X86架构与ARM架构比较

　CPU是怎样运作的？

CPU的运作与人脑的运作差不多。先谈一下人这个系统的工作方式。眼镜、耳朵、舌头、皮肤等等感觉器官接收到“触觉”，把信息传给大脑，大脑把信息处理后，把处理结果送给手、脚、嘴等执行器官就可以运动了。

人脑的功能就是从某个感觉器官读取信息，处理信息，然后再把结果送给执行器官。

一个完整的系统与人这个系统差不多，传感器接收数据，再把数据传给CPU（CPU按照一定的时序、协议从内存读数据），CPU读取到数据并处理，把处理结果送给执行机构就行了（实际上CPU就是按照一定时序、协议向内存单元写数据）。

CPU从内存中获取数据，处理数据，再把结果送到内存中去。

一、指令集架构比较

1、X86指令集架构（Register-Memory architecture）

CPU的运算操作数可以全部都是寄存器，也允许其中的一个操作数在memory中。所以，CPU可以通过其他指令来与memeory交互，这种架构的指令集相对复杂。举一个例子如下：

add mem,reg

2、ARM指令集架构（Load-Store architecture）

CPU只允许用load/store指令来与memory(Flash、RAM)交互，而CPU的运算全部都是在寄存器中完成。也就是说，CPU运算的操作数只能全部来自寄存器，而且结构也只能保存在寄存器中。所以，倘若要把RAM两个数据相加，结果还保存到内存中，就需要先将内存中的数据通过load指令将内存数据加载到寄存器中，计算结束后，再将保存结果寄存器的内容通过store指令存储在RAM中。举一个例子如下：

ADD R0,R1,R2

3、对比分析

两种架构的区别在于CPU在处理数据时，对内存的访问实机。

X86可以在处理数据时直接读写内存，但是ARM只能先将内存加载到寄存器才能读，也只有借助寄存器寻址将运算结果写到内存。

ARM架构这种LOAD/STORE架构要比X86的Register-Memory架构设计时容易的多，结果更简单。　　

二、指令集比较

说明：本文的ARM指令集只指ARM指令集，不讨论THUMB指令集

1、数据传送指令

指令类功能:负责把数据、地址或立即数传送到寄存器或存储单元中

X86数据传送指令
　　指令类型　　　　　　　　　　指 令 说 明
通用数据传送指令　　　MOV（传送）、PUSH（进栈）、POP（出栈）、XCHG（交换）
累加器专用传送指令　　IN（输入指令） 、OUT（输入指令）
地址传送指令　　　　 LEA（有效地址送寄存器）、LDS（指针送寄存器和DS）、LES（指针送寄存器和ES）
标志寄存器传送指令　　LAHF（标志送AH）、SAHF（AH送标志寄存器）、PUSHF（标志进栈）、POPF（标志出栈）

ARM数据传送指令
　　指令类型　　　　　　　　　　　　　　　指 令 说 明
通用数据传送指令　　　LDM（多数据装载）、STM （多数据存储）、LDR（单数据装载）、STR（单数据存储）、 SWP（单一数据交换）
标志寄存器传送指令　 MRS（加载标志寄存器到寄存器） MSR（存储寄存器到标志寄存器）

补充说明：
<1> LDR/STR指令的地址，一定是（基址寄存器+/-偏移量）构成的
<2> 出栈入栈指令：无专用指令，用LDM、STM指令替代

2、算术指令

指令类功能: 算术运算
X86算术指令
指令类型 指 令 说 明
加法指令 ADD（加法）、ADC（带进位加法）、INC（加1）
减法指令 SUB（减法）、SBB（带借位减法）、DEC（减1）、NEG（求补）、CMP（比较）
乘法指令 MUL（无符号数乘法）、IMUL（带符号数乘法）
除法指令 div（无符号数除法）、Idiv（带符号数除法）、CBW（字节转换为字）、CWD（字转换为双字）

ARM算术指令
指令类型指 令 说 明
加法指令 ADC（带进位加法）、ADD（加法）
减法指令 SBC（带借位减法）、SUB（减法）、CMP（比较指令）、RSB（反向减法）、RSC（带借位的反向减法）
乘法指令 MLA（带累加的乘法）、 MUL（乘法）
除法指令没有专用除法指令，需要用函数来实现，通常是把除法转化为乘法来运算
传送类算术指令：MOV（传送到目的寄存器）、MVN（传送到目的寄存器）
补充说明：传送类算术指令兼有传送功能和数据运算功能

3、逻辑指令

指令类功能: 对字或字节执行逻辑运算
X86逻辑指令
　指令类型　　　　　　　　　　　　指 令 说 明
逻辑运算指令　　AND（逻辑与）、OR（逻辑或）、NOT（逻辑非）、XOR（异或）、TEST（测试）
移位指令　　　　SHL（逻辑左移）、SAL（算术左移）、SHR（逻辑右移）、SAR（算术右移）、ROL（循环左移）、ROR（循环右移）、RCL（带进位循环左移）、RCR（带进位右移）

ARM逻辑指令
　指令类型　　　　　　　　　　　　指 令 说 明
逻辑运算指令　　AND（逻辑与）、 BIC（清楚位）、EOR（逻辑异或）、ORR（逻辑或）
移位指令　　　　LSL（逻辑或算术左移）、ASL（逻辑或算术左移）、LSR（逻辑右移）、ASR（算术右移）、 ROR（循环右移）、RRX（带扩展的循环右移）