x86架构和arm架构处理器分析

说到这儿大家应该也已经明白CISC和RISC的区别和特色了。简而言之，CISC实际上是以增加处理器本身复杂度作为代价，去换取更高的性能，而 RISC则是将复杂度交给了编译器，牺牲了程序大小和指令带宽，换取了简单和低功耗的硬件实现。但如果事情就这样发展下去，为了提升性能，CISC的处理 器将越来越大，而RISC需要的内存带宽则会突破天际，这都是受到技术限制的。所以进十多年来，关于CISC和RISC的区分已经慢慢的在模糊，例如自 P6体系（即Pentium Pro）以来，作为CISC代表的X86架构引入了微码概念，与此对应的，处理器内部也增加了所谓的译码器，负责将传统的CISC指令“拆包”为更加短小 的微码（uOPs）。一条CISC指令进来以后，会被译码器拆分为数量不等的微码，然后送入处理器的执行管线——这实际上可以理解为RISC内 核+CISC解码器。而RISC也引入了指令集这个就逻辑角度而言非常不精简的东西，来增加运算性能。正常而言，一条X86指令会被拆解为2～4个 uOPs，平均来看就是3个，因此同样的指令密度下，目前X86的实际指令执行能力应该大约是ARM的3倍左右。不过不要忘了这是基于“同样指令密度”下 的一个假设，实际上X86可以达到的指令密度是十倍甚至百倍于ARM的。

3>采用不同指令集

最后一个需要考虑的地方就是指令集。这个东西的引入，是为了加速处理器在某些特定应用上性能而设计的，已经有了几十年的历史了。而实际上在目前的应用环境 内，起到决定作用的很多时候是指令集而不是CPU核心。X86架构的强大，很多时候也源于指令集的强大，比如我们知道的ATOM，虽然它的X86核心非常 羸弱，但是由于它支持SSE3，在很多时候性能甚至可以超过核心性能远远强大于它的Pentium M，这就是指令集的威力。目前X86指令集已经从MMX，发展到了SSE，AVX，而ARM依然还只有简单而基础的NEON。它们之间不成比例的差距造成 了实际应用中成百上千倍的性能落差，例如即便是现今最强大的ARM内核依然还在为软解1080p H.264而奋斗，但一颗普通的中端Core i处理器却可以用接近十倍播放速度的速度去压缩1080p H.264视频。至少在这点上，说PC处理器的性能百倍于ARM是无可辩驳的，而实际中这样的例子比比皆是。这也是为什么我在之前说平均下来ARM只有 X86几十分之一的性能的原因。

打了这么多字，其实就是为了说明一点，虽然现在ARM很强大，但它距离X86还是非常遥远，并没有因为这几年的进步而缩短，实际上反而在被更快的拉大。毕 竟它们设计的出发点不一样，因此根本不具备多少可比性，X86无法做到ARM的功耗，而ARM也无法做到X86的性能。这也是为什么ATOM一直以来都不 成功的原因所在——Intel试图用自己的短处去和别人的长处对抗，结果自然是不太好的，要不是Intel拥有这个星球上最先进的半导体工艺，ATOM根 本都不可能出现。而ARM如果尝试去和X86拼性能，那结果自然也好不到哪儿去，原因刚刚也解释过了。不过这也不意味着ARM以后就只能占据低端，毕竟任 何架构都有其优点，一旦有应用针对其进行优化，那么就可以扬长避短。X86的繁荣也正是因为整个世界的资源都针对它进行了优化所致。只要能为ARM找到合 适的应用与适合的领域，未来ARM也未必不可以进入更高的层次

4>寻找方式不同
寻址方式也不一样，这个就得看各个架构的reference manual了。这方面一个比较大的区别是x86使用了分段（实际上在linux中，绕过了分段模式，但是cpu确实是分段的），而arm是分页。
至于是否冯诺依曼或者哈佛，这个没有太多争论的必要，目前为止我所接触过的纯粹哈佛结构的只有51系列的单片机。在arm9以上的带独立 icache/dcache的cpu中，从cache的角度来看确实是哈佛结构的，因为icache和dcache和外部总线的接口是截然分离的，而从实 际的外部总线系统设计来看，你依然可以认为是冯诺依曼的，因为代码和数据共用了外部的amba总线，并且都在一个地址空间中，并没有真正分离。这样的设计对于当前的操作系统来说是最合理，最方便的

三.ARM和X86功耗差别:
ARM和X86功耗的差别一直是个很热的话题.ARM可以做的很低,甚至1瓦都不到.而X86服务器的芯片可以达到100-200瓦,就算是嵌入式处理器 Atom系列也需要几瓦.很多人说这是指令集的关系.ARM采用精简指令集,X86采用复杂指令集,前者每条功能简单,单挑指令耗电低.而后者每条指令复 杂,单个指令耗电高.但是这种解释很模糊.如果大家都做同样的事情,完成一个大功能,精简指令集需要指令较多,而复杂指令集需要指令少,加起来到底谁耗电 多呢.还有,现