日常新闻中我们经常听到Intel的处理器,ARM处理器,近期RISC-V(读音为five),也出现在各大新闻中,这些概念到底是怎么一回事,今天就来带大家了解一下。

 

从CPU发明到现在,有非常多种架构,从我们熟悉的X86、ARM,到不太熟悉的RISC-V,MIPS、IA64,它们之间的差距都非常大。但是如果从最基本的逻辑角度来分类的话,它们可以被分为两大类,即所谓的“复杂指令集”与“精简指令集”系统,也就是经常看到的“CISC”与“RISC”。


在PC端,最主要的就是X86的处理器,而移动端就要属ARM的天下了。在英伟达要收购ARM的消息确认后,基于ARM的CPU设计公司担心未来架构授权问题,开源的RISC-V走向了CPU的舞台,成为了各家IC设计公司的新宠。

 

目前市场上主流的芯片架构有 X86、ARM、RISC-V和MIPS四种:

 


1、X86架构

X86是微处理器执行的计算机语言指令集,指一个Intel通用计算机系列的标准编号缩写,也标识一套通用的计算机指令集合。1978年6月8日,Intel 发布了新款16位微处理器 8086,也同时开创了一个新时代:X86架构诞生了。


X86指令集是美国Intel公司为其第一块16位CPU(i8086)专门开发的,美国IBM公司1981年推出的世界第一台PC机中的CPU–i8088(i8086简化版)使用的也是X86指令。

 

随着CPU技术的不断发展,Intel陆续研制出更新型的i80386、i80486直到今天的 酷睿系列,但为了保证电脑能继续运行以往开发的各类应用程序以保护和继承丰富的软件资源,所以Intel公司所生产的所有CPU仍然继续使用X86指令集。

 

2、ARM架构

ARM架构是一个32位精简指令集处理器架构,其广泛地使用在许多嵌入式系统设计。由于节能的特点,ARM处理器非常适用于移动通讯领域,符合其主要设计目标为低耗电的特性。

 

如今,ARM家族占了所有32位嵌入式处理器75%的比例,使它成为占全世界最多数的32位架构之一。ARM处理器可以在很多消费性电子产品上看到,从可携式装置到电脑外设甚至在导弹的弹载计算机等军用设施中都有它的存在。

 

ARM和X86架构最显著的差别是使用的指令集不同。

 


3、RISC-V架构

RISC-V 架构是基于 精简指令集计算(RISC)原理建立的开放 指令集架构(ISA),RISC-V是在指令集不断发展和成熟的基础上建立的全新指令。RISC-V 指令集完全开源,设计简单,易于移植Unix系统,模块化设计,完整工具链,同时有大量的开源实现和流片案例,得到很多芯片公司的认可。

 

RISC-V 架构的起步相对较晚,但发展很快。它可以根据具体场景选择适合指令集的指令集架构。基于RISC-V 指令集架构可以设计服务器CPU,家用电器CPU,工控CPU和用在比指头小的传感器中的CPU。

 


4、MIPS架构

MIPS架构是一种采取 精简指令集(RISC)的处理器架构,1981年出现,由MIPS科技公司开发并授权,它是基于一种固定长度的定期编码指令集,并采用 导入/存储(Load/Store)数据模型。经改进,这种架构可支持高级语言的优化执行。其算术和逻辑运算采用三个操作数的形式,允许编译器优化复杂的表达式。

 

如今基于该架构的芯片广泛被使用在许多电子产品、网络设备、个人娱乐装置与商业装置上。最早的MIPS架构是32位,最新的版本已经变成64位。

 

基于MIPS龙芯


没有所谓的“万能芯片架构”

每一种架构都有自己的优势和不足,天下并没有所谓的“万能芯片架构”。

 

ARM架构和X86架构是市场份额最大的两大架构,它们有着各自的特点和市场。


目前在移动领域上ARM架构占主流,X86架构也占有一定的市场份额。X86架构由于其封闭性,相对于ARM架构成本更高,但有着更高的性能、更快的速度和兼容性。

 

而RISC-V将来势必会对X86和ARM造成一定的冲击,尤其是ARM。但想要改变Arm和Intel X86主导的处理器架构竞争格局,还有很长的路要走。比如,要想从RISC-V指令集架构受益,对技术水平、资金投入和时间的要求都不低。

 

RISC-V目前还处于早期的阶段,没有太多的实现和验证,先行者需要承担更多的验证,测试等工作。此外,RISC-V还存在自身的短板——生态破碎化和不完善,目前真正宣布基于RISC-V指令集开发IP核的企业仍是凤毛麟角。因此目前RISC-V架构虽然吸引不少一线厂商采用,但现阶段要成为市场主流,似乎还需要更多时间投入发展。