InterX86系列處理器與ARM處理器對(duì)比摘要:自從1971年Intel誕生了第一個(gè)微處理器——4004開始，微處理器得到了飛速的發(fā)展，在這短短的四十年的時(shí)間里有很多家公司生產(chǎn)過無數(shù)種型號(hào)的微處理器，但是最終只有Iruer公司和ARM公司生存下來并發(fā)展成為世界最主要的兩家微處理器生產(chǎn)廠商。其主要原因在于其產(chǎn)品的優(yōu)秀性能以及適應(yīng)時(shí)代發(fā)展的能力。本次研討主要對(duì)比兩家主要微處理器的性能進(jìn)行對(duì)比。一、主要型號(hào)的對(duì)比。英特爾公司cpu主要型號(hào)：8086、8088、80286、80386、80486、Pentimuk2、3、4等。ARM公司cpu主要型號(hào)：AMD8080.AMD8088-2-BQA、、AMDK5PR133ABQ.K6、K7、K8等。二、cup主頻對(duì)比：英特爾X86系列主頻：型號(hào)酷睿i3酷睿i5奔騰G620酷睿i7奔騰E6500主頻3100Mhz2800Mhz2600Mhz3400Mhz2930MhzARM公司cpu主頻:型號(hào)A8速龍2羿龍羿龍2A6主頻2900Mhz3000Mhz3200Mhz3300Mhz2600Mhz通過以上對(duì)比，可發(fā)現(xiàn)英特爾X86系列微處理器相比于ARM公司生產(chǎn)的cpu在主頻性能方面存在一定優(yōu)勢(shì)，但優(yōu)勢(shì)不是非常明顯。三、cpu能耗的對(duì)比通過網(wǎng)上查詢和資料的搜索可知單位能耗的計(jì)算公式為：Pdyn=(CLXPtransXVdd2Xfclock)+(tscXVddXIpeakXfclock)其中其中CL指電路總負(fù)載電容，Ptrans指工作電路所占的比例,Vdd指工作電壓，fclock指工作頻率。而tsc指PM0S和NM0S同時(shí)打開的時(shí)間，在多數(shù)情況之下tsc的值較小，因此上述公式的后半段幾乎可以忽略不計(jì)，因此Pdyn心9LXPtransXVdd2Xfclock)o那么經(jīng)過數(shù)據(jù)的計(jì)算以及查詢，我學(xué)習(xí)到從CL和Ptrans兩個(gè)指標(biāo)上分析，不難發(fā)現(xiàn)ARM在CL層面上做得更好，更簡練的設(shè)計(jì)決定了ARM處理器的低功耗。而在Ptrans層面上分析，x86更勝一籌，x86處理器在ACPI規(guī)范中定義了一系列處理器狀態(tài)，遠(yuǎn)比ARM處理器定義的狀態(tài)復(fù)雜。x86處理器獲得了較低的Ptrans值，但也無法掩蓋因?yàn)檩^高的CL而獲得的總功耗。VDD電壓都不用想都是一直在下降的。所以ARM的多核機(jī)制比X86的那指令集來的快。但是由此一來，CL就復(fù)雜了，所以提升功耗帶來的性能提升，是非常接近X86的，所以在目前看，桌面還是X86,技術(shù)移動(dòng)平臺(tái)還是ARM。附錄：微處理器發(fā)展歷史簡介無論是Inter的處理器還是ARM的處理器都是經(jīng)過歷史相同的發(fā)展而來，作為學(xué)習(xí)過程中的收獲，我整理了微處理器的發(fā)展歷史：第一代微處理器(1971—1973年)通常以字長是4位或8位微處理器，典型的是美國Intel4004和Intel8008微處理器。Intel4004是一種4位微處理器，可進(jìn)行4位二進(jìn)制的并行運(yùn)算，它有45條指令，速度0.05MIPS（MillionInstructionPerSecond，每秒百萬條指令）。Intel4004的功能有限，主要用于計(jì)算器、電動(dòng)打字機(jī)、照相機(jī)、臺(tái)秤、電視機(jī)等家用電器上，使這些電器設(shè)備具有智能化，從而提高它們的性能。Intel8008是世界上第一種8位的微處理器。存儲(chǔ)器采用PM0S工藝。該階段計(jì)算機(jī)工作速度較慢，微處理器的指令系統(tǒng)不完整，存儲(chǔ)器容量很小，只有幾百字節(jié)，沒有操作系統(tǒng)，只有匯編語言。主要用于工業(yè)儀表、過程控制。第二代微處理器（1974—1977年）典型的微處理器有Intel8080/8085,Z訂og公司的Z80和Motorola公司的耽800。與第一代微處理器相比，集成度提高了1?4倍，運(yùn)算速度提高了10?15倍，指令系統(tǒng)相對(duì)比較完善，已具備典型的計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)及中斷、直接存儲(chǔ)器存取等功能。存儲(chǔ)容量達(dá)64KB，配有熒光屏顯示器、鍵盤、軟盤驅(qū)動(dòng)器等設(shè)備構(gòu)成第三代微處理器（1978—1984年）1978年，Intel公司率先推出16位微處理器8086,同時(shí)，為了方便原來的8位機(jī)用戶,Intel公司又提出了一種準(zhǔn)16位微處理器8088o在Intel公司推出8086、8088CPU之后，各公司也相繼推出了同類的產(chǎn)品，有Zilog公司Z8000和Motorola公司的M68000等。16位微處理器比8位微處理器有更大的尋址空間、更強(qiáng)的運(yùn)算能力、更快的處理速度和更完善的指令系統(tǒng)。所以，16位微處理器已能夠替代部分小型機(jī)的功能，特別在單任務(wù)、單用戶的系統(tǒng)中，8086等16位微處理器更是得到了廣泛的應(yīng)用。1982年，Intel公司又推出16位高級(jí)微處理器80286。微處理器采用短溝道高性能NMOS工藝。在體系結(jié)構(gòu)方面吸納了傳統(tǒng)小型機(jī)甚至大型機(jī)的設(shè)計(jì)思想，如虛擬存儲(chǔ)和存儲(chǔ)保護(hù)等，時(shí)鐘頻率提高到5?25MHzo在20世紀(jì)80年代中、后期至1991年初，80286一直是微機(jī)的駐留CPUo第四代微處理器1985年，Intel公司推出了第四代微處理器80386。它是一種與8086向上兼容的32位微處理器80386，它具32位的數(shù)據(jù)總線和32位的地址總線，存儲(chǔ)器可尋址空間達(dá)4GB,運(yùn)算速度達(dá)到每秒300?400萬條指令，即3?4MPIS。CPU內(nèi)部采用6級(jí)流水線結(jié)構(gòu)，使用二級(jí)存儲(chǔ)器管理方式，支持帶有存儲(chǔ)器保護(hù)的虛擬存儲(chǔ)機(jī)制。隨著集成電路工藝水平的進(jìn)一步提高，1989年,Intel公司又推出了性能更高的32位微處理器80486,在芯片上集成約120萬個(gè)晶體管,是80386的4倍,80486由3個(gè)部件組成:一個(gè)是80386體系結(jié)構(gòu)的主處理器，—個(gè)是與80387兼容的數(shù)字協(xié)處理器和一個(gè)8KB容量的高速緩沖存儲(chǔ)器，并采用了RISC（精簡指令集計(jì)算機(jī)）技術(shù)和突發(fā)總線技術(shù)，提高了速度，在相同頻率下，80486的處理速度一般比80386快2?4倍。以這些高性能32位微處理器為CPU構(gòu)成的微機(jī)的性能指標(biāo)已達(dá)到或超過當(dāng)時(shí)的高檔小型機(jī)甚至大型機(jī)的水平，被稱為高檔或超級(jí)微機(jī)。同期推出的產(chǎn)品還有MC68040和NEC公司的V80,第五代微處理器1993年,Intel公司推出了第五代微處理器Pentium（中文譯名為奔騰）。Pentium微處理器的推出使微處理器的技術(shù)發(fā)展到了一個(gè)嶄新的階段，標(biāo)志著微處理器完成從CISC向RISC時(shí)代的過渡，也標(biāo)志著微處理器向工作站和超級(jí)小型機(jī)沖擊的開始。亞微米CMOS工藝，它具有64位的數(shù)據(jù)總線和32位的地址總線，CPU內(nèi)部采用超標(biāo)量流水線設(shè)計(jì),Pentium芯片內(nèi)采用雙Cache結(jié)構(gòu)（指令Cache和數(shù)據(jù)Cache），每個(gè)Cache容量為8KB,數(shù)據(jù)寬度為32位，數(shù)據(jù)Cache采用回寫技術(shù)，大大節(jié)省了處理時(shí)間。Pentium處理器為了提高浮點(diǎn)運(yùn)算速度,采用8級(jí)流水線和部分指令固化技術(shù),芯片內(nèi)設(shè)置分支目標(biāo)緩沖器（BTB），可動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)分支程序的指令流向，節(jié)省了CPU判別分支的時(shí)間，大大提高了處理速度。Pentium系列處理器有多種工作頻率，工作在60MHz和66MHz時(shí)，其速度可達(dá)每秒1億條指令。同期推出的第五代微處理器還有IBM、Apple和Motorola這3家公司聯(lián)盟PowerPC（這是一種完全的RISC微處理器），以及AMD公司的K5和Cyrix公司的Ml等。第六代微處理器1996年Intel公司將其第六代微處理器正式命名為PentiumPro（奔騰）。該處理器的集成電路采用了0.35的工藝，時(shí)鐘頻率為200MHz,在處理方面，PentiumPro弓1入了新的指令執(zhí)行方式，其內(nèi)部核心是PISC處理器，運(yùn)算速度達(dá)200MIPsoPentiumPro允許在一個(gè)系統(tǒng)里安裝4個(gè)處理器，因此，PentiumPro最合適的位置是作為高性能服務(wù)器和工作站。2001年Intel公司發(fā)布了Itanium（安騰）處理器。Itanium處理器是Intel公司第一款64位元的產(chǎn)品。這是為頂級(jí)、企業(yè)級(jí)服務(wù)器及工作站設(shè)計(jì)的,在Itanium處理器中體現(xiàn)了一種全新的設(shè)計(jì)思想，完全是基于平行并發(fā)計(jì)算而設(shè)計(jì)（EPIC）。對(duì)于最苛求性能的企業(yè)或者需要高性能運(yùn)算功能支持的應(yīng)用（包括電子交易安全處理、超大型數(shù)據(jù)庫、計(jì)算機(jī)輔助機(jī)械引擎、尖端科學(xué)運(yùn)算等）而言，Itaniuni處理器基本是計(jì)算機(jī)處理器中唯一的選擇。2002年Intel公司發(fā)布了ILanium2處理器。代號(hào)為McKinley的Itanium2處理器是Intel公司的第二代64位系列產(chǎn)品，Itanium2處理器是以Itaniurn架構(gòu)為基礎(chǔ)建立與擴(kuò)充的產(chǎn)品，可與專為第T弋Itanium處理器優(yōu)化編譯的應(yīng)用程序兼容，并大幅提升了50%?10096的效能。Itaniinn2處理器系列以低成本與更高效能，提供高階服務(wù)器與工作站各種平臺(tái)與應(yīng)用支持。第七代微處理器1999年，AMD推出了世界上第一款第七代微處理器，取名為速龍MP處理器，可支持高性能多處理器平臺(tái)的服務(wù)器及工作站。新一代的應(yīng)用程序需要個(gè)穩(wěn)定可靠的操作環(huán)境進(jìn)行大量的運(yùn)算，AMD速龍MP處理器可以滿足