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2014年7月27日 星期日

ARM和x86幾大簡單比較


 轉載 自 自動化論壇



處理器通常是指一台電腦運算核心和控制核心。但是隨著移動設備的興起,處理器在智慧手機和平板電腦等移動終端設備中的也逐漸興起,讓處理器市場的變化始了。
英特爾是PC和企業級處理器市場上毋庸置疑的霸主,ARM則是在移動終端市場發展起來的新興霸主。英特爾專注高性能,為個人用戶、企業使用者提供出色的性能支援;ARM則專注低功耗,為手機和平板用戶帶來超長待機。這兩個看似沒有交集的企業為何會發展成如今對立局面呢?
  技術發展是兩家公司直接競爭的主要原因,在Web2.0時代,Facebook、穀歌這些公司的崛起使得資料中心三大核心技術發生了改變,三大核心技術指的是:計算、存儲和網路
ARM是如何滿足資料中心需求的?
  低功耗是ARM處理器的一個優勢,但是在面向企業級領域的時侯,其發現並沒有64位架構處理器,於是在20121031ARM推出新款ARMv8架構ARMCortex-A50處理器系列產品,來滿足企業級級市場應用的需求。
  而為了彌補自己在企業級市場的經驗劣勢,ARM還拉攏了原本跟英特爾同一陣營的AMDAMD在伺服器領域積累的相當的成功經驗,其擁有業界領先的64位元微處理器技術以及廣泛的智慧財產權組合與OEMODMISV合作的經驗,將促進ARM在資料中心領域的擴展,滿足資料中心領域的特定需求。

一、性能:
    X86結構的電腦論如何都比ARM結構的系統在性能方面要快得多、強得多。X86CPU隨便就是1G以上、雙核、四核大行其道,通常使用45nm(甚至更高級)制程的工藝進行生產;而ARM方面:CPU通常是幾百兆,最近才出現1G左右的CPU,制程通常使用不到65nm制程的工藝,可以說在性能和生產工藝方面ARM根本不是X86結構系統的對手。
ARM的優勢不在於性能強大而在於效率,ARM採用RISC流水線指令集,在完成綜合性工作方面根本就處於劣勢,而在一些任務相對固定的應用場合其優勢就能發揮得淋漓盡致。 

二、擴展能力
    X86結構的電腦採用的方式與擴展設備(如:硬碟、記憶體等)進行連接,而且x86結構的電腦出現了近30年,其配套擴展的設備種類多、價格也比較便宜,所以x86結構的電腦能很容易進行性能擴展,如增加記憶體、硬碟等。
ARM結構的電腦是通過專用的資料介面使CPU與資料存放裝置進行連接,所以ARM的存儲、記憶體等性能擴展難以進行(一般在產品設計時已經定好其記憶體及資料存儲的容量),所以採用ARM結構的系統,一般不考慮擴展。基本奉行夠用就好的原則。

三、作業系統的相容性
    X86系統由微Intel構建的Wintel聯盟一統天下,壟斷了個人電腦作業系統近30年,形成巨大的用戶群,也深深固化了眾多用戶的使用習慣,同時x86系統在硬體和軟體發展方面已經形成統一的標準,幾乎所有x86硬體平臺都可以直接使用微軟的視窗系統及現在流行的幾乎所有工具軟體,所以x86系統在相容性方面具有無可比擬的優勢。
ARM系統幾乎都採用Linux的作業系統,而且幾乎所有的硬體系統都要單獨構建自己的系統,與其他系統不能相容,這也導致其應用軟體不能方便移植,這一點一直嚴重制約了ARM系統的發展和應用。GOOGLE開發了開放式的Android系統後,統一了ARM結構電腦的作業系統,使新推出基於ARM結構的電腦系統有了統一的、開放式的、免費的作業系統,為ARM的發展提供了強大的支援和動力。

四、軟體發展的方便性及可使用工具的多樣性
   X86結構的系統推出已經近30年,在此期間,x86電腦經過飛速發展的黃金時期,使用者的應用、軟體配套、軟體發展工具的配套及相容等工作,已經到達非常成熟甚至可以說是完美的境界。所以使用X86電腦系統不僅有大量的協力廠商軟體可供選擇,也有大量的軟體程式設計工具可以説明您完成您所希望完成的工作。
Arm結構的電腦系統因為硬體性能的制約、作業系統的精簡、以及系統相容等問題的制約,造成Arm結構的電腦系統不可能像X86電腦系統那樣有眾多的程式設計工具和協力廠商軟體可供選擇及使用,ARM的程式設計語言大多採用CJAVA
對這一點的比較,更直接的結論是:基於x86結構電腦系統平臺開發軟體比arm結構系統更容易、更簡單、實際成本也更低,同時更容易找到協力廠商軟體(免去自己開發的時間和成本),而且軟體移植更容易。
從以上對比分析,給了我們的一個很清晰的感覺,ARMX86結構的電腦根本就無法對比,ARM根本就不是X86電腦的的對手。是的,如果只考慮上述幾個方面的要數,ARM確實無法與X86電腦競爭,甚至連比較的資格都沒有。但是近12年,ARM的產品在終端應用特別是手持終端應用飛速發展(如:智慧手機、平板電腦等),其銷售數量已經遠遠超出x86結構的電腦銷售數量,可見ARM是具有其與X86結構電腦不可對比的優勢。該優勢就是:功耗.

五、功耗
    X86電腦因考慮要適應各種應用的需求,其發展思路是:性能+速度。20多年來x86電腦的速度從原來8088的幾M發展到現在隨便就是幾G,而且還是幾核,其速度和性能已經提升了千、萬倍,技術進步使x86電腦成為大眾生活中不可缺少的一部分。但是x86電腦發展的方向和模式,使其功耗一直居高不下,一台電腦隨便就是幾百瓦,即使是號稱低功耗節能的手提電腦或上網本,也有十幾、二十多瓦的功耗,這與ARM結構的電腦就無法相比。

ARM的設計及發展思路是:滿足某個特殊方面的應用即可,在某一專項領域是最強的,(哪怕在其他方面一無是處),這樣Arm以其不是最強的技術,同樣也不是很高級制程的製造工藝,生產出性能不是很強的電腦系統,但在某個專業應用方面則是最好的,特別是在眾多終端應用,尤其在移動終端應用上佔有絕對優勢的統治地位,這個原因就是:功耗。

高功耗導致了一系列X86系統無法解決的問題出現:系統的續航能力弱、體積無法縮小、穩定性差、對使用環境要求高等問題。從這裡我們可以看到x86系統與ARM系統是在兩個完全不同領域方面的應用,他們之間根本不存在替換性,在伺服器、工作站以及其他高性能運算等應用方面,是可以不考慮功耗和使用環境等條件時,X86系統占了優絕對優勢;但受功耗、環境等條件制約且工作任務固定的情況下ARM就佔有很大的優勢,在掌上型移動終端領域,X86的功耗更使他英雄毫無用武之地。

     但在很多的應用終端領域,現正成為兩大陣營爭奪的重點,ARM陣營努力增加其性能和系統(特別是作業系統)的通用性,蠶食x86系統的部分終端應用市場;X86陣營努力降低功耗保住其市場,同時侵入手持移動終端市場。


1 則留言:

JAK 提到...

感謝分享
2014這麼看ARM是沒錯,我當時也是跟你文中的想法有部分一致...你的文章讓我確定我當時也是這樣想的...
不過到了2016,真的兩樣情,ARM隨便都是2.0 GHz,RAM突破4GB
,14 奈米的CPU也大幅出現了..

剛好一年間翻了二~三倍效能,2014年底S810還沒推出,最快的應該是S801~S802比較容易遇到
只是這時候無論Geekbench3大約在1400~2100,安兔兔約47000分左右,現在S820的Geekbench3大約在4900~5600,安兔兔約130000分左右

但是INTEL這邊連推出LTE都有問題,技術落差已經非常明顯,比較常見的Z3580,頂多到達S801的速度而已

基本上整個推翻當初的想像