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四大CPU体系结构对比分析

四大CPU体系结构对比分析

  RISCreduced 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,使处理器可以完成尽可能多的工作,且不因从存储器存取信息而放慢处理速度。

其中ARM/MIPS/PowerPC均是基于精简指令集机器处理器的架构;X86则是基于复杂指令集的架构,Atomx86或者是x86指令集的精简版。
根据各种新闻,Android在支持各种处理器的现状:
ARM+Android最早发展、完善的支持,主要在手机市场、上网本、智能等市场;
X86+Android有比较完善的发展。有atom+Android的上网本,且支持Atom+Android Atom+Window7双系统;
MIPS+Android目前在移植、完善过程中;
Powpc+Android目前在移植、完善过程中。

1.ARM
         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。
   在今日,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(硬盘、桌上型路由器)甚至在导弹的弹载计算机等军用设施中都有他的存在。在此还有一些基于ARM设计的派生产品,重要产品还包括MarvellXScale架构和德州仪器的OMAP系列。
   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。ARM提供了多样的授权条款,包括售价与散播性等项目。对于授权方来说,ARM提供了 ARM内核的整合硬件叙述,包含完整的软件开发工具(编译器、debuggerSDK),以及针对内含 ARM CPU 硅芯片的销售权。对于无晶圆厂的授权方来说,其希望能将 ARM内核整合到他们自行研发的芯片设计中,通常就仅针对取得一份生产就绪的智财核心技术(IP Core)认证。对这些客户来说,ARM会释出所选的 ARM核心的闸极电路图,连同抽象模拟模型和测试程式,以协助设计整合和验证。需求更多的客户,包括整合元件制造商(IDM)和晶圆厂家,就选择可合成的RTL(暂存器转移层级,如 Verilog)形式来取得处理器的智财权(IP)。借着可整合的 RTL,客户就有能力能进行架构上的最佳化与加强。这个方式能让设计者完成额外的设计目标(如高震荡频率、低能量耗损、指令集延伸等)而不会受限于无法更动的电路图。虽然 ARM 并不授予授权方再次出售 ARM架构本身,但授权方可以任意地出售制品(如芯片元件、评估板、完整系统等)。商用晶圆厂是特殊例子,因为他们不仅授予能出售包含 ARM内核的硅晶成品,对其它客户来讲,他们通常也保留重制 ARM内核的权利。
   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)

(2)x86系列/Atom处理器
       xx8680x86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)。
       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)。
  现时,Atom处理器系列有6个型号,全部都是属于Z500系列。它们分别是Z500Z510Z520Z530Z540Z550。最低端的Z500内核频率是800MHzFSB则是400MHz。而最高速的Z550,内核频率则有2.0GHzFSB则是533MHz。从Z520开始,所有的处理器都支持超线程技术,但只增加了不到10%的耗电。双内核版本为N系列,依然采用945GC芯片组。双内核版本仍会支持超线程技术,所以系统会显示出有4个逻辑处理器。这个版本的两个内核并非采用本地设计,只是简单的将两个单内核封装起来。
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