x86与arm架构区别

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前言

我们经常讨论的芯片的X86架构和ARM架构，那么他们的的区别什么呢？其实俩种都是主流的两种计算机处理器架构（CPU）架构，X86架构的CPU是PC服务器行业的老大，ARM架构的CPU则是移动端的老大。X86架构和arm架构实际上就是CISC与RISC之间的区别，很多用户不理解它们两个之间到底有哪些区别，实际就是它们的领域不太相同，然后追求也不相同。

一、设计目标

x86架构是为了在个人计算机（PC）和服务器等高性能计算机上运行通用操作系统和应用程序而设计的，而ARM架构则是为了在移动设备和嵌入式系统上实现低功耗和高效率而设计的。简而言之：X86主要追求性能，但会导致功耗大，不节能，而ARM则是追求节能，低功耗，但和X86相比性能较差。

二、指令集

X86采用CISC复杂指令集计算机，而ARM采用的是RISC精简指令集计算机。

CISC是复杂指令集CPU，指令较多，因此使得CPU电路设计复杂，功耗大，但是对应编译器的设计简单。RISC的精简指令集CPU，指令较少，功耗比较小，但编译器设计很复杂，它的关键在与流水线操作能在一个时钟周期完成多条指令。

x86架构使用复杂指令集计算机（CISC）指令集，其中包含大量的指令和寄存器，这可以让CPU执行更复杂的操作，但会占用更多的芯片面积。ARM架构使用精简指令集计算机（RISC）指令集，其中包含更少的指令和寄存器，这可以使芯片面积更小，从而使得ARM处理器更加节能。

三、架构特点

　　x86处理器采用复杂的指令集，具有多级缓存和分支预测等高级功能，但是这些功能会导致功耗高和发热量大。ARM处理器采用精简指令集，具有更小的尺寸和更低的功耗，但不像x86处理器那样强大。但ARM的优势不在于性能强大而在于效率，ARM采用RISC流水线指令集，在完成综合性工作方面根本就处于劣势，而在一些任务相对固定的应用场合其优势就能发挥得淋漓尽致

四、操作系统兼容性

X86系统由微软及Intel构建的Wintel联盟一统天下，垄断了个人电脑操作系统近30年，形成巨大的用户群，也深深固化了众多用户的使用习惯，同时x86系统在硬件和软件开发方面已经形成统一的标准，几乎所有x86硬件平台都可以直接使用微软的视窗系统及现在流行的几乎所有工具软件，所以x86系统在兼容性方面具有无可比拟的优势。

ARM系统几乎都采用Linux的操作系统，而且几乎所有的硬件系统都要单独构建自己的系统，与其他系统不能兼容，这也导致其应用软件不能方便移植，这一点一直严重制约了ARM系统的发展和应用。GOOGLE开发了开放式的Android系统后，统一了ARM结构电脑的操作系统，使新推出基于ARM结构的电脑系统有了统一的、开放式的、免费的操作系统，为ARM的发展提供了强大的支持和动力。

五、应用场景

由于ARM处理器具有低功耗、小尺寸、高效率等特点，因此它们经常用于移动设备、嵌入式系统、智能家居、物联网和车载电子等场景。x86处理器则适用于高性能计算机、服务器、台式机和游戏等场景。

六、功耗

X86电脑因考虑要适应各种应用的需求，其发展思路是：性能+速度。20多年来x86电脑的速度从原来8088的几M发展到现在随便就是几G，而且还是几核，其速度和性能已经提升了千、万倍，技术进步使x86电脑成为大众生活中不可缺少的一部分。但是x86电脑发展的方向和模式，使其功耗一直居高不下，一台电脑随便就是几百瓦，即使是号称低功耗节能的手提电脑或上网本，也有十几、二十多瓦的功耗，这与ARM结构的电脑就无法相比。可见ARM是具有其与X86结构电脑不可对比的优势。该优势就是：功耗

七 、未来发展

ARM处理器广泛使用在嵌入式系统设计，低耗电节能，非常适用移动通讯领域。消费性电子产品，例如可携式装置（PDA、移动电话、多媒体播放器、掌上型电子游戏，和计算机），电脑外设（硬盘、桌上型路由器），军用设施。

在数据中心需求增长的趋势下，核心芯片的角逐越演越烈。ARM已经进军服务器市场，ARM单核的面积仅为 X86 核的 1/7，同样芯片尺寸下可以继承更多核心数。通过“堆核”的方式，使得ARM架构处理器在性能快速提升下，也能保持较低的功耗。根据Ampere给出的数据，其CPU的性能超越传统x86处理器3倍，性能功耗比领先近4倍。与 x86 服务器CPU相比，Ampere Altra 系列可用50%的能耗，提供200%的性能。

近年来，ARM架构的的兴起下，许多巨头纷纷开始自研ARM架构的服务器芯片，包括国外的亚马逊、谷歌甚至微软，国内的腾讯、阿里巴巴、华为等等都积极参与其中。 曾经失败的高通似乎也在尝试再次进军服务器芯片市场，去年收购了芯片创业公司Nuvia，而Nuvia创立的目标是打造高性能的ARM服务器芯片。

未来ARM的服务器芯片有三大目标市场即云计算、HPC和边缘计算。

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