CPU架构简介(ARM、X86/Atom、MIPS、PowerPC)

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CPU架构简介(ARM、X86/Atom、MIPS、PowerPC)

2024-01-14 16:19| 来源: 网络整理| 查看: 265

ARM、MIPS、PowerPC 均是基于精简指令集RISC机器处理器的架构 X86是基于复杂指令集的架构,Atom则基于是x86指令集的精简版 在这里插入图片描述

ARM架构

ARM架构,过去称作进阶精简指令集机器(Advanced RISC Machine,更早称作:Acorn RISC Machine),是一个32位精简指令集(RISC)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处理器非常适用于行动通讯领域,符合其主要设计目标为低耗电的特性。

优势:价格低;能耗低;ARM 授权方式:ARM 公司本身并不靠自有的设计来制造或出售 CPU ,而是将处理器架构授权给有兴趣的厂家。生产厂商:TI (德州仪器)/Samsung(三星)/Freescale(飞思卡尔)/Marvell(马维尔)/Nvidia(英伟达)

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(PDA、移动电话、多媒体播放器、掌上型电子游戏,和计算机)到电脑外设

x86系列/Atom处理器

x86是英代尔Intel首先开发制造的一种微处理器体系结构的泛称。 x86架构是重要地可变指令长度的CISC(复杂指令集电脑,Complex Instruction Set Computer)。

常见的CISC微指令集CPU主要有AMD、Intel、VIA 等的 x86 架构CPU那为何称为 x86 架构呢? 这是因为最早的那颗 Intel 发展出来的 CPU 代号称为 8086,后来依此架构又开发出 80286, 80386…, 因此这种架构的 CPU 就被称为 x86 架构了。不同的 x86 架构的 CPU 有什么差异呢?除了 CPU 的整体结构(如第二层快取、每次运作可执行的 指令数等)之外,主要是在于微指令集的不同。新的x86的 CPU 大多含有先进的微指令集, 这些微 指令集可以加速多媒体程序的运作,加强虚拟化的效能。

Intel Atom(中文:凌动,开发代号:Silverthorne)是Intel的一个超低电压处理器系列。处理器采用45纳米工艺制造,集成4700万个晶体管。L2缓存为512KB,支持SSE3指令集,和VT虚拟化技术(部份型号)。

MIPS系列

MIPS是很流行的一种RISC处理器。MIPS的意思是“无内部互锁流水级的微处理器”(Microprocessor without interlocked piped stages),其机制是尽量利用软件办法避免流水线中的数据相关问题。 与英特尔采用的复杂指令系统计算结构(CISC)相比,RISC具有设计更简单、设计周期更短等优点,并可以应用更多先进的技术,开发更快的下一代处理器。 MIPS自己只进行CPU的设计,之后把设计方案授权给客户,使得客户能够制造出高性能的CPU。

PowerPC系列

PowerPC 是一种精简指令集(RISC)架构的中央处理器(CPU) PowerPC架构的特点是可伸缩性好、易嵌入、方便灵活、能耗低。PowerPC 处理器有广泛的应用范围(如任天堂 Gamecube 使用了 PowerPC)。

RISC:RISC(Reduced Instruction Set Computer,精简指令集计算机)是一种执行较少类型计算机指令的微处理器,起源于80年代的MIPS主机(即RISC机),RISC机中采用的微处理器统称RISC处理器。这样一来,它能够以更快的速度执行操作(每秒执行更多百万条指令,即MIPS)。因为计算机执行每个指令类型都需要额外的晶体管和电路元件,计算机指令集越大就会使微处理器更复杂,执行操作也会更慢。

性能特点一:由于指令集简化后,流水线以及常用指令均可用硬件执行;性能特点二:采用大量的寄存器,使大部分指令操作都在寄存器之间进行,提高了处理速度;性能特点三:采用缓存—主机—外存三级存储结构,使取数与存数指令分开执行,使处理器可以成尽可能多的工作,且不因从存储器存取信息而放慢处理速度。


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