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標(biāo)簽 > ARM架構(gòu)

ARM架構(gòu)簡(jiǎn)介

  ARM架構(gòu)過去稱作進(jìn)階精簡(jiǎn)指令集機(jī)器(Advanced RISC Machine,更早稱作:Acorn RISC Machine),是一個(gè)32位精簡(jiǎn)指令集(RISC)處理器架構(gòu),其廣泛地使用在許多嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)。由于節(jié)能的特點(diǎn),ARM處理器非常適用于移動(dòng)通訊領(lǐng)域,符合其主要設(shè)計(jì)目標(biāo)為低耗電的特性。

  在今日,ARM家族占了所有32位嵌入式處理器75%的比例[1],使它成為占全世界最多數(shù)的32位架構(gòu)之一。ARM處理器可以在很多消費(fèi)性電子產(chǎn)品上看到,從可攜式裝置(PDA、移動(dòng)電話、多媒體播放器、掌上型電子游戲,和計(jì)算機(jī))到電腦外設(shè)(硬盤、桌上型路由器)甚至在導(dǎo)彈的彈載計(jì)算機(jī)等軍用設(shè)施中都有他的存在。在此還有一些基于ARM設(shè)計(jì)的派生產(chǎn)品,重要產(chǎn)品還包括Marvell的XScale架構(gòu)和德州儀器的OMAP系列。

ARM架構(gòu)百科

  ARM架構(gòu)過去稱作進(jìn)階精簡(jiǎn)指令集機(jī)器(Advanced RISC Machine,更早稱作:Acorn RISC Machine),是一個(gè)32位精簡(jiǎn)指令集(RISC)處理器架構(gòu),其廣泛地使用在許多嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)。由于節(jié)能的特點(diǎn),ARM處理器非常適用于移動(dòng)通訊領(lǐng)域,符合其主要設(shè)計(jì)目標(biāo)為低耗電的特性。

  在今日,ARM家族占了所有32位嵌入式處理器75%的比例[1],使它成為占全世界最多數(shù)的32位架構(gòu)之一。ARM處理器可以在很多消費(fèi)性電子產(chǎn)品上看到,從可攜式裝置(PDA、移動(dòng)電話、多媒體播放器、掌上型電子游戲,和計(jì)算機(jī))到電腦外設(shè)(硬盤、桌上型路由器)甚至在導(dǎo)彈的彈載計(jì)算機(jī)等軍用設(shè)施中都有他的存在。在此還有一些基于ARM設(shè)計(jì)的派生產(chǎn)品,重要產(chǎn)品還包括Marvell的XScale架構(gòu)和德州儀器的OMAP系列。

  X86和ARM架構(gòu)的處理器能效差異

  說x86和ARM處理器“實(shí)際執(zhí)行效果差不多”其實(shí)有所不妥。樓主也說了比較的幾個(gè)設(shè)備主要是windows平板,ipad和智能手機(jī)。這些平臺(tái)上的程序都是移動(dòng)環(huán)境下的應(yīng)用,大多邏輯簡(jiǎn)單功能單一,沒什么“計(jì)算”可言。ARM處理器本身定位于嵌入式平臺(tái),應(yīng)付輕量級(jí)、目的單一明確的程序,現(xiàn)在應(yīng)用在移動(dòng)設(shè)備上正是得心應(yīng)手。x86定位于桌面和服務(wù)器,這些平臺(tái)上很多應(yīng)用是計(jì)算密集型的,比如多媒體編輯、科研計(jì)算、模擬等等。因此將x86和ARM在移動(dòng)環(huán)境下做對(duì)比得出“差不多”是不好的。

  由于定位的不同,ARM處理器基于精簡(jiǎn)指令集(RISC)架構(gòu)。指令集數(shù)量少就可以簡(jiǎn)化硬件邏輯的設(shè)計(jì),減少晶體管數(shù)量,也就意味著低功耗。而且由于移動(dòng)平臺(tái)應(yīng)用通常簡(jiǎn)單,程序的控制流不復(fù)雜,執(zhí)行效率沒有必要很高,所以流水線、分支預(yù)測(cè)等硬件邏輯都比較簡(jiǎn)單。這些都降低了晶體管總量。同時(shí)因?yàn)橐苿?dòng)設(shè)備有電池的能源限制,ARM的電源管理是作為重要部分特別設(shè)計(jì)了的。比如移動(dòng)設(shè)備的處理器在待機(jī)時(shí)通常只以極低的主頻在運(yùn)行,甚至可以暫時(shí)關(guān)閉閑置的核心、協(xié)處理器來降低功耗。

  x86就截然不同。x86是復(fù)雜指令集(CISC)架構(gòu),存在很多機(jī)器指令,只為了高效地完成一項(xiàng)專門任務(wù)(比如MMX, SSE中的指令)。這就使得硬件的邏輯很復(fù)雜,晶體管數(shù)量龐大。為了高效地進(jìn)行運(yùn)算,x86架構(gòu)有較長(zhǎng)的流水線以達(dá)到指令級(jí)并行(ILP)。長(zhǎng)流水線帶來的一個(gè)弊端,就是當(dāng)遇到分支時(shí),如果預(yù)載入分支指令不是未來真實(shí)的分支,那么要清空整個(gè)流水,代價(jià)較高。所以x86為此還必須有復(fù)雜的分支預(yù)測(cè)機(jī)構(gòu),確保流水線的效率。再加上多級(jí)cache,支持超線程、虛擬化等等,x86的復(fù)雜度其實(shí)相當(dāng)高。

  我工作單位的同事基本上都是開發(fā)科研計(jì)算或者模擬程序的,比如流體力學(xué)工具包,蛋白結(jié)構(gòu)模擬之類的。這些軟件一啟動(dòng)就是毫無意外地核心滿載,通常都是放到帶GPU加速的超算上運(yùn)行。這些計(jì)算要是放到ipad上,怕是把ipad算爆了也得不到什么結(jié)果。

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    MMU
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    MMU是中文名是內(nèi)存管理單元,有時(shí)稱作分頁內(nèi)存管理單元,它是一種負(fù)責(zé)處理中央處理器(CPU)的內(nèi)存訪問請(qǐng)求的計(jì)算機(jī)硬件。它的功能包括虛擬地址到物理地址的轉(zhuǎn)換(即虛擬內(nèi)存管理)、內(nèi)存保護(hù)、中央處理器高速緩存的控制,在較為簡(jiǎn)單的計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)中,負(fù)責(zé)總線的仲裁以及存儲(chǔ)體切換。
  • 馬云
    馬云
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  • OMAPL138
    OMAPL138
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    OMAP-L138是美國德州儀器(TI)推出全新DSP+ARM工業(yè)處理器 ,這款芯片也是業(yè)界功耗最低的浮點(diǎn)數(shù)字信號(hào)處理器 (DSP) + ARM9處理器,大大降低了雙核通訊的開發(fā)難度,可充分滿足工業(yè)應(yīng)用的高能效、連通性設(shè)計(jì)對(duì)高集成度外設(shè)、更低熱量耗散以及更長(zhǎng)電池使用壽命的需求。
  • 中國硬件創(chuàng)新大賽
    中國硬件創(chuàng)新大賽
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