X86架构与ARM架构的区别

这就是“复杂指令集”和“精简指令集”的逻辑区别。可能有人说,明显是精简指令集好啊,但是我们不好去判断它们之间到底谁好谁坏,因为目前他们两种指令集都在蓬勃发展,而且都很成功——X86是复杂指令集(CISC)的代表,而ARM则是精简指令集(RISC)的代表,甚至ARM的名字就直接表明了它的技术:Advanced RISC Machine——高级RISC机。

到了这里你就应该明白为什么RISC和CISC之间不好直接比较性能了,因为它们之间的设计思路差异太大。这样的思路导致了CISC和RISC分道扬镳——前者更加专注于高性能但同时高功耗的实现,而后者则专注于小尺寸低功耗领域。实际上也有很多事情CISC更加合适,而另外一些事情则是RISC更加合适,比如在执行高密度的运算任务的时候CISC就更具备优势,而在执行简单重复劳动的时候RISC就能占到上风,比如假设我们是在举办吃饭大赛,那么CISC只需要不停的喊“吃饭吃饭吃饭”就行了,而RISC则要一遍一遍重复吃饭流程,负责喊话的人如果嘴巴不够快(即内存带宽不够大),那么RISC就很难吃的过CISC。但是如果我们只是要两个人把饭舀出来,那么CISC就麻烦得多,因为CISC里没有这么简单的舀饭动作,而RISC就只需要不停喊“舀饭舀饭舀饭”就OK。

这就是CISC和RISC之间的区别。但是在实际情况中问题要比这复杂许许多多,因为各个阵营的设计者都想要提升自家架构的性能。这里面最普遍的就是所谓的“发射”概念。什么叫发射?发射就是同时可以执行多少指令的意思,例如双发射就意味着CPU可以同时拾取两条指令,三发射则自然就是三条了。现代高级处理器已经很少有单发射的实现,例如Cortex A8和A9都是双发射的RISC,而Cortex A15则是三发射。ATOM是双发射CISC,Core系列甚至做到了四发射——这个方面大家倒是不相上下,但是不要忘了CISC的指令更加复杂,也就意味着指令更加强大,还是吃饭的例子,CISC只需要1个指令,而RISC需要5个,那么在内存带宽相同的情况下,CISC能达到的性能是要超过RISC的(就吃饭而言是5倍),而实际中CISC的Core i处理器内存带宽已经超过了100GB/s,而ARM还在为10GB/s而苦苦奋斗,一个更加吃带宽的架构,带宽却只有别人的十分之一,性能自然会受到非常大的制约。为什么说ARM和X86不好比,这也是很重要的一个原因,因为不同的应用对带宽需求是不同的。一旦遇到带宽瓶颈,哪怕ARM处理器已经达到了很高的运算性能,实际上根本发挥不出来,自然也就会落败了。

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