處理器內部的指令集合
發布時間:2017/11/11 20:49:13 訪問次數:284
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安卓支持三類處理器(cpu):arm、intel和mips。arm無疑被使用得最為廣泛。intel因為普及于臺式機和服務器而被人們所熟知,然而對移動行業影響力相對較小。mips在32位和64位嵌入式領域中歷史悠久,獲得了不少的成功,可目前android的采用率在三者中最低。 http://xczykj.51dzw.com
總之,arm現在是贏家而intel是arm的最強對手。那么arm處理器和intel處理器到底有何區別?為什么arm如此受歡迎?你的智能手機或平板電腦用的是什么處理器到底重要不重要?
中央處理器(cpu)是你智能設備的大腦。它的任務是通過執行一系列指令來驅動你的設備,包括顯示屏、觸摸屏、調制解調器等,讓一坨塑料金屬混合物變成閃亮的智能手機或者平板電腦。
移動設備非常復雜,其中的處理器需要執行數百萬行指令才能完成人們希望這些設備去做的事。速度和功耗對處理器來說至關重要。速度影響用戶體驗,功耗影響電池壽命。完美的移動設備必須有好性能以及低功耗。
這就是為什么選擇什么樣的處理器很重要。一個超級耗電、反應遲鈍的處理器會很快吸干你的電池,而一個考究的、高效的處理器給你帶來高性能和長久的電池壽命。
總體而言,arm和intel處理器的第一個區別是,前者使用精簡指令集(risc),而后者使用復雜指令集(cisc)。
通俗而言,精簡指令集規模較小,更接近原子操作,而復雜指令集規模較大,更加復雜。所謂原子操作,是指每條指令的工作大都可以由處理器在一個操作內完成,例如對兩個寄存器做加法。http://xczykj.51dzw.com
復雜指令集的指令描述某個意圖,但是處理器必須執行3或4個更簡單的指令來實現這個意圖。例如,可以命令一個復雜指令集處理器對2個數求和,并把結果存入主內存中。為了完成這個命令,處理器首先從地址1中取得第一個數(操作1),然后從地址2中取得另一個數(操作2),然后求和(操作3),等等。
所有的現代處理器都使用一種所謂微指令的概念,這是一個處理器內部的指令集合,用來描述處理器可以做的原子操作。
復雜指令集處理器實際上執行了3條微指令。對精簡指令集處理器而言,其指令跟其微指令十分接近,而復雜指令集處理器的指令需要先被轉換成一些更精簡的微指令(就像前面的復雜指令集處理器做加法的例子中那樣)。
也就是說,精簡指令集處理器中的解碼器(負責告訴處理器到底要干些什么的東東)要簡單得多,而簡潔意味著高效和低功耗。
arm和intel處理器的另外一個主要區別是arm從來只是設計低功耗處理器。其宗旨是設計低功耗處理器,這是他們的強項。intel的強項是設計超高性能的臺式機和服務器處理器,并且的確做的不錯。
intel是臺式機的服務器行業的老大。過去的20年里我所有的pc,筆記本和服務器(除了一個外)用的都是intel的處理器。然而進入移動行業時,intel依然使用和臺式機同樣的復雜指令集架構,試圖將其硬塞入給移動設備使用的體積較小的處理器中。 http://xczykj.51dzw.com
intel i7處理器平均發熱率為45瓦。基于arm的片上系統(其中包括圖形處理器)的發熱率最大瞬間峰值大約是3瓦,約為intel i7處理器的1/15。intel現如今是個巨頭,雇傭了大量的聰明人。
其最新的atom系列處理器采用了跟arm處理器類似的溫度控制設計,為此intel必須使用最新的22納米制造工藝。一般而言,制造工藝的納米數越小,能量的使用效率越高。arm處理器使用更低的制造工藝,擁有類似的溫控效果。比如,高通曉龍805處理器使用28納米制造工藝。
對于64位計算,arm和intel也有一些顯著區別。你知不知道,intel并沒有開發64位版本的x86指令集。這個64位的指令集,名為x86-64(有時簡稱為x64),實際上是amd設計開發的。
故事是這樣的:intel想搞64位計算,它知道如果從自己的32位x86架構進化出的64位架構的話,新架構效率會很低,于是它搞了一個新64位處理器項目名為ia64。由此制造出了itanium系列處理器。
同時amd知道自己造不出能與ia64兼容的處理器,于是它把x86擴展一下,加入了64位尋址和64位寄存器。最終出來的架構,人稱amd64,成為了64位版本的x86處理器的標準。
ia64項目并不算得上成功,現如今基本被放棄了。intel最終采用了amd64。intel當前給出的移動方案,是采用了amd開發的64位指令集(有些許差別)的64位處理器。 http://xczykj.51dzw.com
arm的故事很不一樣:看到移動設備對64位計算的需求后,arm于2011年發布了armv8 64位架構,這是為了下一代arm指令集架構工作若干年后的結晶。為了基于原有的原則和指令集,開發一個簡明的64位架構,armv8使用了兩種執行模式,aarch32和aarch64。
顧名思義,一個運行32位代碼,一個運行64位代碼。arm設計的巧妙之處,是處理器在運行中可以無縫地在兩種模式間切換。這意味著64位指令的解碼器是全新設計的,不用兼顧32位指令,而處理器依然可以向后兼容。
arm的big.little架構是一項intel一時無法復制的創新。在big.little架構里,處理器可以是不同類型的。傳統的雙核或者四核處理器中包含同樣的2個核或者4個核。一個雙核atom處理器中有兩個一模一樣的核,提供一樣的性能,擁有相同的功耗。
來源:21ic
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安卓支持三類處理器(cpu):arm、intel和mips。arm無疑被使用得最為廣泛。intel因為普及于臺式機和服務器而被人們所熟知,然而對移動行業影響力相對較小。mips在32位和64位嵌入式領域中歷史悠久,獲得了不少的成功,可目前android的采用率在三者中最低。 http://xczykj.51dzw.com
總之,arm現在是贏家而intel是arm的最強對手。那么arm處理器和intel處理器到底有何區別?為什么arm如此受歡迎?你的智能手機或平板電腦用的是什么處理器到底重要不重要?
中央處理器(cpu)是你智能設備的大腦。它的任務是通過執行一系列指令來驅動你的設備,包括顯示屏、觸摸屏、調制解調器等,讓一坨塑料金屬混合物變成閃亮的智能手機或者平板電腦。
移動設備非常復雜,其中的處理器需要執行數百萬行指令才能完成人們希望這些設備去做的事。速度和功耗對處理器來說至關重要。速度影響用戶體驗,功耗影響電池壽命。完美的移動設備必須有好性能以及低功耗。
這就是為什么選擇什么樣的處理器很重要。一個超級耗電、反應遲鈍的處理器會很快吸干你的電池,而一個考究的、高效的處理器給你帶來高性能和長久的電池壽命。
總體而言,arm和intel處理器的第一個區別是,前者使用精簡指令集(risc),而后者使用復雜指令集(cisc)。
通俗而言,精簡指令集規模較小,更接近原子操作,而復雜指令集規模較大,更加復雜。所謂原子操作,是指每條指令的工作大都可以由處理器在一個操作內完成,例如對兩個寄存器做加法。http://xczykj.51dzw.com
復雜指令集的指令描述某個意圖,但是處理器必須執行3或4個更簡單的指令來實現這個意圖。例如,可以命令一個復雜指令集處理器對2個數求和,并把結果存入主內存中。為了完成這個命令,處理器首先從地址1中取得第一個數(操作1),然后從地址2中取得另一個數(操作2),然后求和(操作3),等等。
所有的現代處理器都使用一種所謂微指令的概念,這是一個處理器內部的指令集合,用來描述處理器可以做的原子操作。
復雜指令集處理器實際上執行了3條微指令。對精簡指令集處理器而言,其指令跟其微指令十分接近,而復雜指令集處理器的指令需要先被轉換成一些更精簡的微指令(就像前面的復雜指令集處理器做加法的例子中那樣)。
也就是說,精簡指令集處理器中的解碼器(負責告訴處理器到底要干些什么的東東)要簡單得多,而簡潔意味著高效和低功耗。
arm和intel處理器的另外一個主要區別是arm從來只是設計低功耗處理器。其宗旨是設計低功耗處理器,這是他們的強項。intel的強項是設計超高性能的臺式機和服務器處理器,并且的確做的不錯。
intel是臺式機的服務器行業的老大。過去的20年里我所有的pc,筆記本和服務器(除了一個外)用的都是intel的處理器。然而進入移動行業時,intel依然使用和臺式機同樣的復雜指令集架構,試圖將其硬塞入給移動設備使用的體積較小的處理器中。 http://xczykj.51dzw.com
intel i7處理器平均發熱率為45瓦。基于arm的片上系統(其中包括圖形處理器)的發熱率最大瞬間峰值大約是3瓦,約為intel i7處理器的1/15。intel現如今是個巨頭,雇傭了大量的聰明人。
其最新的atom系列處理器采用了跟arm處理器類似的溫度控制設計,為此intel必須使用最新的22納米制造工藝。一般而言,制造工藝的納米數越小,能量的使用效率越高。arm處理器使用更低的制造工藝,擁有類似的溫控效果。比如,高通曉龍805處理器使用28納米制造工藝。
對于64位計算,arm和intel也有一些顯著區別。你知不知道,intel并沒有開發64位版本的x86指令集。這個64位的指令集,名為x86-64(有時簡稱為x64),實際上是amd設計開發的。
故事是這樣的:intel想搞64位計算,它知道如果從自己的32位x86架構進化出的64位架構的話,新架構效率會很低,于是它搞了一個新64位處理器項目名為ia64。由此制造出了itanium系列處理器。
同時amd知道自己造不出能與ia64兼容的處理器,于是它把x86擴展一下,加入了64位尋址和64位寄存器。最終出來的架構,人稱amd64,成為了64位版本的x86處理器的標準。
ia64項目并不算得上成功,現如今基本被放棄了。intel最終采用了amd64。intel當前給出的移動方案,是采用了amd開發的64位指令集(有些許差別)的64位處理器。 http://xczykj.51dzw.com
arm的故事很不一樣:看到移動設備對64位計算的需求后,arm于2011年發布了armv8 64位架構,這是為了下一代arm指令集架構工作若干年后的結晶。為了基于原有的原則和指令集,開發一個簡明的64位架構,armv8使用了兩種執行模式,aarch32和aarch64。
顧名思義,一個運行32位代碼,一個運行64位代碼。arm設計的巧妙之處,是處理器在運行中可以無縫地在兩種模式間切換。這意味著64位指令的解碼器是全新設計的,不用兼顧32位指令,而處理器依然可以向后兼容。
arm的big.little架構是一項intel一時無法復制的創新。在big.little架構里,處理器可以是不同類型的。傳統的雙核或者四核處理器中包含同樣的2個核或者4個核。一個雙核atom處理器中有兩個一模一樣的核,提供一樣的性能,擁有相同的功耗。
來源:21ic
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