07 16:54 230浏览
  • 硅二极管温度传感器是一种基于硅半导体材料特性的测温装置,其核心原理是利用硅二极管的电学参数(如正向压降或电阻)随温度变化的特性实现温度检测。以下是其工作原理、技术特点及典型应用:一、工作原理1、‌PN结温度特性‌硅二极管由PN结构成,当温度变化时,其正向电压 VF与温度呈线性负相关关系。例如,温度每升高1℃,VF约下降2 mV。2、‌电压—温度关系‌通过jing确测量正向电压的微小变化,可推算出环境温度值。部分型号(如SI410)在宽温域内(如1.4 K至475 K)仍能保持高线性度。
    锦正茂科技 2025-05-09 13:52 272浏览
  • 飞凌嵌入式作为龙芯合作伙伴,隆重推出FET-2K0300i-S全国产自主可控工业级核心板!FET-2K0300i-S核心板基于龙芯2K0300i工业级处理器开发设计,集成1个64位LA264处理器,主频1GHz,提供高效的计算能力;支持硬件ECC;2K0300i还具备丰富的连接接口USB、SDIO、UART、SPI、CAN-FD、Ethernet、ADC等一应俱全,龙芯2K0300i支持四路CAN-FD接口,具备良好的可靠性、实时性和灵活性,可满足用户多路CAN需求。除性价比超高的国产处理器外,
    飞凌嵌入式 2025-05-07 11:54 98浏览
  • 后摄像头是长这个样子,如下图。5孔(D-,D+,5V,12V,GND),说的是连接线的个数,如下图。4LED,+12V驱动4颗LED灯珠,给摄像头补光用的,如下图。打开后盖,发现里面有透明白胶(防水)和白色硬胶(固定),用合适的工具,清理其中的胶状物。BOT层,AN3860,Panasonic Semiconductor (松下电器)制造的,Cylinder Motor Driver IC for Video Camera,如下图。TOP层,感光芯片和广角聚焦镜头组合,如下图。感光芯片,看着是玻
    liweicheng 2025-05-07 23:55 483浏览
  • UNISOC Miracle Gaming奇迹手游引擎亮点:• 高帧稳帧:支持《王者荣耀》等主流手游90帧高画质模式,连续丢帧率最高降低85%;• 丝滑操控:游戏冷启动速度提升50%,《和平精英》开镜开枪操作延迟降低80%;• 极速网络:专属游戏网络引擎,使《王者荣耀》平均延迟降低80%;• 智感语音:与腾讯GVoice联合,弱网环境仍能保持清晰通话;• 超高画质:游戏画质增强、超级HDR画质、游戏超分技术,优化游戏视效。全球手游市场规模日益壮大,游戏玩家对极致体验的追求愈发苛刻。紫光展锐全新U
    紫光展锐 2025-05-07 17:07 345浏览
我要评论
0
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