¿Qué diferencia entre la arquitectura ARM y la arquitectura X86?

Presentaremos principalmente las diferencias entre la arquitectura ARM y la arquitectura X86.

En primer lugar, presenta el diagrama de arquitectura ARM, en segundo lugar, presenta el diagrama de arquitectura X86 y, finalmente, desde los aspectos de rendimiento, escalabilidad, compatibilidad del sistema operativo, la conveniencia del desarrollo de software, la diversidad de herramientas disponibles y el consumo de energía se comparan en detalle entre ARM. arquitectura y arquitectura X86.

¿Qué es la arquitectura ARM?

La arquitectura ARM solía llamarse Máquina avanzada con conjunto de instrucciones reducido (AdvancedRISCMachine, antes llamada AcornRISCMachine).

Es una arquitectura de procesador de conjunto reducido de instrucciones (RISC) de 32 bits, que se utiliza ampliamente en muchos diseños de sistemas integrados. Debido a las características de ahorro de energía, el procesador ARM es muy adecuado para el campo de las comunicaciones móviles, lo que se ajusta a su principal objetivo de diseño de bajo consumo de energía.

Hoy en día, la familia ARM representa 75% de todos los procesadores integrados de 32 bits, lo que la convierte en una de las arquitecturas con mayor cantidad de 32 bits del mundo.

Los procesadores ARM se pueden ver en muchos productos electrónicos de consumo, desde dispositivos portátiles (PDA, teléfono móvil, reproductor multimedia, juegos electrónicos portátiles y computadoras) hasta periféricos de computadora (disco duro, enrutador de escritorio); incluso existen en instalaciones militares como instalaciones de misiles. Computadoras cargadas.

diagrama de arquitectura ARM

Consta de ALU de 32 bits, varios registros de estado y de propósito general de 32 bits, multiplicador de 32 bits de 8 bits, registro de desplazamiento de barril de 32 bits, decodificación de instrucciones y lógica de control, canalización de instrucciones y datos. /registro de direcciones.

1. ALU: consta de dos pestillos de operandos, sumadores, funciones lógicas, resultados y lógica de detección de cero.
2. Registro de desplazamiento en forma de cubo: ARM adopta 32 & TImes; registro de desplazamiento en forma de cubo de 32 bits, que puede mover n bits hacia la izquierda/derecha, el desplazamiento en bucle de n bits y el desplazamiento aritmético de n bits hacia la derecha pueden ser completado de una vez.
3. Multiplicador de alta velocidad: el multiplicador generalmente adopta el método de "agregar un turno" para realizar la multiplicación. Para mejorar la velocidad de operación, ARM adopta el método de multiplicación de dos dígitos para realizar la operación de "sumar un turno" de acuerdo con los dos bits del multiplicador; El multiplicador de alta velocidad ARM adopta la estructura de 32 & TImes;8 bits, de esta manera, se puede reducir el nivel de integración (el área del chip correspondiente es inferior a 1/3 del multiplicador paralelo).
4. Componente de punto flotante: el componente de punto flotante se utiliza como opción para el marco ARM. El acelerador de punto flotante FPA10 se conecta a ARM como método de coprocesamiento y se ejecuta mediante la explicación de las instrucciones de coprocesamiento.
5. Controlador: El controlador ARM adopta una matriz lógica programable cableada PLA.
6. Registro.

Arquitectura X86

En la actualidad, la mayoría de las arquitecturas de PC son arquitecturas X86 de Intel, lo que parece deberse a que la arquitectura X86 de INTEL ha estado en su apogeo durante mucho tiempo. La arquitectura X86 es un conjunto de instrucciones en lenguaje informático ejecutadas por un microprocesador.

Se refiere a una abreviatura serial estándar de la serie de computadoras de uso general Intel y también identifica un conjunto de conjuntos de instrucciones de computadora de uso general.

Según las diferentes placas base, plataformas y arquitecturas, existen ligeras diferencias.

Por ejemplo, muchas placas base han integrado North Bridge en la CPU y South Bridge en PCH, pero el marco general sigue siendo el mismo.

La siguiente es una breve introducción a cada contenido de este diagrama de arquitectura.

Diagrama de arquitectura X86

1: CPU, un término con el que todo el mundo está familiarizado, es el cerebro central de una computadora, la CPU.

2: Conjunto de chips North Bridge: North Bridge es un chip en la placa base de la computadora, que se encuentra al lado del zócalo de la CPU y desempeña una función de conexión.

3: El chip South Bridge es una parte importante del chipset de la placa base, que generalmente se encuentra en la parte inferior de la placa base, lejos de la ranura de la CPU y cerca de la ranura PCI. Este diseño tiene en cuenta que hay muchos buses de E/S conectados. y estar lejos del procesador favorece el cableado.

4: La memoria es uno de los componentes importantes de la computadora.

Es un puente para comunicarse con la CPU. Todos los programas de la computadora se ejecutan en la memoria, por lo que el rendimiento de la memoria tiene un gran impacto en la computadora.

5: La tarjeta de video (tarjeta gráfica) es una tarjeta de interfaz de pantalla, también conocida como adaptador de pantalla, que es una de las configuraciones más básicas y accesorios más importantes de la computadora.

6: Muestra la interfaz.

7: La tarjeta de red es un componente de red que funciona en la capa de enlace. Es una interfaz que conecta la computadora y el medio de transmisión en la LAN. No solo puede realizar la conexión física y la coincidencia de señales eléctricas con el medio de transmisión en la Lan, sino que también implica las funciones de enviar y recibir tramas, encapsular y abrir tramas, control de acceso a medios, codificación y decodificación de datos y almacenamiento en caché de datos. .

8: La función básica de la tarjeta de sonido es convertir las señales de sonido originales de micrófonos, cintas y discos ópticos y enviarlas a equipos de sonido como auriculares, parlantes, parlantes, grabadoras, etc., o hacer que el instrumento emita un sonido maravilloso a través del Interfaz digital del dispositivo de música (MIDI).

9: SATA (Accesorio de tecnología avanzada en serie) es una interfaz de controlador de hardware en serie basada en estándares de la industria. Está formado por Intel, IBM, Dell, APT, la especificación de interfaz de disco duro propuesta por Maxtor y Seagate.

10: El disco duro es uno de los principales medios de almacenamiento de una computadora y consta de uno o más discos de aluminio o vidrio. El disco está recubierto de materiales ferromagnéticos.

11: Autobús.

1.Rendimiento

En cualquier caso, los ordenadores con estructura X86 son mucho más rápidos y potentes que los sistemas con estructura ARM en términos de rendimiento. La CPU X86 pesa más de 1 g, es popular la de doble núcleo y la de cuatro núcleos, que generalmente utiliza un proceso de producción de 45 nm (o incluso más avanzado);

Mientras que ARM: la CPU suele tener varios cientos de megabytes, recientemente acaba de aparecer aproximadamente 1 g de CPU y el proceso generalmente usa menos de 65 nm.

Se puede decir que ARM no es rival del sistema de estructura X86 en términos de rendimiento y proceso de producción.

Sin embargo, la ventaja de ARM no radica en su potente rendimiento sino en su eficiencia. ARM adopta el conjunto de instrucciones de canalización RISC, que está fundamentalmente en desventaja a la hora de completar un trabajo integral; sin embargo, en algunas aplicaciones con tareas relativamente fijas, sus ventajas se pueden aprovechar al máximo.

2. Ampliación de capacidad

Las computadoras estructuradas en X86 están conectadas a dispositivos de expansión (como discos duros y memoria) a modo de “puente”.

Además, las computadoras con estructura X86 han aparecido durante casi 30 años, hay muchos tipos de dispositivos extendidos compatibles y el precio es relativamente bajo, por lo que las computadoras X86 pueden expandir fácilmente su rendimiento, como agregar memoria y discos duros.

La computadora estructurada ARM conecta la CPU con el dispositivo de almacenamiento de datos a través de una interfaz de datos dedicada, por lo que el almacenamiento de ARM y la expansión del rendimiento, como la memoria, son difíciles de llevar a cabo (generalmente, la capacidad de almacenamiento de datos y memoria se ha determinado durante el diseño del producto). Por lo tanto, generalmente no se considera la expansión para sistemas con estructura ARM. Básicamente sigue el principio de “ya es suficiente”.

3. Compatibilidad del sistema operativo

El sistema X86 está dominado por la alianza Wintel creada por Microsoft e Intel. Ha monopolizado el sistema operativo de computadoras personales durante casi 30 años, formando un enorme grupo de usuarios y solidificando profundamente los hábitos de uso de muchos usuarios; al mismo tiempo, el sistema X86 ha formado un estándar unificado en términos de desarrollo de hardware y software.

Casi todas las plataformas de hardware X86 pueden utilizar directamente el sistema Microsoft Windows y casi todas las herramientas y software populares, por lo que los sistemas X86 tienen ventajas incomparables en cuanto a compatibilidad.

Casi todos los sistemas ARM adoptan sistemas operativos Linux, y casi todos los sistemas de hardware tienen que construir sus propios sistemas por separado, que son incompatibles con otros sistemas, lo que resulta en un trasplante inconveniente de su software de aplicación. Estos 1.1 restringen severamente el desarrollo y la aplicación de ARM. sistema.

Después de que GOOGLE desarrolló el sistema Android abierto, unificó el sistema operativo de la computadora con estructura ARM, lo que permitió que el sistema informático recientemente lanzado basado en la estructura ARM tenga un sistema operativo unificado, abierto y gratuito, brinda un fuerte apoyo e impulso para el desarrollo. de BRAZO.

4. Conveniencia del desarrollo de software y diversidad de herramientas disponibles.

Han pasado casi 30 años desde que se lanzó el sistema de estructura X86.

Durante este período, las computadoras X86 han pasado por una época dorada de rápido desarrollo. Las aplicaciones de los usuarios, la combinación de software, la combinación y compatibilidad de herramientas de desarrollo de software, etc., han alcanzado un estado muy maduro o incluso perfecto.

Por lo tanto, el uso de sistemas informáticos X86 no solo tiene una gran cantidad de software de terceros para elegir, sino que también tiene una gran cantidad de herramientas de programación de software para ayudarlo a completar el trabajo que desea completar.

Debido a las limitaciones de rendimiento del hardware, el sistema operativo simplificado y la compatibilidad del sistema, los sistemas informáticos con estructura ARM no pueden tener muchas herramientas de programación y software de terceros para elegir y utilizar como los sistemas informáticos X86. Los lenguajes de programación ARM utilizan principalmente C y JAVA.

Comparando este punto, la conclusión más directa es que el desarrollo de software basado en la plataforma del sistema informático con estructura X86 es más fácil y simple que el sistema con estructura ARM, y el costo real también es menor, al mismo tiempo, es más fácil encontrar terceros. software de terceros (eliminando el tiempo y el costo del autodesarrollo) y es más fácil trasplantar software.

Del análisis comparativo anterior, nos da una sensación muy clara de que las computadoras ARM y X86 no se pueden comparar en absoluto, y ARM no es el oponente de las computadoras X86 en absoluto.

Sí, si solo se consideran los aspectos anteriores, ARM realmente no puede competir con las computadoras X86, incluso sin la calificación para comparar.

Sin embargo, en los últimos 1 o 2 años, los productos de ARM se han desarrollado rápidamente en aplicaciones de terminales, especialmente aplicaciones de terminales portátiles (como teléfonos inteligentes y tabletas), y su volumen de ventas ha superado con creces el volumen de ventas de las computadoras X86.

Se puede ver que ARM tiene una ventaja incomparable con las computadoras X86. Esta ventaja es: consumo de energía.

5. Consumo de energía

Debido a que las computadoras X86 necesitan satisfacer las necesidades de diversas aplicaciones, sus ideas de desarrollo son: Rendimiento + velocidad.

En los últimos 20 años, la velocidad de las computadoras X86 ha aumentado de unos pocos metros de 8088 a solo unos pocos G ahora, y también son unos pocos núcleos. Su velocidad y rendimiento se han mejorado miles o miles de veces, los avances tecnológicos han convertido a las computadoras X86 en una parte indispensable de la vida pública.

Sin embargo, la dirección de desarrollo y el modo de la computadora X86 mantienen su consumo de energía alto todo el tiempo. Una computadora tiene solo unos pocos cientos de vatios, incluso una computadora portátil o netbook, lo que se denomina bajo consumo de energía y ahorro de energía, hay más de una docena, el consumo de energía de más de 20 vatios no se puede comparar con las computadoras con estructura ARM.