日常新聞中我們經常聽到Intel的處理器,ARM處理器,近期RISC-V(讀音為five),也出現在各大新聞中,這些概念到底是怎么一回事,今天就來帶大家了解一下。

 

從CPU發明到現在,有非常多種架構,從我們熟悉的X86、ARM,到不太熟悉的RISC-V,MIPS、IA64,它們之間的差距都非常大。但是如果從最基本的邏輯角度來分類的話,它們可以被分為兩大類,即所謂的“復雜指令集”與“精簡指令集”系統,也就是經??吹降?ldquo;CISC”與“RISC”。


在PC端,最主要的就是X86的處理器,而移動端就要屬ARM的天下了。在英偉達要收購ARM的消息確認后,基于ARM的CPU設計公司擔心未來架構授權問題,開源的RISC-V走向了CPU的舞臺,成為了各家IC設計公司的新寵。

 

目前市場上主流的芯片架構有 X86、ARM、RISC-V和MIPS四種:

 


1、X86架構

X86是微處理器執行的計算機語言指令集,指一個Intel通用計算機系列的標準編號縮寫,也標識一套通用的計算機指令集合。1978年6月8日,Intel 發布了新款16位微處理器 8086,也同時開創了一個新時代:X86架構誕生了。


X86指令集是美國Intel公司為其第一塊16位CPU(i8086)專門開發的,美國IBM公司1981年推出的世界第一臺PC機中的CPU–i8088(i8086簡化版)使用的也是X86指令。

 

隨著CPU技術的不斷發展,Intel陸續研制出更新型的i80386、i80486直到今天的 酷睿系列,但為了保證電腦能繼續運行以往開發的各類應用程序以保護和繼承豐富的軟件資源,所以Intel公司所生產的所有CPU仍然繼續使用X86指令集。

 

2、ARM架構

ARM架構是一個32位精簡指令集處理器架構,其廣泛地使用在許多嵌入式系統設計。由于節能的特點,ARM處理器非常適用于移動通訊領域,符合其主要設計目標為低耗電的特性。

 

如今,ARM家族占了所有32位嵌入式處理器75%的比例,使它成為占全世界最多數的32位架構之一。ARM處理器可以在很多消費性電子產品上看到,從可攜式裝置到電腦外設甚至在導彈的彈載計算機等軍用設施中都有它的存在。

 

ARM和X86架構最顯著的差別是使用的指令集不同。

 


3、RISC-V架構

RISC-V 架構是基于 精簡指令集計算(RISC)原理建立的開放 指令集架構(ISA),RISC-V是在指令集不斷發展和成熟的基礎上建立的全新指令。RISC-V 指令集完全開源,設計簡單,易于移植Unix系統,模塊化設計,完整工具鏈,同時有大量的開源實現和流片案例,得到很多芯片公司的認可。

 

RISC-V 架構的起步相對較晚,但發展很快。它可以根據具體場景選擇適合指令集的指令集架構?;赗ISC-V 指令集架構可以設計服務器CPU,家用電器CPU,工控CPU和用在比指頭小的傳感器中的CPU。

 


4、MIPS架構

MIPS架構是一種采取 精簡指令集(RISC)的處理器架構,1981年出現,由MIPS科技公司開發并授權,它是基于一種固定長度的定期編碼指令集,并采用 導入/存儲(Load/Store)數據模型。經改進,這種架構可支持高級語言的優化執行。其算術和邏輯運算采用三個操作數的形式,允許編譯器優化復雜的表達式。

 

如今基于該架構的芯片廣泛被使用在許多電子產品、網絡設備、個人娛樂裝置與商業裝置上。最早的MIPS架構是32位,最新的版本已經變成64位。

 

基于MIPS龍芯


沒有所謂的“萬能芯片架構”

每一種架構都有自己的優勢和不足,天下并沒有所謂的“萬能芯片架構”。

 

ARM架構和X86架構是市場份額最大的兩大架構,它們有著各自的特點和市場。


目前在移動領域上ARM架構占主流,X86架構也占有一定的市場份額。X86架構由于其封閉性,相對于ARM架構成本更高,但有著更高的性能、更快的速度和兼容性。

 

而RISC-V將來勢必會對X86和ARM造成一定的沖擊,尤其是ARM。但想要改變Arm和Intel X86主導的處理器架構競爭格局,還有很長的路要走。比如,要想從RISC-V指令集架構受益,對技術水平、資金投入和時間的要求都不低。

 

RISC-V目前還處于早期的階段,沒有太多的實現和驗證,先行者需要承擔更多的驗證,測試等工作。此外,RISC-V還存在自身的短板——生態破碎化和不完善,目前真正宣布基于RISC-V指令集開發IP核的企業仍是鳳毛麟角。因此目前RISC-V架構雖然吸引不少一線廠商采用,但現階段要成為市場主流,似乎還需要更多時間投入發展。