Android CPU架构详解

CPU架构分类

armeabi
armeabi-v7a
arm64-v8a
x86
x86_64
mips
mips64

各种CPU架构的介绍

ARM架构属于RISC指令集,指令集精简、指令等长,虽然这样的设计可以提高处理效率,但在遇到复杂的指令后,就需要更多的简单指令来堆砌复杂任务;ARM从来只是设计低功耗处理器。其宗旨是设计低功耗处理器,这是他们的强项。

armeabi:ARM架构的默认选项,支持基于 ARM* v5TE 的设备,支持软浮点运算,但不支持硬件辅助浮点运算,支持所有的 ARM* 设备。

armeabi-v7a:armeabi-v7a 向下兼容,在兼容 armeabi 的基础上,支持基于 ARM* v7 的设备,支持硬件 FPU 指令,支持硬件浮点运算,目前大部分机器都属于armeabi-v7a。

arm64-v8a:arm64-v8a向下兼容 armeabi 和 armeabi-v7a,最主要的区别在于 arm64-v8a 支持64位,在 MIPS64 架构上增加了 ARMv7 架构中已经拥有的的TrustZone技术、虚拟化技术及NEON advanced SIMD技术等特性(ARM收购MIPS)。架构中包含两个执行状态:AArch32(也就是我们常说的ARMv7)和AArch64(ARMv8),也就是说64位的ARM处理器中同时包含着32位的ARMv7和64位的ARMv8两种架构,直接导致每种架构所拥有的晶体管减半。

X86构架是英特尔推出的一种复杂指令集,用于控制芯片的运行的程序,目前该构架的处理器已经广泛运用在PC领域,由于X86构架的处理器芯片在性能上比较强劲,善于执行复杂工作,所以当英特尔进军移动市场领域后(例如联想K800),就出现了X86的架构。X86构架属于典型的CISC,指令集丰富,指令不等长,善于执行复杂工作,更强调串行性能,它的整体运算能力要比只为移动而生的ARM架构强大,并且在PC领域已经广泛应用,拥有深厚的技术背景。英特尔设计超高性能的台式机和服务器处理器,并且的确做的不错。

x86:英特尔推出的32位CPU架构,生成的二进制代码可支持包含基于硬件的浮点运算的 IA-32 指令集,同时,x86机器基本上可以使用 intel 的 libhounini 项目直接在x86机器上运行仅含armeabi的动态库代码,也就会说x86机器对armeabi也能够兼容,不过性能上会有些损耗。

x86_64:英特尔推出的64位CPU架构,向下兼容x86。

mips和mips_64:MIPS是一种高性能的嵌入式CPU构架,其出发点是高性能,主要用于路由器、猫等

总体来说,Android手机大部分采用的是ARM架构的CPU.

CPU之间的架构兼容

ARMv5 设备:只支持armeabi

ARMv7 设备:支持 armeabi 和 armeabi-v7a

ARMv8 设备:支持 armeabi-v7a、armeabi 和 arm64-v8a

X86 设备:支持 armeabi(性能有所损耗) 和 x86

x86_64 设备:支持 x86 和 x86_64

mips 设备: 支持 mips

mips_64 设备:支持 mips 和 mips_64

Android中设备加载so策略

不同CPU架构的android手机加载时会在libs下找自己对应的目录,从对应的目录下寻找需要的.so文件;如果没有对应的目录,就会去armeabi下去寻找,如果已经有对应的目录,却如果没有找到对应的.so文件,也不会去armeabi下去寻找了。

以x86设备为例,x86设备会在项目中的 libs文件夹寻找是否含有x86文件夹,如果含有x86文件夹,则默认为该项目有x86对应的so可运行文件,只有x86文件夹而文件夹下没有so,程序运行也是会出现find library returned null的错误的;如果工程本身不含有x86文件夹,则会寻找armeabi或者armeabi-v7a文件夹,兼容运行。以armeabi-v7a设备为例,该Android设备当然优先寻找libs目录下的armeabi-v7a文件夹,同样,如果只有armeabi-v7a文件夹而没有 so也是会报错的;如果找不到armeabi-v7a文件夹,则寻找armeabi文件夹,兼容运行该文件夹下的so,但是不能兼容运行x86的so。所以项目中如果只含有x86的so,在armeabi和armeabi-v7a也是无法运行的。以上就是不同CPU架构运行时加载so的策略。

针对不同平台,如何去适配

目前主流的Android设备主要是 armeabi-v7a 架构的,然后是 x86 和 armeabi 了。如果同时包含了 armeabi, armeabi-v7a和x86,所有设备都可以运行,程序在运行的时候去加载不同平台对应的so,这是较为完美的一种解决方案,但是有时候为了减少apk的大小,不会同时设置 armeabi, armeabi-v7a 和 x86。根据不同的情况,可以进行不同的适配,

1.只适配 armeabi-v7a,因为目前主流机型是 ARMv7,并且 ARMv8 设备也向下兼容了armeabi-v7a,
Facebook、WhatsApp、王者荣耀等就是只适配了armeabi-v7a。(Google play store下载 Native libs Monitor 进行查看)。

2.只适配 armeabi,因为 ARMv7 、ARMv8 还是 x86 都兼容 armeabi,但是性能都会有些损耗,例如ARMv7 支持硬件浮点运算等没法体现,x86 支持 armeabi 同样具有相应的损耗。

3.同时适配 armeabi-v7a 和 armeabi,既能够支持所有 ARM 架构,同时又能具有 ARMv7 支持硬件浮点运算等特性,例如Line等应用

4.同时适配 x86 和 armeabi,既能支持所有 ARM 架构,又能支持x86架构,唯一的缺点就是没有了ARMv7 支持硬件浮点运算等一系列特性,例如QQ

5.同时适配 armeabi, armeabi-v7a 和 x86,在性能方面来说是较为完美的方案,只是APK的大小也会随之的变大

6.还有其他的一些方案,例如微信只适配了armeabi,但是对于某些需要利用 ARMv7 支持硬件浮点运算等一系列特性的操作,在armeabi目录下存在v7对应的so文件,通过代码判断加载不同的so文件。即达到了减少APK大小的目的,又能达到适配ARMv7等架构以便使用其架构的一些新特性的目的。