CPU體系結構的種類特點及應用場景

一、arm

1.arm架構，曾稱高階精簡指令集機器（advanced risc machine）更早稱作acorn risc machine，是乙個32位精簡指令集（risc）處理器架構。還有基於arm設計的派生產品，重要產品包括marvell的xscale架構和德州儀器的omap系列。廣泛地使用在許多嵌入式系統設計。

2.特點：

體積小、低功耗、低成本、高效能；

支援 thumb （ 16 位） /arm （ 32 位）雙指令集，能很好的相容 8 位 /16 位器件；

採用risc體系結構，大量使用暫存器，指令執行速度更快；

大多數資料操作都在暫存器中完成；

定址方式靈活簡單，執行效率高；

指令長度固定；

3.應用領域：

工業控制領域、網路應用、消費類電子產品、成像和安全產品。

二、x86/atom

1.x86是由intel推出的一種複雜指令集，用於控制晶元的執行的程式，現在x86已經廣泛運用到了家用pc的領域。

x86架構於2023年推出的intel 8086**處理器中首度出現，它是從intel 8008處理器中發展而來的，而8008則是發展自intel 4004的。8086在三年後為ibm pc所選用，之後x86便成為了個人計算機的標準平台，成為了歷來最成功的cpu架構。

x86架構是重要地可變指令長度的cisc（複雜指令集計算機，complex instruction set computer）。字組（word， 4位元組）長度的儲存器訪問允許不對齊儲存器位址，字組是以低位位元組在前的順序儲存在儲存器中。向前相容性一直都是在x86架構的發展背後一股驅動力量（設計的需要決定了這項因素而常常導致批評，尤其是來自對手處理器的擁護者和理論界，他們對於乙個被廣泛認為是是落後設計的架構的持續成功感到不解）。但在較新的微架構中，x86處理器會把x86指令轉換為更像risc的微指令再予執行，從而獲得可與risc比擬的超標量效能，而仍然保持向前相容。x86架構的處理器一共有四種執行模式，分別是實模式，保護模式，系統管理模式以及虛擬v86模式。

2.特點：

速度快，單條指令功能強大，指令數相對較頻寬要求低，控制簡單，資料以二進位制表示

3.應用領域：

台式、筆記本、伺服器、工作站等桌面端。

4.缺陷

（1）可變的指令長度x86指令的長度是不定的，

（2）暫存器的貧乏 x86指令集架構只有8個通用暫存器，而且實際只能使用6個。這種情況同現代的超標量cpu極不適應，雖然工程師們採用暫存器重新命名的技術來彌補這個缺陷，但造成了cpu過於複雜，流水線過長的局面。

（3）記憶體訪問 x86指令可訪問記憶體位址，而現代risc cpu則使用load/store模式，只有load和store指令才能從記憶體中讀取資料到暫存器，所有其他指令只對暫存器中的運算元計算。在cpu的速度是記憶體速度的5倍或5倍以上的情況下，後一種工作模式才是正途。

（4）浮點堆疊 x87 fpu是最慢的fpu，主要的原因之一就在於x87指令使用乙個運算元堆疊。如果沒有足夠多的暫存器進行計算，你就不得不使用堆疊來存放資料，這會浪費大量的時間來使用fxch指令（即把正確的資料放到堆疊的頂部）。

（5）4gb限制這似乎不是問題，但是，在2023年前，主流pc只有4mb記憶體，絕大部分pc裝備了2g以上的記憶體，是以前的512倍，所以，pc記憶體突破16gb絕對不會令人驚訝，大型伺服器已經使用了32gb以上的記憶體，突破64gb記憶體的情況已經出現。

（6）晶元變大所有用於提高x86 cpu效能的方法，如暫存器重新命名、巨大的緩衝器、亂序執行、分支**、x86指令轉化等等，都使cpu的晶元面積變得更大，也限制了工作頻率的進一步提高，而額外整合的這些電晶體都只是為了解決x86指令的問題。

CPU體系結構的種類特點及應用場景

CPU體系結構的種類特點及應用場景

CPU各種體系結構

CPU體系結構介紹

CPU體系結構的種類 特點及應用場景

CPU體系結構的種類 特點及應用場景

CPU各種體系結構

CPU體系結構介紹

相關推薦

CPU體系結構的種類特點及應用場景

CPU體系結構的種類特點及應用場景