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嵌入式X86、ARM、MIPS架構對比 arm芯片將成主流?
在縱觀市麵上包括商顯終端在內的主流物聯網設備所采用的芯片時，你會發現ARM已經雄霸半壁江山!ARM的合作夥伴們基於ARM的設計向移動和嵌入式市場的出貨量已經達500億片!
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對比全球最主要的三大架構X86、ARM、MIPS架構分析, ARM芯片會成為物聯網行業的主流? 指令集可分為複雜指令集(CISC)和精簡指令集(RISC)兩部分，代表架構分別是x86、ARM和MIPS。ARM、X86、MIPS這三大架構大家都不陌生， Intel因為普及於台式機和服務器而被人們所熟知，MIPS在32位和64位嵌入式領域中曆史悠久，獲得了不少的成功，而在移動互聯網時代ARM無疑成為霸主。
X86 CISC
X86使用複雜指令集CISC，X86 CISC是一種為了便於編程和提高記憶體訪問效率的芯片設計體係，包括兩大主要特點：一是使用微代碼，指令集可以直接在微代碼記憶體裏執行;二是擁有龐大的指令集，擁有包括雙運算元格式、寄存器到寄存器、寄存器到記憶體以及記憶體到寄存器的多種指令類型。
X86架構
優勢：
能夠有效縮短新指令的微代碼設計時間，允許實現CISC體係機器的向上兼容，新的係統可以使用一個包含早期係統的指令集合。另外微程式指令的格式與高階語言相匹配，因而編譯器並不一定要重新編寫。
缺點：
1、通用寄存器規模小。
X86指令集隻有8個通用寄存器，這就意味著CPU大部分時間在訪問存儲器內的數據，將影響整個係統的執行速度。
2、解碼器影響性能。
解碼分為硬件解碼和微解碼，對於簡單的x86指令隻要硬件解碼即可，速度較快，而遇到複雜的x86指令則需要進行微解碼，並把它分成若幹條簡單指令，速度較慢且很複雜。
3、尋址範圍小
X86指令集的尋址範圍小，大大約束了用戶的需求。
4、結構複雜
X86 CISC相對來說結構複雜，很難將CISC全部硬件集成在一顆芯片上。
MIPS RISC
MIPS的意思“無內部互鎖流水級的微處理器”，其機製是盡量利用軟件辦法避免流水線中的數據相關問題。MIPS采用精簡指令係統計算結構(RISC)來設計芯片。
MIPS架構
優勢：
1、支持64Bit指令和操作
2、MIPS有專門的除法器，可以執行除法指令
3、MIPS內核寄存器比ARM多一倍，也就是說在同樣性能下，MIPS功耗比ARM更低，同樣功耗下性能比ARM更高
4、MIPS指令比ARM多一些，執行部分運算時更靈活
缺點：
1、MIPS內存地址起始有問題，這就導致MIPS在內存和cache的支持方麵受限，單內核無法承受高容量內存配置
2、MIPS技術大發展方向是並行線程，從核心移動設備的發展趨勢來看，並不是未來主流
3、MIPS雖然結構更簡單，但采用順序單/雙發射，執行指令流水線周期遠不如ARM高效
4、商業化進程落後，至今還停留在高清盒子打印機之類的產品上
5、軟件平台落後，應用軟件少
ARM RISC
ARM全稱為Acorn RISC Machine，是英國Acorn有限公司設計的低功耗成本的第一款RISC微處理器。ARM RISC是為了提高處理器運行速度而設計的芯片體係，它的關鍵技術在於流水線操作即在一個時鍾周期裏完成多條指令。
ARM架構
相較複雜指令集CISC而言，以RISC為架構體係的ARM指令集的指令格式統一、種類少、尋址方式少，簡單的指令意味著相應硬件線路可以盡量做到最佳化，從而提高執行速率。
優勢：
ARM處理器最主要的特點是：耗電少功能強、16位/32位雙指令集和合作夥伴眾多。具體來說包括以下幾個方麵：
1、體積小、低功耗、低成本、高性能;
2、支持Thumb(16位)/ARM(32位)雙指令集，能很好的兼容8位/16位器件;
3、大量使用寄存器，並且大多數數據操作都在寄存器中完成，指令執行速度更快;
4、尋址方式靈活簡單，執行效率高;
5、指令長度固定，可以通過多流水線方式提高處理效率
缺點：
ARM要在性能上接近X86，頻率就要比X86處理器高，這就會造成高能耗。
物聯網最大價值之一就是通過大量的傳感器收集所需數據，通過對這些數據進行計算後再提取有價值的數據，因此物聯網的首要前提就是廣泛的智能終端設備與傳感器的連接。芯片是實現物物相連的關鍵，物聯網的芯片偏重於解決低功耗、高整合度，低功耗連接使開發人員能夠為功耗受限的設備添加更多功能，同時保持尺寸小巧，從而擴大了其應用可能性。添加集成度越來越高的元件，通過即插即用方案簡化新應用的開發，快速將新設備推向市場。而這些恰恰正是ARM的優勢。
朗銳智科（www.lrist.com）在嵌入式行業十多年的經驗來看，ARM架構，具備低功耗、高性價比、深度定製的特點。對於安卓，ARM已然成為標準。擁有著低功耗，簡明的64位設計，異構計算，以及作為移動計算的標準，因此在物聯網時代ARM稱霸就不足為奇了。
最後更新：2017-10-30 14:34:13