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四大CPU體系結(jié)構(gòu):ARM,、X86/Atom,、MIPS、PowerPC

 收藏博 2014-06-29
 

 補充介紹一下RISC:RISC(reduced instruction set computer,,精簡指令集計算機)是一種執(zhí)行較少類型計算機指令的微處理器,,起源于80年代的MIPS主機(即RISC機),RISC機中采用的微處理器統(tǒng)稱RISC處理器,。這樣一來,,它能夠以更快的速度執(zhí)行操作(每秒執(zhí)行更多百萬條指令,即MIPS),。因為計算機執(zhí)行每個指令類型都需要額外的晶體管和電路元件,,計算機指令集越大就會使微處理器更復(fù)雜,執(zhí)行操作也會更慢,?!?/P>

性能特點一:由于指令集簡化后,流水線以及常用指令均可用硬件執(zhí)行,;
性能特點二:采用大量的寄存器,,使大部分指令操作都在寄存器之間進行,提高了處理速度,;
性能特點三:采用緩存—主機—外存三級存儲結(jié)構(gòu),,使取數(shù)與存數(shù)指令分開執(zhí)行,使處理器可以完成盡可能多的工作,,且不因從存儲器存取信息而放慢處理速度,。

 

其中ARM/MIPS/PowerPC均是基于精簡指令集機器處理器的架構(gòu);
X86則是基于復(fù)雜指令集的架構(gòu),,Atom是x86或者是x86指令集的精簡版,。
根據(jù)各種新聞,Android在支持各種處理器的現(xiàn)狀:
ARM+Android 最早發(fā)展,、完善的支持,,主要在手機市場、上網(wǎng)本,、智能等市場,;
X86+Android 有比較完善的發(fā)展。有atom+Android的上網(wǎng)本,,且支持Atom+Android 和 Atom+Window7雙系統(tǒng),;
MIPS+Android 目前在移植、完善過程中,;
Powpc+Android 目前在移植,、完善過程中。

ARM系列
ARM架構(gòu),,過去稱作進階精簡指令集機器(Advanced RISC Machine,,更早稱作:Acorn RISC Machine),,是一個32位精簡指令集(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,。由于節(jié)能的特點,,ARM處理器非常適用于行動通訊領(lǐng)域,符合其主要設(shè)計目標(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,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性電子產(chǎn)品上看到,,從可攜式裝置(PDA、移動電話,、多媒體播放器,、掌上型電子游戲,和計算機)到電腦外設(shè)(硬盤,、桌上型路由器)甚至在導(dǎo)彈的彈載計算機等軍用設(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,。
優(yōu)勢:價格低,;能耗低;
ARM 授權(quán)方式:ARM 公司本身并不靠自有的設(shè)計來制造或出售 CPU ,,而是將處理器架構(gòu)授權(quán)給有興趣的廠家,。ARM 提供了多樣的授權(quán)條款,包括售價與散播性等項目,。對于授權(quán)方來說,,ARM 提供了 ARM 內(nèi)核的整合硬件敘述,包含完整的軟件開發(fā)工具(編譯器,、debugger,、SDK),以及針對內(nèi)含 ARM CPU 硅芯片的銷售權(quán),。對于無晶圓廠的授權(quán)方來說,,其希望能將 ARM 內(nèi)核整合到他們自行研發(fā)的芯片設(shè)計中,通常就僅針對取得一份生產(chǎn)就緒的智財核心技術(shù)(IP Core)認證,。對這些客戶來說,,ARM 會釋出所選的 ARM 核心的閘極電路圖,連同抽象模擬模型和測試程式,,以協(xié)助設(shè)計整合和驗證,。需求更多的客戶,包括整合元件制造商(IDM)和晶圓廠家,就選擇可合成的RTL(暫存器轉(zhuǎn)移層級,,如 Verilog)形式來取得處理器的智財權(quán)(IP),。借著可整合的 RTL,,客戶就有能力能進行架構(gòu)上的最佳化與加強,。這個方式能讓設(shè)計者完成額外的設(shè)計目標(biāo)(如高震蕩頻率、低能量耗損,、指令集延伸等)而不會受限于無法更動的電路圖,。雖然 ARM 并不授予授權(quán)方再次出售 ARM 架構(gòu)本身,但授權(quán)方可以任意地出售制品(如芯片元件,、評估板,、完整系統(tǒng)等)。商用晶圓廠是特殊例子,,因為他們不僅授予能出售包含 ARM 內(nèi)核的硅晶成品,,對其它客戶來講,他們通常也保留重制 ARM 內(nèi)核的權(quán)利,。
生產(chǎn)廠商:TI (德州儀器)/Samsung(三星)/Freescale(飛思卡爾)/Marvell(馬維爾)/Nvidia(英偉達)
下面是四核ARM芯片架構(gòu)圖,,可以參看:


x86系列/Atom處理器
xx86或80x86是英代爾Intel首先開發(fā)制造的一種微處理器體系結(jié)構(gòu)的泛稱。
x86架構(gòu)是重要地可變指令長度的CISC(復(fù)雜指令集電腦,,Complex Instruction Set Computer),。
Intel Atom(中文:凌動,開發(fā)代號:Silverthorne)是Intel的一個超低電壓處理器系列,。處理器采用45納米工藝制造,,集成4700萬個晶體管。L2緩存為512KB,,支持SSE3指令集,,和VT虛擬化技術(shù)(部份型號)。
現(xiàn)時,,Atom處理器系列有6個型號,,全部都是屬于Z500系列。它們分別是Z500,、Z510,、Z520、Z530,、Z540和Z550,。最低端的Z500內(nèi)核頻率是800MHz,F(xiàn)SB則是400MHz,。而最高速的Z550,,內(nèi)核頻率則有2.0GHz,F(xiàn)SB則是533MHz。從Z520開始,,所有的處理器都支持超線程技術(shù),,但只增加了不到10%的耗電。雙內(nèi)核版本為N系列,,依然采用945GC芯片組,。雙內(nèi)核版本仍會支持超線程技術(shù),所以系統(tǒng)會顯示出有4個邏輯處理器,。這個版本的兩個內(nèi)核并非采用本地設(shè)計,,只是簡單的將兩個單內(nèi)核封裝起來。

MIPS系列
MIPS是世界上很流行的一種RISC處理器,。MIPS的意思是“無內(nèi)部互鎖流水級的微處理器”(Microprocessor without interlocked piped stages),,其機制是盡量利用軟件辦法避免流水線中的數(shù)據(jù)相關(guān)問題。它最早是在80年代初期由斯坦福(Stanford)大學(xué)Hennessy教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組研制出來的,。MIPS公司的R系列就是在此基礎(chǔ)上開發(fā)的RISC工業(yè)產(chǎn)品的微處理器,。這些系列產(chǎn)品為很多計算機公司采用構(gòu)成各種工作站和計算機系統(tǒng)。
MIPS技術(shù)公司是美國著名的芯片設(shè)計公司,,它采用精簡指令系統(tǒng)計算結(jié)構(gòu)(RISC)來設(shè)計芯片,。和英特爾采用的復(fù)雜指令系統(tǒng)計算結(jié)構(gòu)(CISC)相比,RISC具有設(shè)計更簡單,、設(shè)計周期更短等優(yōu)點,,并可以應(yīng)用更多先進的技術(shù),開發(fā)更快的下一代處理器,。MIPS是出現(xiàn)最早的商業(yè)RISC架構(gòu)芯片之一,,新的架構(gòu)集成了所有原來MIPS指令集,并增加了許多更強大的功能,。MIPS自己只進行CPU的設(shè)計,,之后把設(shè)計方案授權(quán)給客戶,使得客戶能夠制造出高性能的CPU,。
1984年,,MIPS計算機公司成立,開始設(shè)計RISC處理器,;
1986年推出R2000處理器,。
1992年,SGI收購了MIPS計算機公司,。
1988年推R3000處理器,。
1991年推出第一款64位商用微處器R4000;之后又陸續(xù)推出R8000(于1994年),、R10000(于1996年)和R12000(于1997年)等型號,。
1998年,,MIPS脫離SGI,成為MIPS技術(shù)公司,;隨后,,MIPS公司的戰(zhàn)略發(fā)生變化,把重點放在嵌入式系統(tǒng),;1998年-MIPS科技股票在美國納斯達克股票交易所公開上市,。
1999年,MIPS公司發(fā)布MIPS32和MIPS64架構(gòu)標(biāo)準,,為未來MIPS處理器的開發(fā)奠定了基礎(chǔ),。新的架構(gòu)集成了所有原來NIPS指令集,,并且增加了許多更強大的功能,。MIPS公司陸續(xù)開發(fā)了高性能、低功耗的32位處理器內(nèi)核(core)MIPS324Kc與高性能64位處理器內(nèi)核MIPS64 5Kc,。
2000年,,MIPS公司發(fā)布了針對MIPS32 4Kc的版本以及64位MIPS 64 20Kc處理器內(nèi)核。
2007年8月16日-MIPS科技宣布,,中科院計算機研究所的龍芯中央處理器獲得其處理器IP的全部專利和總線,、指令集授權(quán)。
2007年12月20日-MIPS科技宣布,,揚智科技已取得其針對先進多媒體所設(shè)計的可定制化系統(tǒng)單芯片(SoC)核心“MIPS32 24KEc Pro”授權(quán),。

PowerPC系列
PowerPC 是一種精簡指令集(RISC)架構(gòu)的中央處理器(CPU),其基本的設(shè)計源自IBM(國際商用機器公司)的IBM PowerPC 601 微處理器POWER(Performance Optimized With Enhanced RISC,;《IBM Connect 電子報》2007年8月號譯為“增強RISC性能優(yōu)化”)架構(gòu),。二十世紀九十年代,IBM(國際商用機器公司),、Apple(蘋果公司)和Motorola(摩托羅拉)公司開發(fā)PowerPC芯片成功,,并制造出基于PowerPC的多處理器計算機。PowerPC架構(gòu)的特點是可伸縮性好,、方便靈活,。
PowerPC 處理器有廣泛的實現(xiàn)范圍,包括從諸如 Power4 那樣的高端服務(wù)器 CPU 到嵌入式 CPU 市場(任天堂 Gamecube 使用了 PowerPC),。PowerPC 處理器有非常強的嵌入式表現(xiàn),,因為它具有優(yōu)異的性能、較低的能量損耗以及較低的散熱量,。除了象串行和以太網(wǎng)控制器那樣的集成 I/O,,該嵌入式處理器與“臺式機”CPU 存在非常顯著的區(qū)別。

互補型的實時性(Real Time)較好的DSP架構(gòu)
DSP是微處理器的一種,這種微處理器具有極高的處理速度.因為應(yīng)用這類處理器的場合要求具有很高的實時性(Real Time),。比如通過移動電話進行通話,如果處理速度不快就只能等待對方停止說話,,這一方才能通話。如果雙方同時通話,因為數(shù)字信號處理速度不夠,就只能關(guān)閉信號連接.在DSP出現(xiàn)之前數(shù)字信號處理只能依靠MPU(微處理器)來完成,。但MPU較低的處理速度無法滿足高速實時的要求,。因此,直到70年代,,有人才提出了DSP的理論和算法基礎(chǔ),。那時的DSP僅僅停留在教科書上,即便是研制出來的DSP系統(tǒng)也是由分立元件組成的,,其應(yīng)用領(lǐng)域僅局限於軍事,、航空航天部門。90年代DSP發(fā)展最快,,相繼出現(xiàn)了第四代和第五代DSP器件?,F(xiàn)在的DSP屬於第五代產(chǎn)品,它與第四代相比,,系統(tǒng)集成度更高,,將DSP芯核及外圍元件綜合集成在單一芯片上。這種集成度極高的DSP芯片不僅在通信,、計算機領(lǐng)域大顯身手,,而且逐漸滲透到人們?nèi)粘OM領(lǐng)域。

百科:
ARM架構(gòu) http://zh./zh-cn/ARM%E6%9E%B6%E6%A7%8B#.E5.85.A7.E6.A0.B8.E7.A8.AE.E9.A1.9E
ARM架構(gòu) http://www./baike/view.asp?ARM%BC%DC%B9%B9
dsp架構(gòu) http://baike./view.asp?id=17155-2E64F9EF
x86 http://zh./zh-cn/x86
AMD http://zh./zh-cn/%E8%B6%85%E5%A8%81%E5%8D%8A%E5%AF%BC%E4%BD%93
ARM:
云計算中心的基石,,ARM架構(gòu),?http:///OMwl
ARM問鼎服務(wù)器 能否成為挑戰(zhàn)x86的黑馬 http:///zsB3
Android:
Android助力mips移動戰(zhàn)略 http:///EgM4
分析ARM與ANDROID市場及技術(shù)結(jié)合點 http:///854L
論山寨手機與Android http:///nd9C
Android資源 http:///m62y
國內(nèi)Android 市場調(diào)查 http:///pOHQ
PC World:Android與iPhone手機的五大戰(zhàn)場 http:///QEpZ
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Intel:
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Apple:
第一篇詳盡的 iPhone 4 評測 http:///pzoE
傳蘋果欲再購一家處理器廠商 看好ARM架構(gòu) http:///Os5G

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