为啥arm架构比x86x64省电(为啥arm架构比x86x64省电)
为啥arm架构比x86x64省电(为啥arm架构比x86x64省电)
2024-11-08 10:26:19  作者:另寸亻影  网址:https://m.xinb2b.cn/sport/fhh489084.html

应用场景和商业目的决定了各自产品的特点:ARM面向移动设备,从来只是设计低功耗处理器;Intel面向桌面和服务器,向来关注点在超高性能。

商业目的和芯片的架构设计决定了ARM比X86的处理器,在能耗处理上更优


CPU是什么东东?

ARM和x86,通常都是指CPU的架构。

CPU(Central Processing Unit,缩写:CPU),即中央处理器,是计算机(手机也可以理解为计算机)的核心部件,功能主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据。1970年以前,中央处理器由多个独立单元构成,后来发展成为由集成电路制造的中央处理器,这些高度收缩的组件就是所谓的微处理器,主要由运算器、控制器、寄存器三部分组成。

CPU的主要运作原理,不论采用什么架构,都遵循冯·诺伊曼结构设计。程序以一系列数字储存在计算机存储器中,CPU的运作原理可分为四个阶段:提取、解码、执行和写回

由于CPU发展经历了太多的阶段,太多的架构(ARM、X86、MIPS、PowerPC等),彼此差距都非常的大,但是从逻辑的角度可以分为两大类:复杂指令集(CISC)和精简指令集(RISC)。


ARM处理器

说起ARM有两个含义:ARM公司和arm架构处理器,ARM公司是一家英国的公司(已被软银收购),是全球领先的半导体知识产权(IP)提供商——只卖IP,不卖芯片。所以ARM(Advanced RISC Machine)架构处理器是ARM公司设计的处理器及附带的相关技术及软件

ARM通常是用于为移动设备构建CPU的体系结构,所以它的特点是性价比高、耗能低。基于ARM(32位)的处理器采用RISC体系结构。大多数指令都很简单,并在一个时钟周期内执行。


ARM64处理器

业务的发展对CPU的处理能力提出了挑战,为了提升性能,CPU的地址空间从32扩展到了64位,这样可以提升性能,用以保存和处理更多的信息。ARM64只是对支持64位处理的ARM体系结构的扩展或发展。

ARMv8-A于2011年10月发布,代表了ARM体系结构的根本变化。它增加了可选的64位体系结构,苹果公司是第一个在消费类产品(iPhone 5S)中发布ARMv8-A兼容内核(Apple A7)的公司。


x86处理器

1978年6月8日,Intel发布了史诗级的CPU处理器8086,由此X86架构传奇正式拉开帷幕。X86架构使用的是CISC复杂指令集。同时8086处理器的大获成功也直接让Intel成为了CPU巨头。使用x86架构制造的处理器通常用于台式机和笔记本电脑。即使是AMD,英特尔的竞争对手,也使用Intel的x86和x64(x86体系结构的64位版本)体系结构来创建其CPU。x86处理器上的指令大多很复杂。因此,它们占用多个CPU周期来执行每个指令。


是什么使基于ARM的芯片具有相对较高的电源效率和较低的功耗

虽然处理器的功耗还取决于许多其他因素,例如缓存,总线宽度等,但是ARM处理器总体占优。Intel i7处理器平均发热率为45瓦。基于ARM的片上系统的发热率最大瞬间峰值大约是3瓦,约为Intel i7处理器的1/15。


以下设计功能使ARM处理器具有比x86处理器更高的性能优势:它们更慢,更小,花费更多的时间在睡眠中,并且没有很多遗留的支持。

(1)它们的速度较慢:由于低功率操作通常比性能更重要,因此可以使用低速晶体管,从而改善漏电流并降低最低电压。尽管使用的制造技术落后于现代x86一代或两代,但结果是功耗明显降低。

(2)它们更小:使用的晶体管更少,部分原因是ARM是精简指令集计算(RISC)架构。这意味着大型操作将以小的,简单的块进行处理,但要付出更多的机器代码。这意味着ARM具有较少的一次性部件,这些部件在不使用时会消耗功率,并且体积更小/成本更低。

(3)低功耗睡眠模式:ARM处理器采用无时钟的内核设计。处理器通过停止内核直到收到执行某项操作的指令来节省功耗。目前,X86仅支持降低核心频率以在较低电压下运行,并关闭处理器的外围部件。

(4)最小的遗留物:指令集简单,通用,最小限度,并且可能会保持这种状态;扩展指令集是通过与类似内存进行交互的协处理器完成的。

(5)采用了更多的寄存器:ARM拥有更多的寄存器,还具有加载指令,该指令可以一次将多个值加载到多个寄存器中。同时因为ARM在一条指令中比传统的RISC指令集执行的功能要多得多,从而提供了良好的指令高速缓存命中率,并在提取指令时节省了功率。

(6)大小核架构:从前的X86传统CPU,如果是四核或者是双核,内部的四个、两个核心都是一模一样的,这样的话,由于一旦软件只能调度一个核心,处于高频工作,但由于架构限制,其余核心也要保持同样的高频率和高电压状态,这样就浪费了大量的能量在做无用功。后来才发展出了异步多核,允许不同核心工作在不同频率上,以此换来更低功耗。

由于移动设备更加在意功耗,所以ARM采用了更加激进的做法,八个核里面允许有不同Cortex-A架构核心,那就是著名的ARM big LITTLE。这样的大小核设计目的很明确,就是在有限的电池容量中,兼顾性能、续航的需求,因此SoC内部的CPU是采用异构计算,既有高性能大核心,也有低功耗小核心。

最后

ARM和X86架构孰优孰劣,一直以来纷争不断,X86无法做到ARM的功耗,而ARM也无法做到X86的性能。公平地说,过去英特尔的不断努力,通过推动制造低功率晶体管的新技术的开发以及采用类似RISC的内核设计,已经实现了巨大的效率提升,下一代x86和ARM处理器的功耗差异将越来越小。

处理器的选择取决于应用程序要求和预期的性能水平。虽然英特尔已经失去了移动市场,但是未来5G的物联网市场呢?我们拭目以待吧。

  • 浙江普陀山旅游攻略(海上蓬莱陆上天台)
  • 2024-11-08海上蓬莱陆上天台说起中国最美的秋色,大家第一时间想到的都是内蒙古额济纳旗·的胡杨林,但最近的疫情的原因肯定是去不了啦不能出远门的日子,就搞搞省内游吧,宁波推荐大家来雪窦山,自驾车就1小时,但这里的银杏叶子都变黄了,加。
  • 车子搭电了还是打不着火了怎么办(汽车搭电也打不着火怎么办)
  • 2024-11-08汽车搭电也打不着火怎么办汽车搭电也打不着火,说明你车子电瓶或启动机有问题搭电启动时,如果发动机转速达不到也不能着车的此时,要看搭电的电瓶是否有电,如果没电也不行当然如果用其他车辆借电,而且其它车辆是在启动状态下借电,那就是你。
  • 流浪地球李一一怎么牺牲的(从流浪地球李一一)
  • 2024-11-08从流浪地球李一一最近的院线电影齐刷刷的都是高质量的作品,从《烈火英雄》到《魔童哪吒》都成为国产电影中的经典,在众多优质国产电影中有一部香港警匪电影也杀出重围,那就是《使徒行者2》虽然依旧是国产港片一贯的警匪风格,但是。
  • 合阳慈善助力乡村振兴:留学生走进新池
  • 2024-11-08合阳慈善助力乡村振兴:留学生走进新池6月17日,“感知中国乡村振兴”西北农林科技大学国际学院毕业留学生最后一堂实践课走进新池镇,来自巴基斯坦、缅甸、印度等6个国家的17名留学生参加了活动在体验中,他们近距离感知中国乡村发展,尝试探寻中国。
  • 王者荣耀gemini的地位(王者荣耀Gemini分析转会期)
  • 2024-11-08王者荣耀Gemini分析转会期大家好,我是七七今天是转会期的第二天,大大小小的瓜也差不多爆出来了一些,怎么说呢,休赛期永远要比竞赛期来的有意思多的多了作为一线吃瓜群众,自然是走在吃瓜的前列昨天晚上Gemini就在直播间分析了一下这。
  • 致敬白衣天使的文案
  • 2024-11-08致敬白衣天使的文案平时没发现你有这么美丽,人间的天使穿一件圣洁的白衣,在无硝烟的战场上你与病魔零距离平凡岗位上你用青春和年华,换来无数病人的微笑与感谢,平凡孕育着伟大,奉献酝酿着崇高,你们的精神是星空中永远闪烁的恒星,。
  • 相隔几亿光年外的星宿 寻找星宿反问号下星一颗
  • 2024-11-08相隔几亿光年外的星宿 寻找星宿反问号下星一颗早春之夜,稍显暗淡的群星中,一把巨大的镰刀或者说一个反写的问号正立于南天,这就是轩辕星官的主体镰刀下面最亮的一颗星恰好位于黄道之上,叫作轩辕十四,是西方黄道带四大天王之一找到了轩辕十四,我们便可以很容。
  • 电脑激活是什么意思啊
  • 2024-11-08电脑激活是什么意思啊电脑激活的意思是微软公司推出的收费操作系统,如果想要电脑正常使用正版windows就要进行激活电脑激活的意思指的是windows用户的试用期快到了,需要重新注册而已而激活的秘钥有永久性的,也有时间性的。
  • 世界上最大的柠檬之都(这里有个大柠檬)
  • 2024-11-08这里有个大柠檬FallowLandProject/PLAYstudioYESstudio“处理基础设施”是Europan7主办方在维也纳区域的主题性标题;事实上,他可能会成为一种示范案例,坐落城市的外围的三角区域,。
  • 扇子骨怎么做好吃(扇子骨好吃的做法介绍)
  • 2024-11-08扇子骨好吃的做法介绍猪扇骨汤猪扇骨清洗切片锅中倒进水,待水滚沸后,倒进猪扇骨绰水,捞起来党参清洗切段儿,枸杞清洗另锅盛凉水,倒进刚刚捞起来的猪扇骨,放进党参、枸杞,一同煲两个小时熄火前五分钟倒进一勺醋添加适量盐调料补钙补。
  • 保养手机电池的正确方法是什么(手机电池到底该如何保养)
  • 2024-11-08手机电池到底该如何保养每当一部新手机拿到手里,初始开机电量一般都在40%~60%我想很多人都会有这样的困惑:第一次是不是不需要充到100%了?答案是:仍然需要我们都知道,在智能手机刚刚普及的时候,手机电池普遍为镍镉和镍氢电。