ARM架構(gòu)過去稱作進階精簡指令集機器(AdvancedRISCMachine,,更早稱作:AcornRISCMachine),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處理器非常適用于移動通訊領(lǐng)域,,符合其主要設(shè)計目標為低耗電的特性,。
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,。
下圖所示的是ARM構(gòu)架圖。它由32位ALU,、若干個32位通用寄存器以及狀態(tài)寄存器,、32&TImes;8位乘法器,、32&TImes;32位桶形移位寄存器、指令譯碼以及控制邏輯,、指令流水線和數(shù)據(jù)/地址寄存器組成,。
1、ALU:它有兩個操作數(shù)鎖存器,、加法器,、邏輯功能、結(jié)果以及零檢測邏輯構(gòu)成,。
2,、桶形移位寄存器:ARM采用了32&TImes;32位的桶形移位寄存器,這樣可以使在左移/右移n位,、環(huán)移n位和算術(shù)右移n位等都可以一次完成,。
3、高速乘法器:乘法器一般采用“加一移位”的方法來實現(xiàn)乘法,。ARM為了提高運算速度,,則采用兩位乘法的方法,根據(jù)乘數(shù)的2位來實現(xiàn)“加一移位”運算;ARM高速乘法器采用32&TImes;8位的結(jié)構(gòu),,這樣,,可以降低集成度(其相應(yīng)芯片面積不到并行乘法器的1/3)。
4,、浮點部件:浮點部件是作為選件供ARM構(gòu)架使用,。FPA10浮點加速器是作為協(xié)處理方式與ARM相連,并通過協(xié)處理指令的解釋來執(zhí)行,。
5,、控制器:ARM的控制器采用的是硬接線的可編程邏輯陣列PLA。
6,、寄存器
目前的PC架構(gòu)絕大多數(shù)都是Intel的X86架構(gòu),,貌似也是因為INTEL的這個X86架構(gòu)早就了目前INTEL如日中天的地位。X86架構(gòu)(The X86 architecture)是微處理器執(zhí)行的計算機語言指令集,,指一個intel通用計算機系列的標準編號縮寫,,也標識一套通用的計算機指令集合。
當然,,這個架構(gòu)圖并不是所有的都是如此,,根據(jù)不同的主板,,平臺,,架構(gòu)是略有差別的比如說,目前很多主板已經(jīng)將北橋集成到CPU當中,,將南橋集成為PCH,,但大致的框架還是如此的,。下面對這個架構(gòu)圖上的各個內(nèi)容分別進行一些簡介。
1:CPU,,大家都不陌生的名詞,,中央處理器,計算機的核心大腦,。
2: 北橋(North Bridge Chipset):北橋是電腦主板上的一塊芯片,,位于CPU插座邊,起連接作用,。
3:南橋芯片(South Bridge)是主板芯片組的重要組成部分,,一般位于主板上離CPU插槽較遠的下方,PCI插槽的附近,,這種布局是考慮到它所連接的I/O總線較多,,離處理器遠一點有利于布線。
4: 內(nèi)存是計算機中重要的部件之一,,它是與CPU進行溝通的橋梁,。計算機中所有程序的運行都是在內(nèi)存中進行的,因此內(nèi)存的性能對計算機的影響非常大,。
5:顯卡(Video card,,Graphics card)全稱顯示接口卡,又稱顯示適配器,,是計算機最基本配置,、最重要的配件之一。
6:顯示j接口
7:網(wǎng)卡是工作在鏈路層的網(wǎng)絡(luò)組件,,是局域網(wǎng)中連接計算機和傳輸介質(zhì)的接口,,不僅能實現(xiàn)與局域網(wǎng)傳輸介質(zhì)之間的物理連接和電信號匹配,還涉及幀的發(fā)送與接收,、幀的封裝與拆封,、介質(zhì)訪問控制、數(shù)據(jù)的編碼與解碼以及數(shù)據(jù)緩存的功能等,。
8:聲卡的基本功能是把來自話筒,、磁帶、光盤的原始聲音信號加以轉(zhuǎn)換,,輸出到耳機,、揚聲器、擴音機,、錄音機等聲響設(shè)備,,或通過音樂設(shè)備數(shù)字接口(MIDI)使樂器發(fā)出美妙的聲音。
9:SATA(Serial Advanced Technology Attachment,串行高級技術(shù)附件)是一種基于行業(yè)標準的串行硬件驅(qū)動器接口,,是由Intel,、IBM、Dell,、APT,、Maxtor和Seagate公司共同提出的硬盤接口規(guī)范。
10:硬盤是電腦主要的存儲媒介之一,,由一個或者多個鋁制或者玻璃制的碟片組成,。碟片外覆蓋有鐵磁性材料。
11:總線
一,、性能
X86結(jié)構(gòu)的電腦無論如何都比ARM結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)在性能方面要快得多,、強得多。X86的CPU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(chǎn),;而ARM方面:CPU通常是幾百兆,,最近才出現(xiàn)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(chǎn)工藝方面ARM根本不是X86結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的對手,。
但ARM的優(yōu)勢不在于性能強大而在于效率,ARM采用RISC流水線指令集,,在完成綜合性工作方面根本就處于劣勢,,而在一些任務(wù)相對固定的應(yīng)用場合其優(yōu)勢就能發(fā)揮得淋漓盡致。
二,、擴展能力
X86結(jié)構(gòu)的電腦采用“橋”的方式與擴展設(shè)備(如:硬盤,、內(nèi)存等)進行連接,而且x86結(jié)構(gòu)的電腦出現(xiàn)了近30年,,其配套擴展的設(shè)備種類多,、價格也比較便宜,所以x86結(jié)構(gòu)的電腦能很容易進行性能擴展,,如增加內(nèi)存,、硬盤等。
ARM結(jié)構(gòu)的電腦是通過專用的數(shù)據(jù)接口使CPU與數(shù)據(jù)存儲設(shè)備進行連接,,所以ARM的存儲,、內(nèi)存等性能擴展難以進行(一般在產(chǎn)品設(shè)計時已經(jīng)定好其內(nèi)存及數(shù)據(jù)存儲的容量),所以采用ARM結(jié)構(gòu)的系統(tǒng),,一般不考慮擴展,。基本奉行“夠用就好”的原則。
三,、操作系統(tǒng)的兼容性
X86系統(tǒng)由微軟及Intel構(gòu)建的Wintel聯(lián)盟一統(tǒng)天下,壟斷了個人電腦操作系統(tǒng)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(tǒng)在硬件和軟件開發(fā)方面已經(jīng)形成統(tǒng)一的標準,,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系統(tǒng)在兼容性方面具有無可比擬的優(yōu)勢。
ARM系統(tǒng)幾乎都采用Linux的操作系統(tǒng),,而且?guī)缀跛械挠布到y(tǒng)都要單獨構(gòu)建自己的系統(tǒng),,與其他系統(tǒng)不能兼容,這也導致其應(yīng)用軟件不能方便移植,,這一點一直嚴重制約了ARM系統(tǒng)的發(fā)展和應(yīng)用,。GOOGLE開發(fā)了開放式的Android系統(tǒng)后,統(tǒng)一了ARM結(jié)構(gòu)電腦的操作系統(tǒng),,使新推出基于ARM結(jié)構(gòu)的電腦系統(tǒng)有了統(tǒng)一的,、開放式的、免費的操作系統(tǒng),,為ARM的發(fā)展提供了強大的支持和動力,。
四、軟件開發(fā)的方便性及可使用工具的多樣性
X86結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)推出已經(jīng)近30年,,在此期間,,x86電腦經(jīng)過飛速發(fā)展的黃金時期,用戶的應(yīng)用,、軟件配套,、軟件開發(fā)工具的配套及兼容等工作,已經(jīng)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(tǒng)不僅有大量的第三方軟件可供選擇,,也有大量的軟件編程工具可以幫助您完成您所希望完成的工作。
Arm結(jié)構(gòu)的電腦系統(tǒng)因為硬件性能的制約,、操作系統(tǒng)的精簡,、以及系統(tǒng)兼容等問題的制約,造成Arm結(jié)構(gòu)的電腦系統(tǒng)不可能像X86電腦系統(tǒng)那樣有眾多的編程工具和第三方軟件可供選擇及使用,,ARM的編程語言大多采用C和JAVA,。
對這一點的比較,更直接的結(jié)論是:基于x86結(jié)構(gòu)電腦系統(tǒng)平臺開發(fā)軟件比arm結(jié)構(gòu)系統(tǒng)更容易,、更簡單,、實際成本也更低,同時更容易找到第三方軟件(免去自己開發(fā)的時間和成本),而且軟件移植更容易,。
從以上對比分析,,給了我們的一個很清晰的感覺,ARM和X86結(jié)構(gòu)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(shù),,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1,、2年,,ARM的產(chǎn)品在終端應(yīng)用特別是手持終端應(yīng)用飛速發(fā)展(如:智能手機、平板電腦等),,其銷售數(shù)量已經(jīng)遠遠超出x86結(jié)構(gòu)的電腦銷售數(shù)量,,可見ARM是具有其與X86結(jié)構(gòu)電腦不可對比的優(yōu)勢。該優(yōu)勢就是:功耗,。
五,、功耗
X86電腦因考慮要適應(yīng)各種應(yīng)用的需求,其發(fā)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(fā)展到現(xiàn)在隨便就是幾G,,而且還是幾核,其速度和性能已經(jīng)提升了千,、萬倍,,技術(shù)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(fā)展的方向和模式,,使其功耗一直居高不下,,一臺電腦隨便就是幾百瓦,即使是號稱低功耗節(jié)能的手提電腦或上網(wǎng)本,,也有十幾,、二十多瓦的功耗,這與ARM結(jié)構(gòu)的電腦就無法相比,。