X86工業(yè)主板和ARM工業(yè)主板二者之間的區(qū)別

作者：魯成偉業(yè) | 時間：2021-01-05 13:50:18 | 人已圍觀

CPU主要由運(yùn)算器、控制器、寄存器三部分組成，負(fù)責(zé)處理指令、執(zhí)行操作、控制時間、處理數(shù)據(jù)。如果沒有CPU，工業(yè)主板就不行。

X86和ARM的區(qū)別

目前CPU主要由X86和ARM組成。不同的體系結(jié)構(gòu)之間有很大的差距，從zui基本的邏輯角度來看，可以分為兩類，即“復(fù)雜指令集”和“精簡指令集”系統(tǒng)，即“CISC”和“RISC”。X86工業(yè)主板和ARM工業(yè)主板的主要區(qū)別在于，前者使用復(fù)雜指令集(CISC)，后者使用精簡指令集(RISC)，這也是為什么X86工業(yè)主板在性能上比ARM工業(yè)主板快很多，強(qiáng)很多。
X86工業(yè)主板的功耗高于ARM工業(yè)主板。功耗與CPU制造工藝有關(guān)。ARM的CPU主要是專ye廠商生產(chǎn)的，Intel是自己工廠生產(chǎn)的。一般來說，后者比前者領(lǐng)xian一代。如果設(shè)計一樣，生產(chǎn)出來的處理器應(yīng)該比Intel的geng緊湊，比如一個是22nm，一個是28nm，同樣的功能一定是22nm，耗電geng少。那為什么ARM工業(yè)主板的功耗比X86工業(yè)主板低？這和CPU設(shè)計有關(guān)。
在操作系統(tǒng)兼容方面，幾乎所有X86硬件平臺都可以直接使用微軟的視窗系統(tǒng)及現(xiàn)在流行的幾乎所有工具軟件，所以X86工業(yè)主板在系統(tǒng)兼容性方面具有無可比擬的優(yōu)勢。

CPU設(shè)計分為前端設(shè)計和后端設(shè)計。前端設(shè)計體現(xiàn)了CPU的架構(gòu)，復(fù)雜指令集和簡化指令集的區(qū)別通過前端設(shè)計體現(xiàn)。后端設(shè)計處理電壓、時鐘等問題，這是功耗的直接因素。后端如何影響功耗？晶體管功耗主要有兩個原因:一是動態(tài)功耗，二是漏功耗。動態(tài)功耗是指切換輸入電壓時晶體管產(chǎn)生的功耗，所有邏輯功能的0/1切換，歸根結(jié)底就是時鐘信號的切換。如果時鐘信號保持不變，這部分功耗將為0。也就是所謂的時鐘計時。可以通過關(guān)閉某個模塊的電源來控制泄漏功耗。當(dāng)然，其中任何一個都會使時鐘和電源控制的模塊無法工作。不同的是門控時鐘的恢復(fù)時間較短，而功率控制時間較長。另外，如果單個指令使用多個模塊的功能，在恢復(fù)功能時，不是zui慢模塊的時間，而是幾個模塊的時間可能相加，因為這涉及到一個PowerSequence的問題，即恢復(fù)工作時，模塊之間有一個順序，不按照這個順序就無法恢復(fù)。按照這個順序，總的恢復(fù)時間會很長。所以在后端可以得出一個結(jié)論，為了省電，可以關(guān)閉一些暫時不用的處理器模塊。但是不能輕易關(guān)閉，否則一旦需要恢復(fù)，完成一條指令需要很長時間，整體性能會明顯下降。同時，子模塊的門控時鐘和電源開關(guān)通常是在設(shè)計電路時決定的，對操作系統(tǒng)是透明的，無法通過軟件優(yōu)化。

看前端。ARMCPU的一個特點就是亂序執(zhí)行能力不如X86。換句話說，當(dāng)用戶使用工控機(jī)時，其操作是隨機(jī)的、不可預(yù)測的，從而產(chǎn)生不可預(yù)測的指令。X86為了增強(qiáng)這種情況下的處理能力，加強(qiáng)了亂序指令的執(zhí)行。此外，X86還增強(qiáng)了單核的多線程能力。這樣做的缺點是處理器子模塊無法有效關(guān)閉和恢復(fù)，因為一旦關(guān)閉，恢復(fù)速度很慢，導(dǎo)致性能低下。為了保持高性能，大多數(shù)模塊必須打開，時鐘必須切換。這樣做的直接后果是高功耗。而ARM的指令側(cè)重于一定順序的執(zhí)行，依靠多核而不是單核多線程。這使得保持子模塊和時鐘信號關(guān)閉變得容易，這顯然節(jié)省了功率。

幾乎所有的ARM都使用Linux操作系統(tǒng)，幾乎所有的硬件系統(tǒng)都要du立構(gòu)建自己的系統(tǒng)，與其他系統(tǒng)不兼容，也導(dǎo)致了其應(yīng)用軟件移植的不便，制約了ARM的開發(fā)和應(yīng)用。Android系統(tǒng)開發(fā)完成后，統(tǒng)一了基于ARM架構(gòu)的工控機(jī)的操作系統(tǒng)，使新推出的基于ARM架構(gòu)的工控機(jī)系統(tǒng)具有統(tǒng)一、開放、免費(fèi)的操作系統(tǒng)，為ARM的發(fā)展提供了強(qiáng)大的支持和動力。